Читать книгу Lebensmittelmanagement - Jochen Hamatschek - Страница 22

Wie jedes technische System, das Arbeit verrichtet, muss auch der Mensch Kraftstoff aufnehmen. Von effizienten Maschinen unterscheidet ihn die Tatsache, dass er auch im Stand-by-Modus eine große Energiemenge benötigt. So verbraucht er bereits viel Kraftsoff, um in völliger Ruhe lediglich die Körperfunktionen Atmung, Herzschlag und Stoffwechsel aufrechtzuerhalten. Der dazu nötige Energiebedarf wird Grundumsatz genannt und ist eine individuelle Größe. Bei größeren Menschen ist der Wert höher als bei kleinen, ebenso bei schwereren. Viel Muskulatur verlangt bereits in Ruheposition mehr Energie, Stresssituationen ebenso, zudem besitzen Männer einen höheren Grundumsatz als Frauen. In der Wachstumsphase wird für den Aufbau von Körperstrukturen zusätzlich Energie benötigt, gleichzeitig ist in dieser Phase der Wirkungsgrad der Stoffumwandlung schlecht. Der Körper vergeudet Energie für die Wärmeproduktion, Jugendliche neigen stärker zum Schwitzen und frieren dafür weniger. Ein vergleichsweise schlechter Wirkungsgrad wird als Grund dafür angesehen, dass einzelne Menschen scheinbar unbegrenzt essen können, ohne zuzunehmen. Der Grundumsatz eines Menschen ist keine Konstante, sondern eine von zahlreichen Parametern (u. a. körperliche und psychische Faktoren) abhängige Variable. Am stärksten macht sich das während und nach einer freiwilligen oder erzwungenen Hungerphase bemerkbar: Registrieren die zahlreichen Sensoren im Organismus eine mehr als kurzfristige Energieunterversorgung, reagiert das Gehirn mit Anpassungen, die dem Menschen über die 2,4 Millionen Jahre seiner Entwicklung bei Hungersnöten das Überleben erleichtert haben. Der Wirkungsgrad der Stoffumwandlung steigt, es wird weniger Wärme produziert und die Aktivität nicht lebenswichtiger Körperfunktionen gedrosselt. Der Grundumsatz sinkt, im Extremfall auf die Hälfte des normalen Wertes (z. B. von 1 400 auf 700 Kilokalorien bei einem durchschnittlichen Mann). Und er wird erst lange Zeit später wieder richtig hochgefahren, wenn die Hungerphase unter Umständen schon Monate vorüber ist. Diese flexible Anpassung des Stoffwechsels auf prekäre Ernährungszustände erschwert die Gewichtsabnahme bei Diäten und begünstigt hinterher den sogenannten Jo-Jo-Effekt.

Abb. 3.1 Energieverbrauch und Energieumwandlung des menschlichen Körpers

Wird darüber hinaus Arbeit verrichtet, wie Rad fahren, Treppen steigen, Sand schaufeln, laufen bzw. generell Muskelarbeit aber auch geistige Tätigkeiten, ist über den Grundumsatz hinausgehende Energie nötig: der Leistungszuwachs. Diese Größe ist eine Funktion der verrichteten Arbeit. Benötigt der durchschnittliche Mensch am Tag zusätzlich 1 000 Kilokalorien, muss der Körper von Tour de France-Fahrern bis zu 7 000 und von Marathonläufern etwa 3 000 Kilokalorien extra bereitstellen.

Für sein sich selbst erhaltendes System aus Grundumsatz und Leistungszuwachs muss der Mensch über eine Fülle von Makro- und Mikronährstoffen verfügen, die er zuvor durch die Nahrung aufgenommen hat. Das unterscheidet ihn grundsätzlich von Maschinen, die mit Strom oder Benzin allein auskommen. Neben den im hohen Grammbereich erforderlichen Grundbausteinen der Ernährung, Kohlenhydrate (4,3 kcal Energieinhalt/Gramm), Proteine (4,3 kcal/Gramm) und Fette (9,3 kcal/Gramm), müssen zahlreiche, essenziell genannte Mikronährstoffe im niedrigen Gramm- oder Milligrammbereich zugeführt werden. Dazu gehören einige Fettsäuren, Mineralstoffe (z. B. Magnesium, Natrium, Kalzium), einige Vitamine und neun Aminosäuren als Baustein für die vielen Hundert Proteine. Insgesamt ist der menschliche Organismus auf rund 47 Substanzen angewiesen, die er mit der Nahrung zugeführt bekommen muss. Defizite bei einzelnen Verbindungen führen zu körperlichen Beeinträchtigungen und können langfristig zu ernsthaften Problemen bis hin zum Tode führen. Die bekannteste Mangelkrankheit dürfte Skorbut als Folge einer Vitamin C-Unterversorgung sein, häufiger ist jedoch der nächtliche Muskelkrampf bei einem Magnesiumdefizit. Zum Glück verfügt der menschliche Körper über Speichersysteme für praktisch alle lebensnotwendigen Bausteine und kann dadurch Mängel in der Ernährung eine bestimmte Zeit überbrücken. Diese Pufferwirkung ist letztlich der Grund dafür, dass unter normalen Umständen Mischkost ausreicht und Nahrungsergänzungsmittel überflüssig sind. Anders sieht es beispielsweise bei Leistungssportlern oder Schwangeren aus, die einen erhöhten Bedarf an Mikronährstoffen haben. Aber auch Vegetarier müssen auf eine ausreichende Versorgung achten. Bei diesen sollte der Status der essenziellen Nährstoffe durch Blutuntersuchungen regelmäßig überprüft werden. Abbildung 3.1 fasst das bisher Gesagte zum Energieverbrauch und zur Energieumwandlung des menschlichen Körpers zusammen.

Um Leistung erbringen zu können, ist der Körper auf die Energie der Fette, Proteine und Kohlenhydrate angewiesen, die er in Form von Fleisch, Wurst, Käse, Gemüse oder Obst zu sich nimmt. Er muss sie aber in eine für den Körper verwertbare Form umwandeln können. Bereits im Mund beginnt er, die Lebensmittel zu zerkleinern und chemisch abzubauen.

Merksatz

Verdauung ist letztendlich der Aufschluss komplexer Lebensmittel in ihre chemischen Grundbausteine.

Bei Kohlenhydraten sind die Grundbausteine Einfachzucker wie Glukose, Fruktose oder Galaktose. Proteine hingegen bestehen aus 20 verschiedenen Aminosäuren und Fette aus Glyzerin, jeweils mit drei Fettsäuren chemisch verbunden. Nur die Monomere, d. h. vergleichsweise kleine Moleküle, kann der Körper verwerten und aus den Verdauungsorganen ins Blut und über den Blutkreislauf zu den nachfragenden Organen bringen. Ballaststoffe, wie nicht geschroteter Leinsamen oder ganze Sonnenblumenkerne, sind weitgehend unverdaulich und verlassen den Darm nahezu unverändert. Sie können nur zu einem kleinen Teil aufgespalten werden, weil weder der menschliche Körper noch seine Darmbakterien dafür über die notwendigen Enzyme verfügen. Die Fähigkeit, Gras oder Blätter, d. h. Zellulose, wie ein Rind verwerten zu können, ist dem Menschen im Laufe der Evolution abhandengekommen. Lediglich der Blinddarm zeugt von dieser einstigen Fähigkeit. Im Magen-Darm-Trakt spielen sich dramatische Abbauvorgänge ab. Dazu benutzt der Körper Enzyme, die seinen gewaltigen Bioreaktor am Laufen halten. Seit einigen Jahren weiß die Wissenschaft, dass ihn dabei unzählige Darmbakterien quasi als Fremdarbeiter unterstützen. Man geht inzwischen von rund 600 verschiedenen Arten von Mikroorganismen aus, die mit ihrem Enzymsystem die Aufspaltung von Makromolekülen erledigen und nebenbei zahlreiche Nährstoffe synthetisieren. Die Arten und deren prozentuale Verteilung sind von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Die Forschung arbeitet an bakteriologischen Fingerprints analog zu Fingerabdrücken, um Medikamente spezifischer einsetzen zu können. Die Konzentration der Bakterien nimmt zum Dickdarm hin zu, bis sie dort eine Konzentration von über 100 Billionen Keime je Gramm Darminhalt erreichen. Das ist die höchste derzeit bekannte Konzentration an Lebewesen. Ohne das Wirken dieser Bakterien wären für den Menschen noch viel mehr als die erwähnten 47 Substanzen essenziell.

Abb. 3.2 Der Weg eines komplexen Lebensmittels durch den Verdauungstrakt des Menschen

Abbildung 3.2 stellt den mechanisch-chemisch-biochemischen Prozess der Nahrungsmittelzerkleinerung und Aufspaltung in „blutbahngerechte“ Monomere im Zusammenhang dar. Nach dem enzymatischen Abbau der verzehrten Eiweiße werden deren Aminosäure-Bausteine über die Blutbahnen in die Körperzellen transportiert, wo sie zur Synthese von Gerüst- bzw. Muskeleiweißen oder Enzymen dienen. Überschüssige Aminosäuren scheidet der Körper über die Niere aus, einen Teil kann er auch in Zucker umwandeln. Über einen nennenswerten Speicher für Eiweißbausteine verfügt der Organismus in der Muskulatur, auf den er in Mangelsituationen zurückgreift. Nach starken Belastungen, die mit einem großen Muskelabbau einhergehen können, ist zum Ausgleich eine Aufnahme von Proteinen angeraten.

Fettsäuren können dagegen in großem Umfang gespeichert werden. Für den Aufbau von Zellwänden werden nur vergleichsweise geringe Mengen benötigt. Der Rest verbleibt als Leistungsreserve im Körper, isoliert ihn als Unterhautfettgewebe oder puffert Organe gegen Stöße ab. Schlanke Menschen können einen Fettgehalt von unter zehn Prozent erreichen, stark übergewichtige einen von weit über 50 Prozent. Seine Fettreserven haben dem Menschen in der Steinzeit geholfen, Hungerperioden zu überbrücken. Heutzutage sind sie zur gesundheitlichen Belastung geworden.

Die monomeren Zuckerbausteine sind die unmittelbarsten Energielieferanten des Körpers. Mithilfe des Hormons Insulin werden sie aus dem Blutkreislauf in die Mitochondrien der Zellen transportiert, wo sie mittels des eingeatmeten Sauerstoffs in einem geregelten, vielstufigen Verbrennungsprozess in die Energieeinheit des Körpers, das Molekül Adenosin-tri-Phosphat ATP, umgewandelt werden. Als Nebenprodukte entstehen Kohlenstoffdioxid, das ausgeatmet wird, und Wasser. Dieses Reaktionswasser entlastet dabei die menschliche Flüssigkeitsbilanz. Überschüssige Kohlenhydrate werden zunächst in Form von Glykogen (ein Polysaccharid, das der Stärke von Pflanzen ähnlich ist) in Leber und Muskeln eingelagert und stehen als leicht gewinnbare Energiereserve kurzfristig zur Verfügung. Darüber hinaus aufgenommene Kohlenhydrate werden durch den Stoffwechsel in Fett umgewandelt und schaffen es in das entsprechende Speichergewebe.

Zur Energieversorgung für die Muskelarbeit holt sich der Körper zunächst die frei verfügbaren Kohlenhydrat-Monomere aus dem Blut, danach greift er seinen Glykogen-Vorrat an. Er spaltet dessen Makromoleküle wieder in Glukosebausteine und transportiert diese mit dem Blut in die arbeitenden Gewebestellen. Die Menge von 300 bis 600 Gramm eingelagertem Glykogen reicht rein rechnerisch für einen Leistungszuwachs von 1 300 bis 2 600 kcal aus und deckt den Bedarf eines Menschen mit normaler Arbeitsbelastung, sogar den von Athleten ab. Ausdauersportler oder Schwerarbeiter müssen zusätzlich ihre vergleichsweise unbegrenzt verfügbaren Fettdepots anzapfen. Ein Kilogramm Fettgewebe versorgt sie mit rund 7 000 kcal. Durch Training lässt sich der Fettstoffwechsel so aktivieren, dass er gleich nach Beginn einer Einheit als Energielieferant zur Verfügung steht und dadurch der Glykogen-Abbau zeitlich gestreckt wird (Berg und König 2008). Aufgrund dieser Mechanismen ist der menschliche Körper grundsätzlich nicht auf die Zufuhr von Kohlenhydraten angewiesen.

Das menschliche Gehirn macht zwei Prozent des Körpergewichts aus, verbraucht aber 20 Prozent der Energie. Die muss ausschließlich in Form von Glukose geliefert werden, die im einfachsten Fall aus Kohlenhydraten stammt. Im Zuge einer bewusst kohlenhydratarmen Ernährung oder in einer Hungersituation können Gehirn und Muskeln Ketonkörper, wie 3-Hydroxy-Butyrat, aus der Leber zur Energiegewinnung verwenden. Das Gehirn ist dann in der Lage, mit nur noch wenigen Gramm Glukose am Tag auszukommen, die der Körper aus komplexen Kohlenhydraten von kleinen Mengen Gemüse und Früchten oder aus Proteinen gewinnen kann. Industriell hergestellter Zucker aus Zuckerrohr, Zuckerrüben oder Maisstärke steht erst seit etwa 200 Jahren zur Verfügung. Dieser Zucker wird dem Körper in direkt verwertbarer Form zur Verfügung gestellt, er wandert auf schnellstem Weg in das Blut und aktiviert die Insulinausschüttung aus der Bauchspeicheldrüse. Dieses Hormon ist für den Transport in die Zellen erforderlich. Eine Störung in diesem Prozess führt zu Diabetes, einer Stoffwechselkrankheit, die weltweit epidemische Dimensionen angenommen hat. Zu große Mengen zuckersüßer Lebensmittel werden zu Recht für die Entstehung dieser Zivilisationskrankheit mitverantwortlich gemacht.

Tab. 3.1 Effizienz von Lebensmitteln in Abhängigkeit von ihrem Verarbeitungszustand

	Originär, roh energiearm	Originär, erhitzt	Raffiniert, erhitzt hohe Energiedichte
Verdaulichkeit	+	++	+++
Nettobrennwert	niedrig	mittel	hoch
Aufwand für Verdauung	+++	++	+
Wirkungsgrad	+	++	+++
Beispiele:
Mehl	unverdaulich	Vollkorn 70 % Aufnahme	ausgemahlen, 100 % Aufnahme
Fleisch	unverdaulich	Braten	Brät
Obst, Gemüse	roh	Püree	Saft
Kartoffeln/Reis	unverdaulich	gekocht	Sirup
Zuckerrohr	unverdaulich	gekocht	Sirup
Fast Food	– –	– –	z. B. Hamburger
Süßigkeiten	– –	– –	z. B. Pralinen

Tabelle 3.1 stellt den Wirkungsgrad von Lebensmitteln in Abhängigkeit ihres physikalischen Zustandes nebeneinander. Rohe Lebensmittel, soweit überhaupt vom Menschen zu verwerten, benötigen viel Aufwand für die Verdauung, ihre Energieausbeute ist vergleichsweise niedrig. Die Auf- und Zubereitung in der Küche erhöht die Verdaulichkeit dieser Lebensmittel beträchtlich, die Energieausbeute steigt. Noch höher wird der Wirkungsgrad bei vielen industriell behandelten Lebensmitteln. Die ersten Schritte der menschlichen Verdauung haben bereits in der Fabrik stattgefunden, die Inhaltsstoffe sind oft ohne weitere Arbeit des Körpers zur Direktaufnahme in die Blutbahn geeignet. Die als Fast Food bezeichneten Schnellgerichte sind meist ballaststofffrei und quasi bereits „halb verdaut“. Die Rohkosternährung erfordert dagegen viel Verdauungsaufwand. Kritiker bemängeln daher nicht ganz unberechtigt, dass die industrielle Ernährung dem Menschen einen Hauptteil seiner Verdauungsarbeit abnimmt und ihn mit vorverdauten Produkten füttert. Die Herausforderung besteht also darin, die menschliche Ernährung so zu gestalten, dass die 47 essenziellen Nährstoffe immer ausreichend zur Verfügung stehen und der Energiebedarf entsprechend der spezifischen Lebenssituation befriedigt wird.

In vielen Ländern korreliert die Gewichtszunahme der Bevölkerung mit dem Auftreten von multinationalen Lebensmittelkonzernen und Fast-Food-Ketten. Sie helfen, die traditionelle Ernährung durch Convenience-Food zu ersetzen. Dabei befriedigen sie letztlich nur die Bedürfnisse der Kunden – diese machen im Prinzip alles richtig. Vorlieben für kalorienreiche Lebensmittel sind genetisch festgelegt, denn sie verschafften einen Überlebens- oder Fortpflanzungsvorteil (Paul 2012). So ist der Mensch geprägt durch Süße und Fett, sie galten in der Savanne als lebensnotwendige Energiespender. Diese Energiebilanz ist in vielen Ländern aus unterschiedlichen Gründen aus dem Gleichgewicht geraten. Gemessen am Energieverbrauch essen die Menschen im Allgemeinen zu süß, zu fett und zu viel. Es ist verständlich, dass die Lebensmittelwirtschaft dabei in einer Teilverantwortung gesehen wird, ist sie doch auch Nutznießer des überhöhten Konsums.

Die ständige Verfügbarkeit von Lebensmitteln bei ausreichend finanziellen Mitteln und ein gleichzeitig viel zu geringer Leistungszuwachs müssen im Zusammenhang gesehen werden. Das Körpergewicht eines Menschen ist ein Ausdruck seiner gesamten Lebenssituation, insbesondere die Bewegungsarmut verschärft die Sachlage. Paläoanthropologen errechneten aus dem Schweifgebiet heute noch existierender Jäger- und Sammler-Kulturen einen täglichen Fußmarsch des Steinzeitmenschen von 30 bis 40 Kilometern. Die Alpenüberquerung des Eismenschen Ötzi zu Fuß war zu dieser Zeit nichts Außergewöhnliches. Für die Zeit vor 150 Jahren, vor der Erfindung des Automobils, wird die täglich zu Fuß zurückgelegte Strecke noch mit über 20 Kilometer angegeben, vor 70 Jahren war sie bereits auf rund 10 Kilometer gesunken. Heute legen 80 Prozent der Bevölkerung am Tag weniger als einen Kilometer zu Fuß zurück. Mangelnde Bewegung äußert sich nicht nur in einem verringerten Leistungszuwachs, die geringere Durchblutung von meist im Ruhestadium befindlichen Organen schwächt zudem das Immunsystem. Die Ausschüttung von Glückshormonen in den Hirnzellen, hauptsächlich der Endorphine, unterbleibt. Dafür verbleiben Stresshormone, wie Adrenalin oder Cortisol, länger im Blut. Der menschliche Steinzeitkörper belohnt sich auch heutzutage noch für getane Arbeit und reagiert auf Dauer ungehalten bei Trägheit. Ernährung und Bewegung sind letztlich viel mehr als nur die bestimmenden Größen für das Körpergewicht. Sie wirken gleichermaßen auf die Psyche.