Nur wenige Themen werden in der Ernährungswelt in der letzten Zeit so kontrovers diskutiert wie Kohlenhydrate. Wir sind nun sehr stolz Euch unseren eigenen Artikel zu diesem Thema präsentieren zu können.

Wieviele Kohlenhydrate unser Körper braucht bzw. verträgt und warum es sich lohnt, sich mit dieser Frage zu beschäftigen möchten wir Euch in diesem Beitrag zeigen.

Nachdem wir uns in vergangenen Artikeln bereits mit dem Energiebedarf des Körpers, der Energiedichte von Lebensmitteln und der Energiebilanz, dem Sättigungsgefühl sowie mit dem glykämischen Index  und der glykämischen Last auseinandergesetzt haben, hier nun unser Artikel zum Thema Kohlenhydrate in der Ernährung:

Inhalt:

• Ein kurzer Überblick zu den verschiedenen Kohlehydraten
• Kohlenhydrate im menschlichen Stoffwechsel
• Von leeren und überlaufenden Glykogenspeichern
• Der Kohlenhydratbedarf des Körpers
• Kohlenhydrate im Kontext einer gesunden Ernährung
• Zusammenfassung
• Hinweis zu medizinischen Themen (Disclaimer)

Ein kurzer Überblick zu den verschiedenen Kohlehydraten

Rolle der Kohlenhydrate im menschlichen Stoffwechsel

Kohlenhydrate spielen im menschlichen Stoffwechsel vor allem eine Rolle als schnelle, effiziente Energiequelle. Insbesondere Glukose stellt für den Körper einen universellen Energieträger dar, der in nahezu allen Geweben verstoffwechselt werden kann. Der Abbau von Glucose erfolgt dabei in zwei Schritten. Zuerst wird Glucose anaerob (ohne Sauerstoffverbrauch) in der Glykolyse zu Pyruvat abgebaut. Dabei wird bereits eine kleine Menge Energie gewonnen. Das Pyuruvat wird dann als Acetyl-CoA  im Citratzyklus vollständig zu Kohlendioxid (CO2) abgebaut. Dieser Stoffwechselschritt ist gleichzeitig die gemeinsame Endstrecke des Kohlenhydrat und Fettabbaus. Dabei wird der Großteil der Energie gewonnen. Allerdings ist dabei die Anwesenheit von Sauerstoff notwendig. Durch Glykolyse und Lactatbildung können Kohlenhydrate im Gegensatz zu Fetten also auch bei Sauerstoffmangel noch Energie liefern.

Die verschiedenen Zucker sind außerdem ein wichtiger Baustoff des Körpers und dienen teilweise als Ausgangsstoff für bestimmte Aminosäuren und Bestandteile der DNA. Pyruvat, das Produkt der Glykolyse dient zudem zum „Auffüllen“ des Citratzyklus und ist damit essentiell für die Funktion dieser zentralen Stoffwechseldrehscheibe.

Nach der Anzahl der Kohlenstoffatome bezeichnet man die Verschiedenen Zucker auch als C6-Körper (Glucose), C5-Körper (Fructose), C3-Körper (Pyruvat, Lactat/Milchsäure), C2-Körper (Acetyl-CoA) und C1-Körper (Kohlendioxid)

Im Gegensatz zur Glucose kann die Fructose (und Galactose) nur in der Leber verarbeitet werden. Bei übermäßigem Konsum ist die Fructose dabei ähnlich schädlich wie Alkohol und kann eine Leberverfettung,  Übergewicht und Insulinresistenz begünstigen.

Während die meisten Gewebe des menschlichen Körpers auf verschiedene Substrate wie z.B. Fett zur Energiegewinnung zurückgreifen können, sind vor allem das zentrale Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) und die roten Blutkörperchen absolut auf Glukose angewiesen. Damit wir Hunger- oder Fastenperioden wie z.B. die Nacht gut überstehen können, gibt es im Körper drei Mechanismen zur Sicherstellung der Energieversorgung:
Die Leber verfügt zum einen über einen gewissen Kohlenhydratspeicher. Über eine konstante Abgabe von Glukose wird der Blutzuckerspiegel im Bedarfsfall konstant gehalten. Über die sogenannte Gluconeogenese kann die Leber Glukose zum anderen aus Glycerin (aus der Fettverbrennung), Pyruvat/Lactat (aus der anaeroben Glycolyse) sowie vor allem aus bestimmten Aminosäuren bei Bedarf selbst herstellen. Dies ist notwendig, da die Glycogenspeicher in der Leber nur für ungefähr 16 Stunden für die Versorgung des Gehirns ausreichen würden. Die verwendeten Aminosäuren stammen dabei vor allem aus der Muskulatur.
Die Kapazität der Glukoneogenese ist dabei jedoch begrenzt und entspricht etwa dem was Gehirn und Blut in 24 Stunden verbrauchen.
Die Muskeln selbst besitzen ebenfalls einen erheblichen Glykogenspeicher. Jedoch können sie die gespeicherte Glukose nicht wieder an das Blut abgeben.
Bei längeren Fastenperioden oder bei dauerhaft sehr geringer Kohlenhydratzufuhr beginnt schließlich die Ketonkörperbildung. Die Ketonkörper Beta-Hydroxybutyrat, Acetoacetat und Aceton werden dabei aus Fettsäuren (Acetyl-CoA) gebildet. Nach einer gewissen Umstellungsphase werden die Ketonkörper vom Nervensystem ebenfalls zur Energiegewinnung verwertet. Die Ketonkörperbildung senkt so den Glukosebedarf des Gehirns, wodurch weniger Gluconeogenese betrieben werden muss. Durch den geringeren Bedarf an Aminosäuren schützt und die Ketonkörperbildung so vor einem übermäßigen Verlust von Muskelmasse.

Fakt ist also: Kohlenhydrate sind kein essenzieller Nährstoff ohne den der Körper nicht auskommen könnte.

Einen kleinen Überblick über die Stufen des Kohlenhydrat- und Fettabbaus ist in folgender Grafik dargestellt:

Von leeren und überlaufenden Glykogenspeichern

Das ist bei genauerer Betrachtung jedoch nur die halbe Wahrheit, da wir bisher die Leistungsfähigkeit der Muskulatur vollkommen außer acht gelassen haben. Die Muskulatur ist das größte Stoffwechselorgan unseres Körpers von dem unsere metabolische Gesundheit maßgeblich abhängig ist. Der Energieverbrauch in Ruhe macht etwa 26% des Grundumsatzes aus, was sich bei körperlicher Arbeit jedoch um ein Vielfaches steigern lässt.
In der Muskulatur lassen sich im Wesentlichen zwei Fasertypen unterscheiden: Zum Einen gibt es die langsam zuckenden Typ 1-Fasern. Sie sind sehr ausdauernd aber wenig kräftig und brauchen Sauerstoff für die Energiegewinnung aus Glucose oder Fettsäuren. Durch den Sauerstofftransporter Myoglobin sind sie als rotes Muskelgewebe erkennbar.
Auf der anderen Seite stehen die schnell zuckenden Typ 2 Fasern. Sie haben ein großes Kraftpotential, sind dafür aber schnell erschöpft und nutzen vor allem Glucose zur Energiegewinnung ohne Sauerstoff. Da die Typ 2 Fasern dementsprechend auch kaum Myoglobin zum Sauerstofftransport besitzen sind sie als „weißes“ Muskelgewebe erkennbar.
In Ruhe verbrennt unsere Muskulatur vor allem Fettsäuren. Je intensiver wir unser Muskeln jedoch belasten , desto größer wird der Anteil der Kohlenhydrate bei der Energiegewinnung.

Die Folgen vollkommen leerer Glykogenspeicher ist vor allem eine deutlich eingeschränkte körperliche Leistungsfähigkeit. Ist trotzdem eine längere intensive körperliche Anstrengung notwendig leeren die Muskeln im Extremfall die Glykogenspeicher der Leber. In der Folge kann es zu schweren Unterzuckerungen kommen.

Sind die Glykogenspeicher hingegen voll, werden überschüssige Kohlenhydrate in der Leber in Fett umgewandelt. Insbesondere in Verbindung mit einer Überernährung führt dies zu einer  ungünstige Veschiebung der Blutfette. Laufen die Kohlenhydrat- und Energiespeicher des Körpers über, steigen die Spiegel der Triglyceride und der besonders kleinen, dichten „bösen“ LDL-Partikel im Blut an und schädigen die Gefäßwände.

Dauerhafte Kohlenhydrat- und Kalorienexzesse führen außerdem zur Gewichtszunahme, Leberverfettung mit Insulinresistenz. Das Metabolische Syndrom und Diabetes mellitus Typ 2 stellen die Endstrecke dieser Entwicklung dar.

Die Frage ist also nicht nur, wieviele Kohlenhydrate und Energie wir für die optimale Funktion des Körpers brauchen, sondern wieviel Kohlenhydrate und Energie für unseren Körper überhaupt verträgt ohne Schaden zu nehmen.

Der Kohlenhydratbedarf des Körpers

Der Glykogenspeicher der Leber kann etwa 80-100g Glucose aufnehmen. Die Speicher in der Muskulatur fassen je nach Trainingszustand und Muskelmasse etwa 400g Glucose. Damit kann der Körper also insgesamt etwa 500g Glucose speichern. Da jedes Gramm Glykogen etwa 3g Wasser bindet machen leere zu vollen Glykogenspeichern einen Gewichtsunterschied von etwa 2kg aus, der sich oft als schneller Gewichtsverlust am Beginn einer LowCarb-Diät bemerkbar macht.

Die niedrigsten empfohlenen Literaturangaben zur Kohlenhydratzufuhr belaufen sich auf 30g Kohlenhydrate am Tag. Eine andere Quelle nennt mitdestens 10% der täglichen Kalorienzufuhr in Form von Kohlenhydraten als absolutes Minimum zur Sicherstellung einer reibungslosen Fettverbrennung. Das enspricht bei einem Umsatz von 2400kcal am Tag etwa 60g Kohlenhydraten.
Faktisch wird jedoch auch eine Kohlenhydrataufnahme von 50g am Tag noch zu einer deutlich messbaren Ketose führen. Bei körperlicher Arbeit liegt die Schwelle sogar noch höher.

Diese Angaben liegen jedoch weit unter dem, was der Körper selbst in Ruhe an Kohlenhydraten verbrennt. So verbraucht das Gehirn am Tag etwa 120g Glucose. Die roten Blutkörperchen und Nerven schlagen nochmals mit 30g pro Tag zu Buche. Damit beträgt der Grundverbrauch an Kohlenhydraten in Ruhe und bei normaler Stoffwechsellage also etwa 150g pro Tag.
Hat der Körper sich nach etwa drei Wochen vollständig auf die Verwendung von Ketonkörpern umgestellt benötigt das Gehirn sogar nur noch 25g Glukose am Tag. Damit beträgt der absolute Mindestverbrauch an Kohlenhydraten sogar nur noch etwa 50g am Tag.

Zu diesem Grundverbrauch durch Gehirn und Blut kommt nun noch die Muskelaktivität dazu. Wie bereits erwähnt steigt der Anteil der Kohlenhydrate an der Energiegewinnung mit der Intensitiät der körperlichen Arbeit. Generell gilt: Umso mehr und je intensiver man sich bewegt, desto mehr Kohlenhydrate werden vom Körper verbrannt.

Eine grobe Abschätzung des Kohlenhydratverbrauches liefert folgende Tabelle, die an das Buch „Flexi Carb“ von Nicolai Worm angelehnt ist:

Zudem kann man sich beim FlexiCarb-Konzept 50g Kohlenhydrate für jede Stunden intensiven Trainnigs „dazuverdienen“.

Es finden sich jedoch noch entliche weitere Einteilungen kohlenhydratreduzierter Kostformen. So können diese z.B. auch wie folgt eingeteilt werden:

Zusammenfassend verbrauchen wir in Ruhe und bei normaler Stoffwechsellage  mindestens 150g Kohlenhydrate am Tag. Aufgrund der körperlichen Aktivität können junge, gesunde, normalgewichtige und körperlich aktive Menschen 200g und mehr Kohlenhydrate zu sich nehmen.
Ein stark übergewichtiger, körperlich wenig aktiver Diabetiker sollte zur Unterstützung einer effektiven Gewichtsreduktion jedoch nicht mehr als 100g Kohlenhydrate am Tag zu sich nehmen.

Betrachtet man die Empfehlungen der DGE so müsste ein 50 Jähriger, übergewichtiger Büroangestellter ohne viel Freizeitaktivität (120kg, 180cm , BMI 37cm² = Adipositas II°, Korrigiertes Gewicht 90kg, PAL-Wert 1,3; Grundumsatz 1780kcal, Gesamtumsatz 2314kcal) mindestens 290g Kohlenhydrate am Tag zu sich nehmen! Das ist ca. das Dreifache von dem was zu empfehlen wäre.

Da die DGE-Empfehlungen ausdrücklich für gesunde Menschen gemacht sind, hier der Vergleich der Brennwertverteilung von DGE und Howegethealthy für einen jungen, normalgewichtigen, stoffwechselgesunden und aktiven Menschen:
(180cm, 80kg, 30 Jahre, BMI 24,7kg/cm² PAL 1,8; Grundumsatz 1780kcal, Gesamtumsatz 3204kcal )

Zur besseren Veranschaulichung hier die beiden Brennwertverteilungen als Kreisdiagramme:

In den Diagrammen ist erkennbar, dass die Brennwertverteilung der DGE-Empfehlung sehr kohlenhydratlastig ist, während wir eher eine fettbetonte Ernährung mit deutlich erhöhtem Eiweißanteil empfehlen. Dies spiegelt auch die in Ruhe dominierende Energiegewinnung aus Fettsäuren wieder. Der Anteil der Kohlenhydrate bei der Energiegewinnung steigt oder sinkt entsprechend mit Dauer und Intensität der körperlichen Betätigung. Ist eine Gewichtsabnahme gewünscht, kann der Großteil der verbrannten Fette aus den körpereigenen Speichern stammen.

Kohlenhydrate im Kontext einer gesunden Ernährung

Neben der Menge der aufgenommenden Kohlenhydrate spielen die Auswahl der Kohlenhydratquellen, eine entsprechende Energiebilanz, sowie die zusätzlich aufgenommenen Proteine und Fette eine entscheidende Rolle für eine gesunde Ernährung.

Es ist leicht, sich an kohlenhydratreichen, energiedichten Lebensmitteln wie Nudeln, Brot, Kartoffeln, Reis oder Teigwahren zu überessen. „Vollkornprodukte“ enthalten dabei prinzipiell zwar etwas weniger Energie und Kohlenhydrate sowie mehr Ballaststoffe, sind im Wesentlichen aber nicht viel besser als Weißmehlprodukte.  Zucker, Mehl, und polierter Reis sowie deren Produkte enthalten zudem kaum Mikronährstoffe wie Vitamine, Spurenelemente oder sekundäre Pflanzenstoffe. Aus diesem Grund spricht man bei diesen Lebensmitteln auch von sogennanten „leeren Kalorien“.
Aus den genannten Gründen sollten eher unverarbeitete, kohlenhydratarme Lebensmittel mit niedriger Energiedichte – vor allem Gemüse, Salat, Pilze und Hülsenfrüchte – bevorzugt werden. Sie füllen den Magen und sättigen so ohne dem Körper unnötig große Mengen Energie zuzuführen. Sie sind zudem reich an Fasern (Ballaststoffen), Vitaminen, Spurenelementen sowie sekundären Pflanzenstoffen. Die enthaltenen komplexen Kohlenhydrate lassen den Blutzuckerspiegel zudem nur langsam ansteigen.

Generell gilt:
Frisches Gemüse, Salat, Pilze und Hülsenfrüchte sollten aus diesem Grund den Großteil jeder Mahlzeit ausmachen. Leere Kalorien mit hoher Energiedichte sollten vermieden werden.

Die geringen Fructosemengen in Obst sind bei moderatem Genuss in der Regel kein Problem für den Stoffwechsel. Problematisch sind allerdings Säfte und süße Softdrinks mit ihrer hohen Konzentration schnell verfügbarer Zucker und der daraus resultierenden hohen Energiedichte. Zudem besteht unser Haushaltszucker (Saccharose) zu 50% aus Fructose und sollte allein deswegen gemieden werden.

Generell gilt:
Flüssige Kalorien und Zucker sind unnötig, sättigen nicht und sollten vermieden werden.

Der absolute Proteinmindestbedarf des Menschen beträgt 0,8-1,2g/kg Körpergewicht am Tag. Generell und insbesondere im Rahmen einer Gewichtsreduktion oder bei körperlicher Aktivität sollte eine Eiweißaufnahme von 1,5-2g/kg Körpergewicht am Tag zum Schutz bzw. Aufbau der Muskelmasse angestrebt werden.

Am Tag sollte ein Eiweißaufnahme von 1,5-2,0g/kg Körpergewicht angstrebt werden.

Zur Aufrechterhaltung der Hormonsynthese sollten mindestens 30g Fett am Tag aufgenommen werden. Dabei sind hochwertige, mehrfach ungesättigte Fette mit hohem Anteil an Omega-3-Fettsäuren und sekundären Pflanzenstoffen sowie MCT-Fette zu bevorzugen. Günstige Fettquellen sind z.B. fetter Seefisch (z.B. Lachs), Avocado, Raps-, Lein- , Kokos- (MCT-Fette) und Olivenöl (sekundäre Pflanzenstoffe).
Tierische Fette (Butter, Fleisch etc.) sind besonders bei artgerechter Weidefütterung als neutral bis postiv zu bewerten. Langkettige gesättigte Fettsäuren wie Palmöl oder Transfette (z.B. aus industriellen Backwaren, Margarine, frittierte Speisen) sollten hingegen vermieden werden.

Der Körper benötigt mindesten 30g hochwertige Fette am Tag.

Grundlage einer gesunden Ernährung ist zudem die Verwendung frischer, möglichst unverarbeiteter Lebensmittel, die selbst zubereitet werden.
Generell gilt: Stark verarbeitete Lebensmittel und Fertiggerichte sollten aufgrund der zahlreichen Zusatzstoffe, der hohen Energiedichte, des hohen Zucker- oder Kohlenhydratgehaltes und aufgrund des meist ungünstigen Fettprofils vermieden werden.

Ein schönes Modell für die Zusammenstellung einer Mahlzeit liefert erneut Nicolai Worm mit seinen Flexi-Carb-Tellermodellen:

Abschließend ist ausreichend Bewegung und Sport unabdingbar für einen gesunden Stoffwechsel. Dabei sollte der Fokus neben einer Maximierung der Bewegung im Alltag vor allem auf Muskelaufbau und intensives Intervall-Kraftausdauertraining (z.B. HIIT) gelegt werden.

Zusammenfassung

• Leere Kohlenhydratspeicher reduzieren die körperliche Leistungsfähigkeit.
• Zu viele Kohlenhydrate und Überernährung führten zu Gefäßschäden, Übergewicht und Insulinresistenz bis hin zum metabolischen Syndrom und Diabetes mellitus Typ 2.
• Gehirn und rote Blutkörperchen brauchen ca. 150g Glucose am Tag
• Diese Menge kann von der Leber  im Rahmen der Gluconeogenese aus Aminosäuren, Glycin und Lactat gebildet werden.
• Die Leber kann bis zu 100g Glucose speichern; die Muskulatur etwa 400g
• In Ruhe dominiert die Fettverbrennung. Mit zunehmender Intensität körperlicher Belastung steigt der Anteil der Kohlenhydrate bei der Energiegewinnung.
• Eine Stunde intensives körperliches Training verbrennt zusätzlich etwa 50g Glucose.
• Gesunde, normalgewichtige, aktive Menschen können am Tag 200g Kohlenhydrate und mehr zu sich nehmen.
• Übergewichtige Menschen mit Insulinresistenz, Bluthochdruck, Insulinresistenz und/oder Fettstoffwechselstörung und geringer körperlicher Aktivität sollten die Kohlenhydratzufuhr auf 100g am Tag begrenzen.
• Als Kohlenhydratquellen und Sättigungsbeilagen sollten Gemüse, Salat, Pilze und Hülsenfrüchte bevorzugt werden.
• Haushaltszucker, Mehl („leere Kalorien“) und süße Getränke einschließlich Säfte sollten gemieden werden.
• Es sollte eine Eiweißaufnahme von 1,5-2g/kg Körpergewicht und Tag angstrebt werden
• Der Körper benötigt mindestens 30g hochwertige Fette am Tag.
• Grundlage einer gesunden Ernährung ist die Verwendung frischer, möglichst unverarbeiteter Lebensmittel, die selbst zubereitet werden.
• Ausreichend Bewegung im Alltag und Sport mit Fokus auf Muskelaufbau/Kraftausdauer sind unabdingbar für einen gesunden Stoffwechsel.

Hinweis zu medizinischen Themen (Disclaimer)