Information

Quantitativer Vergleich der Energieabgaberate bei der Verbrennung von Kohlenhydraten im Vergleich zu Fett

Quantitativer Vergleich der Energieabgaberate bei der Verbrennung von Kohlenhydraten im Vergleich zu Fett


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ich studiere wissenschaftliche Modelle von Ausdauertraining, wie das in einem Artikel von Rapoport (siehe Referenzen unten, Popularisierung hier). Wenn ich das richtig verstehe, ist die Fettverbrennung in gewisser Weise langsamer als die Glykogenverbrennung, aber ich bin verwirrt darüber, wie man "langsamer" quantifiziert. Ich dachte, dass es in Bezug auf die Menge des verbrauchten Sauerstoffs quantifiziert werden sollte. House und Johnston (S. 107) sagen:

Der Stoffwechsel der Zucker, die aus Kohlenhydraten stammen, wird als Glykolyse bezeichnet. Es ist ein schnellerer Prozess (etwa doppelt so schnell) als der Fettstoffwechsel.

Aber ich bin mir nicht sicher, ob ich das richtig zusammenfüge, denn vielleicht meinen sie hier etwas anderes mit "langsamer". Die Glykolyse benötigt keinen Sauerstoff, aber ich denke, nachdem die Glykolyse ATP produziert hat, verwenden wir Sauerstoff, um das ATP zu verbrennen.

Kann jemand folgendes klären?

  1. Warum produziert der menschliche Körper beim aeroben Ausdauertraining eine geringere Leistung, wenn er Fette statt Kohlenhydrate verbrennt?

  2. Wenn Sie diese relative Langsamkeit quantifizieren möchten, ist es richtig, dies in Bezug auf Stöchimetrie und Sauerstoffverbrauch zu tun, oder gibt es etwas anderes, das es langsamer macht?

  3. Ist der Faktor 2 universell und kann präziser gemacht werden (wie ich es erwarten würde, wenn es sich um eine stöchiometrische Sache handelt), oder ist er vage definiert und abhängig von der Person?

Verweise

House und Johnston, Training für den neuen Alpinismus, Patagonia Books, 2014

Rapoport, Metabolische Faktoren, die die Leistung bei Marathonläufern einschränken, PLoS Comput Biol. 2010 Okt; 6(10): e1000960, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2958805/


Anabolismus vs. Katabolismus

Stoffwechsel ist ein biochemischer Prozess, der es einem Organismus ermöglicht, zu leben, zu wachsen, sich zu reproduzieren, zu heilen und sich an seine Umgebung anzupassen. Anabolismus und Katabolismus sind zwei Stoffwechselprozesse oder -phasen. Anabolismus bezieht sich auf den Prozess, der baut Moleküle, die der Körper normalerweise braucht braucht Energie zur Vervollständigung. Katabolismus bezieht sich auf den Prozess, der bricht zusammen komplexe Moleküle in kleinere Moleküle normalerweise setzt Energie frei für den Organismus zu nutzen.


Verbrennt wirklich hartes Denken mehr Kalorien?

Zwischen Oktober und Juni schlurfen sie aus Hörsälen, Turnhallen und Klassenzimmern, ihre Augen gewöhnen sich an das Sonnenlicht, während ihre Finger herumfummeln, um Handys zu wecken, die vier Stunden hintereinander stumm geblieben sind. Manche heben die Hand an die Stirn, als wollten sie ihre Kopfschmerzen wegwischen. Andere verweilen vor dem Parkplatz und wissen nicht, was sie als nächstes tun sollen. Sie sind absolut erschöpft, aber nicht wegen anstrengender körperlicher Aktivität. Vielmehr haben diese High-School-Studenten gerade den SAT genommen. "Ich war fest eingeschlafen, als ich nach Hause kam", erzählte Ikra Ahmad The Local, a New York Times blog, als sie für eine Story über "SAT Kater interviewt wurde."

Vorübergehende geistige Erschöpfung ist ein echtes und weit verbreitetes Phänomen, das sich von chronischer geistiger Erschöpfung im Zusammenhang mit regelmäßigem Schlafentzug und einigen medizinischen Störungen unterscheidet. Die alltägliche geistige Müdigkeit macht intuitiv Sinn. Sicherlich erfordern komplexes Denken und intensive Konzentration mehr Energie als routinemäßige mentale Prozesse. So wie intensives Training unseren Körper ermüdet, sollte geistige Anstrengung das Gehirn auslaugen. Die neueste Wissenschaft zeigt jedoch, dass die populäre Vorstellung von geistiger Erschöpfung zu einfach ist. Das Gehirn schluckt für ein Organ seiner Größe ständig riesige Mengen an Energie, egal ob wir uns mit der Integralrechnung beschäftigen oder sich durch die Top 10 der LOLcats der Woche klicken. Obwohl feuernde Neuronen zusätzliches Blut, Sauerstoff und Glukose beschwören, ist jeder lokale Anstieg des Energieverbrauchs im Vergleich zur gefräßigen Grundaufnahme des Gehirns winzig. In den meisten Fällen erfordern kurze Phasen zusätzlicher geistiger Anstrengung also etwas mehr Intelligenz als üblich, aber nicht viel mehr. Bei den meisten Laborexperimenten wurden die Freiwilligen jedoch nicht mehreren Stunden anspruchsvoller mentaler Akrobatik ausgesetzt. Und irgendwas muss das erklären Gefühl geistiger Erschöpfung, auch wenn sich ihre Physiologie von der körperlichen Erschöpfung unterscheidet. Der bloße Glaube, dass unser Gehirn viel Mühe aufgewendet hat, könnte ausreichen, um uns lethargisch zu machen.

Intelligenz
Obwohl das durchschnittliche menschliche Gehirn eines Erwachsenen etwa 1,4 Kilogramm wiegt, nur 2 Prozent des gesamten Körpergewichts, beansprucht es 20 Prozent unseres Ruheumsatzes (RMR) – die Gesamtenergiemenge, die unser Körper an einem sehr faulen Tag ohne Aktivität verbraucht. RMR variiert von Person zu Person je nach Alter, Geschlecht, Größe und Gesundheit. Wenn wir einen durchschnittlichen Ruheumsatz von 1.300 Kalorien annehmen, dann verbraucht das Gehirn 260 dieser Kalorien, nur um die Dinge in Ordnung zu halten. Das sind 10,8 Kalorien pro Stunde oder 0,18 Kalorien pro Minute. (Zum Vergleich siehe Harvards Tabelle der bei verschiedenen Aktivitäten verbrannten Kalorien). Mit ein wenig Mathematik können wir diese Zahl in ein Maß für die Potenz umwandeln:

&mdash Stoffwechselrate im Ruhezustand: 1300 Kilokalorien oder kcal, die in der Ernährung verwendet werden
&mdash1.300 kcal über 24 Stunden = 54,16 kcal pro Stunde = 15,04 Gramm Kalorien pro Sekunde
&ndash15,04 Gramm Kalorien/Sek. = 62,93 Joule/Sek. = ungefähr 63 Watt
&ndash20 Prozent von 63 Watt = 12,6 Watt

Ein typisches erwachsenes menschliches Gehirn läuft also mit etwa 12 Watt und einem Fünftel der Leistung, die eine Standard-60-Watt-Glühbirne benötigt. Verglichen mit den meisten anderen Organen ist das Gehirn gierig gegen künstliche Elektronik, es ist erstaunlich effizient. IBMs Watson, der Supercomputer, der besiegt hat Gefahr! Champions, hängt von neunzig IBM Power 750-Servern ab, von denen jeder etwa tausend Watt benötigt.

Energie gelangt über Blutgefäße in Form von Glukose zum Gehirn, die über die Blut-Hirn-Schranke transportiert und zur Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) verwendet wird, der Hauptwährung der chemischen Energie in den Zellen. Experimente mit Tieren und Menschen haben bestätigt, dass sich die lokalen Kapillaren erweitern, wenn Neuronen in einer bestimmten Gehirnregion feuern, um mehr Blut als üblich sowie zusätzliche Glukose und Sauerstoff zu liefern. Diese konsistente Reaktion macht Neuroimaging-Studien möglich: Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) hängt von den einzigartigen magnetischen Eigenschaften des Blutes ab, das zu und von feuernden Neuronen fließt. Die Forschung hat auch bestätigt, dass, sobald erweiterte Blutgefäße zusätzliche Glukose liefern, die Gehirnzellen sie auflecken.

Um die Logik solcher Ergebnisse zu erweitern, haben einige Wissenschaftler Folgendes vorgeschlagen: Wenn feuernde Neuronen zusätzliche Glukose benötigen, sollten besonders anspruchsvolle mentale Aufgaben den Glukosespiegel im Blut senken und ebenso sollte der Verzehr zuckerreicher Lebensmittel die Leistung bei solchen Aufgaben verbessern. Obwohl einige Studien diese Vorhersagen bestätigt haben, sind die Beweise insgesamt gemischt und die meisten Veränderungen des Glukosespiegels reichen von winzig bis klein. In einer Studie der Northumbria University beispielsweise zeigten Freiwillige, die eine Reihe von verbalen und numerischen Aufgaben erledigten, einen größeren Blutzuckerabfall als Personen, die nur wiederholt eine Taste gedrückt hatten. In derselben Studie verbesserte ein zuckerhaltiges Getränk die Leistung bei einer der Aufgaben, aber nicht bei den anderen. An der Liverpool John Moores University führten Freiwillige zwei Versionen der Stroop-Aufgabe durch, bei der sie die Tintenfarbe identifizieren mussten, in der ein Wort gedruckt wurde, anstatt das Wort selbst zu lesen: In einer Version stimmten die Wörter und Farben überein&ndashBLUE erschienen in Blau Tinte in der kniffligen Version erschien das Wort BLAU in grüner oder roter Tinte. Freiwillige, die die anspruchsvollere Aufgabe durchführten, zeigten größere Blutzuckereinbrüche, die die Forscher als direkte Ursache für größere geistige Anstrengung interpretierten. Einige Studien haben gezeigt, dass Menschen, die bei einer bestimmten Aufgabe nicht sehr gut sind, mehr geistige Anstrengungen unternehmen und mehr Glukose verbrauchen. Je erfahrener Sie sind, desto effizienter ist Ihr Gehirn und desto weniger Glukose benötigen Sie. Erschwerend kommt hinzu, dass mindestens eine Studie das Gegenteil vermuten lässt, dass geschicktere Gehirne mehr Energie rekrutieren.*

Nicht so einfacher Zucker
Unbefriedigende und widersprüchliche Ergebnisse aus Glukosestudien unterstreichen, dass der Energieverbrauch im Gehirn nicht einfach eine Frage größerer geistiger Anstrengungen ist, die dem Körper mehr Energie entziehen. Claude Messier von der University of Ottawa hat viele solcher Studien überprüft. Er ist nach wie vor nicht davon überzeugt, dass jede einzelne kognitive Aufgabe den Glukosespiegel im Gehirn oder im Blut messbar verändert. "Theoretisch ja, eine schwierigere mentale Aufgabe erfordert mehr Energie, weil es mehr neuronale Aktivität gibt", sagt er, "aber wenn Leute eine mentale Aufgabe erledigen, werden Sie keinen signifikanten Anstieg des Glukoseverbrauchs als signifikanten Prozentsatz der Gesamtrate feststellen." . Das Grundniveau ist ziemlich viel Energie&mdash selbst im langsamen Schlaf mit sehr geringer Aktivität gibt es immer noch einen hohen Grundlinienverbrauch an Glukose.“ Die meisten Organe benötigen nicht so viel Energie für die grundlegende Haushaltsführung. Aber das Gehirn muss aktiv eine angemessene Konzentration geladener Teilchen über die Membranen von Milliarden von Neuronen aufrechterhalten, selbst wenn diese Zellen nicht feuern. Aufgrund dieser teuren und kontinuierlichen Wartung hat das Gehirn normalerweise die Energie, die es für ein wenig zusätzliche Arbeit benötigt.

Autoren anderer Übersichtsartikel sind zu ähnlichen Schlussfolgerungen gekommen. Robert Kurzban von der University of Pennsylvania weist auf Studien hin, die zeigen, dass moderate Bewegung die Konzentrationsfähigkeit der Menschen verbessert. In einer Studie schnitten beispielsweise Kinder, die 20 Minuten auf einem Laufband gingen, bei einem Leistungstest besser ab als Kinder, die vor der Prüfung leise lasen. Wenn geistige Anstrengung und Fähigkeit einfach eine Frage der verfügbaren Glukose wären, dann hätten die Kinder, die trainierten, mehr Energie verbraucht und hätten schlechter abschneiden sollen als ihre ruhenden Altersgenossen.

Der Einfluss der Schwierigkeit einer mentalen Aufgabe auf den Energieverbrauch "scheint subtil zu sein und hängt wahrscheinlich von den individuellen Variationen der erforderlichen Anstrengung, des Engagements und der verfügbaren Ressourcen ab, die mit Variablen wie Alter, Persönlichkeit und Glukoregulation zusammenhängen könnten", schrieb Leigh Gibson von Roehampton University in einem Review zu Kohlenhydraten und mentaler Funktion.

Sowohl Gibson als auch Messier kommen zu dem Schluss, dass, wenn jemand Probleme hat, die Glukose richtig zu regulieren und lange gefastet hat, zuckerhaltige Getränke oder Speisen seine spätere Leistung bei bestimmten Arten von Gedächtnisaufgaben verbessern können. Aber für die meisten Menschen liefert der Körper leicht das wenige zusätzliche Glukose, das das Gehirn für zusätzliche geistige Anstrengung benötigt.

Körper und Geist
Wenn herausfordernde kognitive Aufgaben nur wenig mehr Treibstoff verbrauchen als sonst, was erklärt dann das Gefühl der mentalen Erschöpfung nach dem SAT oder einem ähnlich anstrengenden mentalen Marathon? Eine Antwort ist, dass die Aufrechterhaltung eines ungebrochenen Fokus oder das Navigieren auf anspruchsvollem intellektuellem Territorium für mehrere Stunden tatsächlich genug Energie verbrennt, um ein Gefühl der Erschöpfung zurückzulassen, aber dass die Forscher dies nicht bestätigt haben, weil sie einfach nicht hart genug gegenüber ihren Freiwilligen waren. In den meisten Experimenten führen die Teilnehmer eine einzelne Aufgabe mit mittlerem Schwierigkeitsgrad durch, selten länger als ein oder zwei Stunden. "Vielleicht würden wir klarere Ergebnisse sehen, wenn wir sie stärker drängen und die Leute dazu bringen, Dinge zu tun, in denen sie nicht gut sind", schlägt Messier vor.

Ebenso wichtig für die Dauer der geistigen Anstrengung ist die Einstellung dazu. Das Anschauen eines spannenden Biopics mit einer komplexen Erzählung erregt viele verschiedene Gehirnregionen für gut zwei Stunden, aber die Leute schlurfen normalerweise nicht aus dem Theater und klagen über mentale Erschöpfung. Manche Leute kuscheln sich regelmäßig mit dicht geschriebenen Romanen zusammen, die andere frustriert durch den Raum werfen. Das Lösen eines komplexen Kreuzworträtsel- oder Sudoku-Rätsels an einem Sonntagmorgen ruiniert normalerweise nicht die Fähigkeit, sich für den Rest des Tages zu konzentrieren. Einige behaupten sogar, dass es ihren mentalen Zustand schärft. Kurz gesagt, Menschen genießen routinemäßig intellektuell belebende Aktivitäten, ohne unter geistiger Erschöpfung zu leiden.

Eine solche Ermüdung scheint viel wahrscheinlicher auf anhaltende geistige Anstrengung zu folgen, die wir nicht nach Vergnügen suchen, wie zum Beispiel das obligatorische SAT, besonders wenn wir erwarten dass die Tortur unser Gehirn auslaugen wird. Wenn wir denken, dass eine Prüfung oder ein Rätsel schwierig sein wird, wird dies oft der Fall sein. Studien haben gezeigt, dass etwas Ähnliches passiert, wenn Menschen Sport treiben: Ein Großteil der körperlichen Erschöpfung spielt sich in unseren Köpfen ab. In einer verwandten Forschung hörten Freiwillige, die nach einem 90-minütigen computerisierten Test der anhaltenden Aufmerksamkeit auf einem Heimtrainer radelten, vor Erschöpfung früher mit dem Treten auf als Teilnehmer, die sich vor dem Training emotional neutrale Dokumentationen ansahen. Auch wenn der Aufmerksamkeitstest nicht wesentlich mehr Energie verbrauchte als das Anschauen von Filmen, gaben die Probanden an, sich weniger energiegeladen zu fühlen. Dieses Gefühl war stark genug, um ihre körperliche Leistungsfähigkeit einzuschränken.

Im speziellen Fall des SAT trägt wahrscheinlich etwas über die reine mentale Anstrengung hinaus zur Betäubung nach der Prüfung bei: Stress. Schließlich funktioniert das Gehirn nicht im Vakuum. Auch andere Organe verbrennen Energie. Eine Prüfung abzulegen, die teilweise festlegt, wo man die nächsten vier Jahre verbringen wird, ist nervenaufreibend genug, um Stresshormone durch den Blutkreislauf zu schicken, Schwitzen zu induzieren, die Herzfrequenz zu beschleunigen und zappelnde und verzerrte Körperhaltungen zu fördern. Die SAT und ähnliche Prüfungen sind nicht nur psychisch anstrengend, sie sind auch körperlich anstrengend.

Eine kleine, aber aufschlussreiche Studie legt nahe, dass selbst leicht stressige intellektuelle Herausforderungen unsere emotionalen Zustände und Verhaltensweisen verändern, auch wenn sie den Gehirnstoffwechsel nicht grundlegend verändern. Vierzehn kanadische College-Studenten saßen entweder herum, fassten eine Textpassage zusammen oder absolvierten eine Reihe von computergestützten Aufmerksamkeits- und Gedächtnistests für 45 Minuten, bevor sie sich an einem Mittagsbuffet erfreuten. Studenten, die ihr Gehirn trainierten, nahmen sich rund 200 Kalorien mehr zu als Studenten, die sich entspannten. Auch der Blutzuckerspiegel schwankte stärker als der von Schülern, die nur da saßen, aber nicht gleichmäßig. Die Konzentrationen des Stresshormons Cortisol waren jedoch bei Schülern mit beschäftigtem Gehirn signifikant höher, ebenso wie ihre Herzfrequenz, ihr Blutdruck und ihre selbst berichteten Angstzustände. Aller Wahrscheinlichkeit nach aßen diese Schüler nicht mehr, weil ihre ausgezehrten Gehirne dringend mehr Energie brauchten, sondern sie waren Stress-Essen.

Messier hat eine ähnliche Erklärung für die alltägliche geistige Müdigkeit: "Meine allgemeine Hypothese ist, dass das Gehirn ein fauler Penner ist", sagt er. „Dem Gehirn fällt es schwer, sich zu lange auf eine Sache zu konzentrieren. Es ist möglich, dass anhaltende Konzentration einige Veränderungen im Gehirn hervorruft, die die Vermeidung dieses Zustands fördern. Es könnte wie ein Timer sein, der sagt: "Okay, du bist jetzt fertig." Vielleicht arbeitet das Gehirn einfach nicht so lange so hart."

*Anmerkung der Redaktion: Die letzten beiden Sätze des siebten Absatzes wurden nach der Veröffentlichung aus Gründen der Klarheit und Genauigkeit bearbeitet


Quantitativer Vergleich der Energieabgaberate bei der Verbrennung von Kohlenhydraten im Vergleich zu Fett - Biologie

Wie in Kapitel 1 erwähnt, erfordert die Übersetzung des menschlichen Energiebedarfs in die empfohlene Nahrungsaufnahme und die Bewertung, wie gut die verfügbaren Nahrungsvorräte oder die Ernährung von Bevölkerungen (oder sogar von Einzelpersonen) diese Anforderungen erfüllen, die Kenntnis der verfügbaren Energiemengen des Einzelnen Lebensmittel. Die Bestimmung des Energiegehalts von Lebensmitteln hängt von Folgendem ab: 1) die energieliefernden Bestandteile von Lebensmitteln (Protein, Fett, Kohlehydrate, Alkohol, Polyole, organische Säuren und neue Verbindungen) sollten durch geeignete analytische Methoden bestimmt werden 2) deren Menge einzelne Komponente muss unter Verwendung eines allgemein anerkannten Faktors, der die Menge der verfügbaren Energie pro Gewichtseinheit ausdrückt, in Nahrungsenergie umgerechnet werden und 3) die Nahrungsenergien aller Komponenten müssen addiert werden, um den Nährwert des Nahrungsmittels für den Menschen darzustellen. Die Energieumwandlungsfaktoren und die derzeit verwendeten Modelle gehen davon aus, dass jeder Bestandteil eines Lebensmittels einen festen Energiefaktor hat, der nicht entsprechend den Anteilen anderer Bestandteile des Lebensmittels oder der Nahrung variiert.

3.1 JOULE UND KALORIEN

Die Energieeinheit im Internationalen Einheitensystem (SI) [8] ist das Joule (J). Ein Joule ist die Energie, die verbraucht wird, wenn 1 kg mit einer Kraft von 1 Newton um 1 m bewegt wird. Dies ist die akzeptierte Standardeinheit für Energie in der menschlichen Energetik und sollte auch für die Angabe von Energie in Lebensmitteln verwendet werden. Da Ernährungswissenschaftler und Lebensmittelwissenschaftler mit großen Energiemengen beschäftigt sind, verwenden sie in der Regel Kilojoule (kJ = 10 3 J) oder Megajoule (MJ = 10 6 J). Seit vielen Jahrzehnten wird die Nahrungsenergie in Kalorien ausgedrückt, die keine zusammenhängende Einheit der thermochemischen Energie sind. Trotz der Empfehlung von vor mehr als 30 Jahren, nur Joule zu verwenden, fällt es vielen Wissenschaftlern, Nichtwissenschaftlern und Verbrauchern immer noch schwer, auf die Verwendung von Kalorien zu verzichten. Dies zeigt sich darin, dass in den meisten Regulierungsrahmen sowohl Joule (kJ) als auch Kalorien (kcal) nebeneinander verwendet werden, z. Codex Alimentarius (1991). Während die Verwendung von Joule allein durch internationale Konventionen empfohlen wird, werden die Werte für die Nahrungsenergie in den folgenden Abschnitten sowohl in Joule als auch in Kalorien angegeben, wobei Kilojoule an erster Stelle und Kilokalorien an zweiter Stelle angegeben werden, in Klammern und in einer anderen Schriftart (Arial 9). In Tabellen sind die Werte für Kilokalorien kursiv angegeben. Die Umrechnungsfaktoren für Joule und Kalorien sind: 1 kJ = 0,239 kcal und 1 kcal = 4,184 kJ.

3.2 THEORETISCHER RAHMEN FÜR EIN VERSTÄNDNIS VON LEBENSMITTEL-ENERGIE-UMWANDLUNGSFAKTOREN

Wie im Bericht der letzten Expertenkonsultation über Energie in der menschlichen Ernährung (FAO, 2004) ausführlich beschrieben, benötigt der Mensch Nahrungsenergie, um den Grundumsatz zu decken, die Stoffwechselreaktion auf Nahrung, die Energiekosten für körperliche Aktivitäten und die Bildung von neuem Gewebe während des Wachstums und der Schwangerschaft sowie der Milchproduktion während der Stillzeit. “Die Energiebilanz wird erreicht, wenn der Input (oder die Nahrungsenergieaufnahme) gleich dem Output (oder Energieverbrauch) ist, zuzüglich der Energiekosten für das Wachstum in der Kindheit und Schwangerschaft oder den Energiekosten für die Milchproduktion während der Stillzeit” (FAO, 2004 .) ).

Der gesamte brennbare Energiegehalt (oder der theoretische maximale Energiegehalt) eines Lebensmittels kann mittels Bombenkalorimetrie gemessen werden. Nicht die gesamte brennbare Energie steht dem Menschen zur Aufrechterhaltung des Energiegleichgewichts (konstantes Gewicht) und zur Deckung der Bedürfnisse von Wachstum, Schwangerschaft und Stillzeit zur Verfügung. Erstens werden Nahrungsmittel nicht vollständig verdaut und absorbiert, und folglich geht Nahrungsenergie mit den Fäkalien verloren. Der Grad der unvollständigen Resorption hängt von der Nahrung selbst (seine Matrix und den Mengen und Arten von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten), von der Zubereitung der Nahrung und - in einigen Fällen (zB Säuglingsalter, Krankheit) - vom physiologischen Zustand ab der Person, die das Essen verzehrt.Zweitens gehen Verbindungen, die aus einem unvollständigen Proteinkatabolismus stammen, im Urin verloren. Drittens ist die Aufnahme von Energie (Umwandlung in Adenosintriphosphat [ATP]) aus der Nahrung im Zwischenstoffwechsel nicht vollständig effizient (Flatt und Tremblay, 1997). Konzeptionell sollten die Energieumwandlungsfaktoren von Lebensmitteln die Energiemenge in Nahrungsbestandteilen (Protein, Fett, Kohlehydrate, Alkohol, neuartige Verbindungen, Polyole und organische Säuren) widerspiegeln, die letztendlich vom menschlichen Organismus verwertet werden können und somit den Inputfaktor in die Energie darstellen Gleichgewichtsgleichung.

3.3 ENERGIEFLUSS DURCH DEN KÖRPER - EIN KURZER ÜBERBLICK

Die aufgenommene Nahrung enthält Energie – die maximale Menge spiegelt sich in der Wärme wider, die nach vollständiger Verbrennung zu Kohlendioxid (CO 2 ) und Wasser in einem Bombenkalorimeter gemessen wird. Diese Energie wird als aufgenommene Energie (IE) oder Bruttoenergie (GE) bezeichnet. Eine unvollständige Nahrungsverdauung im Dünndarm, teilweise begleitet von einer Vergärung nicht resorbierter Kohlenhydrate im Dickdarm, führt zu Energieverlusten in Form von Fäkalenergie (FE) und sogenannter gasförmiger Energie (GaE) in Form von brennbaren Gasen (z Wasserstoff und Methan). Dabei entstehen auch kurzkettige (flüchtige) Fettsäuren, die teilweise absorbiert und als Energie zur Verfügung stehen. Der größte Teil der absorbierten Energie steht dem menschlichen Stoffwechsel zur Verfügung, ein Teil geht jedoch als Harnenergie (UE) verloren, hauptsächlich in Form von stickstoffhaltigen Abfallverbindungen, die aus einem unvollständigen Proteinabbau stammen. Ein kleiner Teil der Energie geht auch von der Körperoberfläche verloren (Oberflächenenergie [SE]). Die nach Berücksichtigung der wichtigen Verluste verbleibende Energie wird als „metabolisierbare Energie“ (ME) bezeichnet (siehe Abbildung 3.1).

Für die Produktion von ATP steht nicht die gesamte metabolisierbare Energie zur Verfügung. Ein Teil der Energie wird während der Stoffwechselprozesse verbraucht, die mit der Verdauung, Absorption und dem Zwischenstoffwechsel von Lebensmitteln verbunden sind, und kann als Wärmeproduktion gemessen werden. Dies wird als diätetische Thermogenese (DIT) oder thermische Wirkung von Lebensmitteln bezeichnet und variiert je nach Art der Nahrung Nahrung aufgenommen. Dies kann als obligatorischer Energieverbrauch angesehen werden und kann theoretisch mit den den Lebensmitteln zugeordneten Energiefaktoren in Verbindung gebracht werden. Zieht man von ME den Energieverlust durch mikrobielle Fermentation und obligate Thermogenese ab, ergibt sich ein Ausdruck des Energiegehalts der Nahrung, der als Nettometabolisierbare Energie (NME) bezeichnet wird.

Abbildung 3.1
Übersicht über den Energiefluss der Nahrung durch den Körper zur Aufrechterhaltung des Energiegleichgewichts 1

1 Zusätzliche Energie wird für den Aufbau von Körpergewebe, jede Erhöhung der Energiespeicher, das Wachstum des Fötus während der Schwangerschaft, die Milchproduktion während der Stillzeit und den Energieverlust im Zusammenhang mit der Synthese/Ablagerung von neuem Gewebe oder Milch benötigt.

Quelle: Angepasst von Warwick und Baines (2000) und Livesey (im Druck [a]).

Ein Teil der Energie geht auch als Wärme verloren, die durch Stoffwechselprozesse im Zusammenhang mit anderen Formen der Thermogenese erzeugt wird, wie zum Beispiel durch Kälte, Hormone, bestimmte Medikamente, bioaktive Verbindungen und Stimulanzien. In keinem dieser Fälle ist die erzeugte Wärmemenge allein von der Art der aufgenommenen Nahrung abhängig, folglich wurden diese Energieverluste bei der Zuordnung von Energiefaktoren zu Nahrungsmitteln in der Regel nicht berücksichtigt. Die Energie, die nach Abzug dieser Wärmeverluste von NME verbleibt, wird als Nettoenergie für die Erhaltung (NE) bezeichnet. Dies ist die Energie, die vom Menschen verwendet werden kann, um den Grundumsatz, körperliche Aktivität und die für Wachstum, Schwangerschaft und benötigte Energie zu unterstützen Stillzeit.

3.4 KONZEPTIONELLE UNTERSCHIEDE ZWISCHEN METABOLISIERBARER ENERGIE UND NETTO METABOLISIERBARER ENERGIE

ME wurde traditionell definiert als „Lebensmittelenergie, die für die Wärmeproduktion (= Energieverbrauch) und Körpergewinne“ verfügbar ist (Atwater und Bryant, 1900) und in jüngerer Zeit als „die Menge an Energie, die für die gesamte (Ganzkörper-)Wärme“ verfügbar ist Produktion bei Stickstoff- und Energiebilanz” (Livesey, 2001). Im Gegensatz dazu basiert die Nettometabolisierbare Energie (NME) auf der ATP-Produktionskapazität von Lebensmitteln und ihren Bestandteilen und nicht auf der gesamten Wärmeproduktionskapazität von Lebensmitteln. Es kann als die „Nahrungsenergie, die für Körperfunktionen, die ATP benötigen“, zur Verfügung steht, betrachtet werden. Die theoretische Attraktivität von NME zur Ableitung von Energieumwandlungsfaktoren beruht auf folgendem: Substrate unterscheiden sich bekanntermaßen in der Effizienz, mit der sie in ATP umgewandelt werden, und damit in ihrer Fähigkeit, den Energiebedarf des Körpers zu decken. Diese Effizienzunterschiede spiegeln sich in den Unterschieden zwischen der Wärmeproduktion von jedem Substrat und der von Glucose wider, sie können stöchiometrisch bestimmt und gemessen werden. Darüber hinaus ersetzen sich Lebensmittel als Energieträger in der Nahrung und im Zwischenstoffwechsel aufgrund ihrer ATP-Äquivalenz (die sich in NME widerspiegelt) und nicht aufgrund ihrer Fähigkeit, gleiche Wärmemengen zu produzieren (was sich in ME widerspiegelt). Für weitere Ableitungen und Unterschiede zwischen ME und NME siehe die ausführlichen Diskussionen von Warwick und Baines (2000) und Livesey (2001).

3.5 AKTUELLER STATUS DER LEBENSMITTEL-ENERGIE-UMWANDLUNGSFAKTOREN

So wie seit dem späten 19. Jahrhundert eine Vielzahl von Analysemethoden zur Lebensmittelanalytik entwickelt wurde, so auch eine Vielzahl unterschiedlicher Energieumwandlungsfaktoren für Lebensmittel. Im Allgemeinen werden drei Systeme verwendet: das allgemeine Faktorensystem von Atwater, ein umfassenderes allgemeines Faktorensystem und ein spezifisches Faktorensystem von Atwater. Es ist wichtig zu beachten, dass sich alle diese Systeme konzeptionell auf (ME) beziehen, wie im vorherigen Abschnitt definiert. Als Alternative zu diesen Systemen wurde von Livesey (2001) ein allgemeines Faktorensystem basierend auf NME vorgeschlagen.

3.5.1 Das allgemeine Faktorensystem von Atwater

Das allgemeine Faktorensystem von Atwater wurde von W.O. Atwater und seine Kollegen an der landwirtschaftlichen Versuchsstation des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) in Storrs, Connecticut, Ende des 19. Jahrhunderts (Atwater and Woods, 1896). Das System basiert auf der Verbrennungswärme von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten, die um Verluste bei der Verdauung, Aufnahme und Ausscheidung von Harnstoff über den Urin korrigiert werden. Es verwendet einen einzigen Faktor für jedes der energieliefernden Substrate (Eiweiß, Fett, Kohlenhydrate), unabhängig davon, in welchem ​​Lebensmittel es enthalten ist. Die Energiewerte betragen 17 kJ/g (4,0 kcal/g) für Protein, 37 kJ/g (9,0 kcal/g) für Fett und 17 kJ/g (4,0 kcal/g) für Kohlenhydrate. [9] Das allgemeine System von Atwater umfasst auch Alkohol mit einem gerundeten Wert von 29 kJ/g (7,0 kcal/g oder einem ungerundeten Wert von 6,9 kcal/g) (Atwater und Benedict, 1902). Wie ursprünglich von Atwater beschrieben, wird Kohlenhydrat durch Differenz bestimmt und enthält somit Ballaststoffe. Das Atwater-System ist weit verbreitet, teilweise wegen seiner offensichtlichen Einfachheit.

3.5.2 Das umfangreiche allgemeine Faktorensystem

Ein umfassenderes allgemeines Faktorensystem wurde abgeleitet, indem das allgemeine Faktorensystem von Atwater modifiziert, verfeinert und hinzugefügt wurde. So wurden beispielsweise separate Faktoren benötigt, um die Aufteilung der Gesamtkohlenhydrate in verfügbare Kohlenhydrate und Ballaststoffe zu berücksichtigen. 1970 fügten Southgate und Durnin (1970) einen Faktor für verfügbares Kohlenhydrat, ausgedrückt als Monosaccharid (16 kJ/g [3,75 kcal/g]), hinzu. Diese Änderung berücksichtigt die Tatsache, dass unterschiedliche Gewichte für verfügbare Kohlenhydrate erhalten werden, je nachdem, ob das Kohlenhydrat durch Differenz oder direkt gemessen wird. In den letzten Jahren wurde ein Energiefaktor für Ballaststoffe von 8,0 kJ/g (2,0 kcal/g) (FAO, 1998) empfohlen, aber noch nicht umgesetzt.

Bei der Ermittlung dieses Faktors wird davon ausgegangen, dass Ballaststoffe zu 70 Prozent fermentierbar sind. Es sollte auch beachtet werden, dass ein Teil der durch die Fermentation erzeugten Energie als Gas verloren geht und ein anderer Teil in Dickdarmbakterien aufgenommen wird und mit den Fäkalien verloren geht. Wie bereits erwähnt, gibt es auch allgemeine Einflussfaktoren für Alkohol (29 kJ/g [7,0 kcal/g]), organische Säuren (13 kJ/g [3,0 kcal/g]) (Codex Alimentarius, 2001) und Polyole (10 k J/g (2,4 kcal/g]), sowie individuelle Faktoren für spezifische Polyole und für verschiedene organische Säuren (Livesey et al., 2000 für ein Beispiel einer nationalen Spezifikation, siehe Kanada unter: http://www .inspection.gc.ca/english/bureau/labeti/guide/6-4e.shtml).

3.5.3 Das Atwater-spezifische Faktorensystem

Das Atwater-spezifische Faktorensystem, eine Verfeinerung, die auf einer erneuten Untersuchung des Atwater-Systems basiert, wurde 1955 von Merrill und Watt (1955) eingeführt. Es integriert die Ergebnisse aus 50 Jahren Forschung und leitet unterschiedliche Faktoren für Proteine, Fette und Kohlenhydrate ab, je nach Lebensmittel, in dem sie vorkommen. Während Atwater Durchschnittswerte von Proteinen, Fetten und Gesamtkohlenhydraten verwendet, betonen Merrill und Watt, dass es bei den Verbrennungswärmen und den Verdaulichkeitskoeffizienten verschiedener Proteine, Fette und Kohlenhydrate Spannen gibt, die sich in den verwendeten Energiewerten widerspiegeln sollten zu ihnen. [10] Die folgenden zwei Beispiele verdeutlichen dies: 1) Da sich Proteine ​​in ihrer Aminosäurezusammensetzung unterscheiden, unterscheiden sie sich auch in ihrer Verbrennungswärme. Somit ist die Verbrennungswärme von Protein in Reis etwa 20 Prozent höher als die von Protein in Kartoffeln, und für jeden sollten unterschiedliche Energiefaktoren verwendet werden. 2) Die Verdaulichkeit (und der Ballaststoffgehalt) eines Getreides kann davon beeinflusst werden, wie es gemahlen wird. Somit wird die verfügbare Energie aus gleichen Mengen (Gewicht) von Vollkornmehl (100 Prozent Extraktion) und extensiv gemahlenem Weizenmehl (70 Prozent Extraktion) unterschiedlich sein.

Basierend auf diesen Überlegungen wurde ein System – oder besser gesagt ein Tabellensatz – erstellt, bei dem die auf verschiedene Lebensmittel angewendeten Energiefaktoren erheblich variieren (siehe Beispiele in Tabelle 3.1). Unter den Nahrungsmitteln, die in der normalen Ernährung erhebliche Mengen an Energie als Protein liefern, variieren die Energieumwandlungsfaktoren im Atwater-spezifischen Faktorensystem beispielsweise von 10,2 kJ/g (2,44 kcal/g) für einige pflanzliche Proteine ​​bis 18,2 kJ/g (4,36 kcal/g) für Eier. Die Faktoren für Fett variieren von 35 kJ/g (8,37 kcal/g) bis 37,7 kJ/g (9,02 kcal/g) und die für die Gesamtkohlenhydrate von 11,3 kJ/g (2,70 kcal/g) in Zitronen- und Limettensäften bis 17,4 kJ/g (4,16 kcal/g) in poliertem Reis. Diese Bereiche für Protein, Fett und Kohlenhydrate liegen bei 44, 7 bzw. 35 Prozent. Merrill und Watt (1973) verglichen die unter Verwendung dieser neuen spezifischen Faktoren abgeleiteten Energiewerte für verschiedene repräsentative Lebensmittel und Lebensmittelgruppen mit denen, die unter Verwendung allgemeiner Atwater-Faktoren abgeleitet wurden (Tabelle 3.2). Die Anwendung allgemeiner Faktoren auf die in den Vereinigten Staaten übliche Mischkost führte zu Werten, die im Durchschnitt etwa 5 Prozent über denen mit spezifischen Faktoren lagen. Es gab mehrere Lebensmittel (zum Beispiel Bohnen, Kohl und Zitronen), bei denen die Unterschiede zwischen 20 und 38 Prozent lagen. Ohne diese Lebensmittel betrug der durchschnittliche Unterschied zwischen allgemeinen und spezifischen Faktorwerten 2 Prozent.

Das Atwater-spezifische Faktorensystem scheint dem ursprünglichen Atwater-Allgemeinsystem, das nur Protein, Fett, Gesamtkohlenhydrate und Alkohol berücksichtigte, überlegen zu sein. Allerdings ist es dem umfangreicheren allgemeinen Faktorensystem, das die Differenzierung zwischen verfügbaren Kohlenhydraten und Ballaststoffen berücksichtigt und andere Energiequellen als Protein, Kohlenhydrate und Fett erkennt, nicht wesentlich überlegen.

TABELLE 3.1
Atwasserspezifische Faktoren für ausgewählte Lebensmittel

Gesamte Kohlenhydrate
kcal/g (kJ/g) §

Eier, Fleischprodukte, Milchprodukte:

Andere pflanzliche Fette und Öle

Fruchtsaft, außer Zitrone, Limette #

Reife trockene Bohnen, Erbsen, Nüsse

* Der Kohlenhydratfaktor beträgt 3,87 für Gehirn, Herz, Niere, Leber und 4,11 für Zunge und Schalentiere.

# Ungesüßt.

§ Originaldaten wurden in kcal/g veröffentlicht Werte für kJ/g wurden aus Kalorienwerten berechnet. Daher werden in dieser Tabelle zuerst kcal-Werte in Kursivschrift angegeben, gefolgt von kJ-Werten in Klammern.

Quelle: Modifiziert nach Merrill und Watt (1973).

3.5.4 Nettometabolisierbares Energiesystem

Alle drei der in den vorherigen Abschnitten besprochenen Systeme basieren auf ME. Auf der Grundlage der theoretischen Diskussion des Energieflusses durch den Körper (siehe Abschnitt 3.1 und Abbildung 3.1) können die ME-Werte weiter modifiziert werden, um Energie zu berücksichtigen, die als Wärme von verschiedenen Substraten über Gärungswärme und obligatorische Thermogenese verloren geht, dh Energie die nicht für die Produktion von ATP zur Verfügung stehen, um den Stoffwechsel anzutreiben. Daraus ergeben sich die NME-Faktoren. Das NME-System behält einen allgemeinen Faktoransatz bei, d. h. je ein einzelner Faktor für Protein, Fett, verfügbare Kohlenhydrate, Ballaststoffe, Alkohol usw., der auf alle Lebensmittel angewendet werden kann. Dadurch entfallen umfangreiche Tabellen.

Die Bedeutungsunterschiede zwischen ME- und NME-Faktoren liegen vor allem in der Schätzung des Energiegehalts von Protein, fermentierbaren, nicht verfügbaren Kohlenhydraten und Alkohol (Tabelle 3.3). Der NME-Faktor für Protein beträgt 13 kJ/g (3,2 kcal/g) gegenüber dem Atwater-Allgemeinfaktor von 17 kJ/g (4,0 kcal/g). Die Verwendung des NME anstelle des allgemeinen Atwater-Faktors führt zu einer 24-prozentigen Verringerung der Energie aus Protein. Der empfohlene ME-Faktor für Ballaststoffe in der normalen Ernährung beträgt 8 kJ/g (2,0 kcal/g), der entsprechende NME-Wert 6 kJ/g (1,4 kcal/g) – ein Rückgang um 25 Prozent. Es wird angenommen, dass die Werte für fermentierbare Ballaststoffe um 27 Prozent variieren, d. h. ME 11 kJ/g (2,6 kcal/g) und NME 8 kJ/g (2,0 kcal/g). Schließlich liegen die Werte für Alkohol bei 29 kJ/g (7,0 kcal/g) für ME und 26 kJ/g (6,3 kcal/g) für NME – ein Unterschied von 10 Prozent. Die niedrigeren NME-Werte für Ballaststoffe sind auf einen höheren angenommenen Energieverlust durch Gärungswärme zurückzuführen, während die für Alkohol auf Thermogenese nach Alkoholkonsum zurückzuführen zu sein scheinen. Die Diskrepanz zwischen den mit ME berechneten Energiewerten und solchen mit NME-Umrechnungsfaktoren ist bei einer protein- und ballaststoffreichen Ernährung sowie bei einigen neuartigen Lebensmittelkomponenten am größten.

TABELLE 3.2
Durchschnittliche prozentuale Unterschiede der Energiewerte ausgewählter Lebensmittel, abgeleitet aus allgemeinen und spezifischen Atwater-Faktoren

Verhältnis von allgemeinen zu spezifischen Faktorwerten

Quelle: Angepasst von Merrill und Watt (1973).

TABELLE 3.3
Vergleich der allgemeinen ME-Faktoren und der NME-Faktoren für die wichtigsten energieerzeugenden Bestandteile von Lebensmitteln

ME als allgemeine Atwater-Faktoren
kJ/g (kcal/g)

Modifizierte ME-Faktoren#
kJ/g (kcal/g)

Verfügbar - nach Differenz, Summe

* Es werden gerundete Werte verwendet.
# Basierend auf allgemeinen Atwater-Faktoren.
** Geht davon aus, dass 70 Prozent der Ballaststoffe in traditionellen Lebensmitteln fermentierbar sind.
*** Vorgeschlagene Faktoren.

Quellen: ¹ Livesey (im Druck [b]) ² Southgate und Durnin (1970) ³ FAO (1998) 4 Merrill und Watt (1973) 5 EC (1990) 6 Codex Alimentarius (2001).

Obwohl ME-Faktoren allgemein verwendet werden, fehlt es an Einheitlichkeit in ihrer Anwendung innerhalb und zwischen den Ländern. Codex (Codex Alimentarius, 1991) verwendet zum Beispiel allgemeine Atwater-Faktoren mit zusätzlichen Faktoren für Alkohol und organische Säuren. Die Lebensmittelvorschriften des Vereinigten Königreichs verlangen, dass Kohlenhydrate als das Gewicht der Kohlenhydrate ausgedrückt werden müssen, was dem Codex entspricht. Es gibt oft eine Diskrepanz zwischen den Datenbanken der Lebensmittelzusammensetzung eines Landes und seinen Vorschriften für die Lebensmittelkennzeichnung. Der United States Nutrition Labelling and Education Act (NLEA, siehe: www.cfsan.fda.gov/

lrd/CFR101-9.HTML) von 1990 erlaubt beispielsweise fünf verschiedene Methoden, die sowohl allgemeine als auch spezifische Faktoren beinhalten. Abhängig von den verfügbaren Daten kann der Energiegehalt verschiedener Lebensmittel innerhalb einer einzigen Datenbank auf unterschiedliche Weise berechnet werden. Darüber hinaus verwenden einige Länder Energiewerte für neuartige Lebensmittelzutaten wie Polyole und Polydextrose.

Diese Reihe von Umrechnungsfaktoren führt in Verbindung mit der Vielzahl der in Kapitel 2 diskutierten Analysemethoden zu erheblicher Verwirrung. Die Anwendung unterschiedlicher spezifischer Atwater-Umrechnungsfaktoren für den Energiegehalt von Proteinen führt zu Werten für ein einzelnes Lebensmittel, die zwischen -2 und +9 Prozent vom allgemeinen Faktor abweichen. Bei Diäten, bei denen Protein etwa 15 Prozent der Energie liefert, ist der resultierende Fehler für die gesamte Nahrungsenergie mit etwa 1 Prozent gering. Bei Fett wird üblicherweise der Atwater-Allgemeinfaktor von 37 kJ/g (9,0 kcal/g) verwendet. Spezifische Faktoren reichen von 35 kJ/g (8,37 kcal/g) bis 37,7 kJ/g (9,02 kcal/g), ein Bereich von -5 bis +2 Prozent relativ zum allgemeinen Faktor. Bei einer Ernährung, bei der 40 Prozent der Energie aus Fett gewonnen wird, würde die Wirkung bestimmter Faktoren auf den Gesamtenergiegehalt zwischen -2 und +0,8 Prozent liegen.

Die größten Probleme bereiten die kohlenhydratbezogenen Umrechnungsfaktoren. Die Verwirrung rührt von drei Hauptproblemen her: Das gleiche Gewicht verschiedener Kohlenhydrate (Monosaccharide, Disaccharide und Stärke) ergibt unterschiedliche Mengen an wasserhaltiger Glucose (ausgedrückt als Monosaccharid) und damit unterschiedliche Energiemengen. Mit anderen Worten, die Kohlenhydratmenge (das Gewicht) zur Erzielung einer bestimmten Energiemenge unterscheidet sich in Abhängigkeit von der molekularen Form des Kohlenhydrats. Dies ist auf das Hydratationswasser in verschiedenen Molekülen zurückzuführen. Beispielsweise enthalten 100 g Glucose, 105 g der meisten Disaccharide und 110 g Stärke, ausgedrückt als Monosaccharidäquivalent, jeweils 100 g wasserfreie Glucose. Daher müssen verschiedene Energieumrechnungsfaktoren verwendet werden, um Kohlenhydrate ausgedrückt als Gewicht (16,7 kJ/g, normalerweise auf 17 kJ/g gerundet) und verfügbare Kohlenhydrate ausgedrückt als Monosaccharid-Äquivalente (15,7 kJ/g, gerundet auf 16 kJ/g) umzurechnen. um den Gewichtsunterschied zwischen den Werten dieser beiden Kohlenhydratausdrücke zu berücksichtigen (Tabelle 3.4). Die berechneten Energiewerte für Kohlenhydrate sind in den meisten Fällen ähnlich, da sich der Unterschied der Energieumrechnungsfaktoren mit dem Unterschied der Kohlenhydratwerte ausgleicht.

1) Die Verwendung spezifischer statt allgemeiner Faktoren kann zu großen Unterschieden führen, die bei bestimmten Lebensmitteln mehr als das Dreifache betragen. Der Wert für Kohlenhydrat-Energie in Schokolade ist ein extremes Beispiel – die Faktoren reichen von 5,56 kJ/g (1,33 kcal/g) bis 17 kJ/g (4,0 kcal/g). Bei den meisten einzelnen Nahrungsmitteln, die in der Ernährung eine wichtige Energiequelle darstellen, führt die Verwendung eines spezifischen und nicht eines allgemeinen Faktors zu Unterschieden von -6 bis +3 Prozent. Unter der Annahme einer Diät, bei der Kohlenhydrate 50 Prozent der Energie liefern, würde der Effekt auf die gesamte Nahrungsenergie zwischen -3 und +1,5 Prozent liegen. Dieser Bereich ist enger, wenn gemischte Diäten und nicht bestimmte Lebensmittel bewertet werden.

2) Die Faktoren für Ballaststoffe variieren stark und sind nicht methodenabhängig. Energiewerte für Ballaststoffe sind: 0 kJ/g (0 kcal/g) für nicht fermentierbare Ballaststoffe 0 bis 17 kJ/g (0 bis 4,0 kcal/g) für fermentierbare Ballaststoffe und 0 bis 8 kJ/g (0 bis 1,9 kcal/g) für häufig verzehrte Lebensmittel, die eine Mischung aus fermentierbaren (angenommen durchschnittlich 70 Prozent der Gesamtmenge) und nicht fermentierbaren Ballaststoffen enthalten (FAO, 1998).

Tabelle 3.4
ME und vorgeschlagene gerundete NME-Faktoren für verfügbare Kohlenhydrate, als Monosaccharidäquivalent oder nach Gewicht

Verfügbares Kohlenhydrat als Monosaccharid-Äquivalent

Verfügbare Kohlenhydrate nach Gewicht

* Nach Southgate und Durnin (1970).
# Merrill und Watt (1973).
Alle kJ-Werte sind gerundet.
Quelle: Livesey (in Presse [b]).

Theoretisch gibt es 975 Kombinationen für die wichtigsten energiehaltigen Bestandteile der Nahrung (13 Definitionen für Protein, dreimal für Fett, fünfmal für Kohlenhydrate, fünfmal für Ballaststoffe), die jeweils zu unterschiedlichen Nährwerten führen (Charrondière et al., im Druck). Die Anwendung von "akzeptierten" Energieumwandlungsfaktoren erhöht die Anzahl der unterschiedlichen Energiewerte. Es ist klar, dass ein einheitlicheres System erforderlich ist.

3.6 STANDARDISIERUNG VON LEBENSMITTEL-ENERGIE-UMWANDLUNGSFAKTOREN

Im vorherigen Abschnitt wurde die Notwendigkeit einer Harmonisierung und Standardisierung der Definitionen, Analysemethoden und Energieumwandlungsfaktoren zur Bestimmung des Energiegehalts von Lebensmitteln dokumentiert. Ein Ansatz wäre, auf die einheitliche Anwendung eines der derzeit verwendeten ME-Systeme hinzuarbeiten. Falls Änderungen vorgenommen werden sollen, könnte alternativ ein Wechsel zu einem NME-Faktorensystem in Betracht gezogen werden. (Da NME-Faktoren jedoch von ME-Faktoren abgeleitet werden, scheint die Standardisierung von ME-Faktoren immer noch ein logischer erster Schritt zu einer solchen Änderung zu sein.) Die endgültige Empfehlung muss die wissenschaftlichen Unterschiede zwischen metabolisierbaren und net-metabolisierbaren Systemen berücksichtigen, die Notwendigkeit, den Verbrauchern nützliche Informationen zur Verfügung zu stellen, und die praktischen Auswirkungen, entweder bei einem der derzeit verwendeten Systeme zu bleiben und es zu standardisieren oder zu einem anderen System zu wechseln.

Bei der Prüfung der Alternativen bestand allgemeines Einvernehmen über die folgenden Grundsätze:

1) NME stellt das biologische ATP-bildende Potenzial und damit das maximale Potenzial einzelner Lebensmittelbestandteile und Lebensmittel dar, den Energiebedarf, der ATP benötigt, zu decken. NME stellt somit eine potenzielle Verbesserung der Beschreibung der Lebensmittelenergie dar, insbesondere wenn einzelne Lebensmittel verglichen werden.

2) Die Empfehlungen für den menschlichen Energiebedarf von 2001 basieren auf Daten, die aus Messungen des Energieverbrauchs abgeleitet wurden, und entsprechen daher konzeptionell ME (FAO, 2004).

3) Der Unterschied zwischen den ME- und NME-Werten ist bei bestimmten Nahrungsmitteln größer als bei den meisten üblichen Diäten, die üblicherweise konsumiert werden.

Vor diesem Hintergrund gelangten die Teilnehmer des FAO-Fachworkshops zu einem Konsens, dass vorerst die weitere Verwendung von ME anstelle von NME-Faktoren empfohlen wird. Die Gründe dafür werden in den folgenden Abschnitten ausführlich diskutiert.

3.7 DIE BEZIEHUNG ZWISCHEN LEBENSMITTEL-ENERGIEUMRECHNUNGSFAKTOREN UND EMPFEHLUNGEN FÜR DEN ENERGIEBEDARF

Da anhand von Energiefaktoren beurteilt wird, wie gut Lebensmittel und Diäten den empfohlenen Energiebedarf decken, ist es wünschenswert, dass die Werte für den Bedarf und die für die Lebensmittelenergie vergleichbar ausgedrückt werden. Eine vorrangige Erwägung, die fortgesetzte Verwendung von Energieumwandlungsfaktoren auf der Grundlage von ME zu befürworten, hängt mit der Art und Weise zusammen, in der derzeit Schätzungen von Empfehlungen für den Energiebedarf abgeleitet werden. Der Bedarf für alle Altersgruppen basiert jetzt auf Messungen des Energieverbrauchs sowie des Energiebedarfs für normales Wachstum, Schwangerschaft und Stillzeit (FAO, 2004). Daten zum Energieverbrauch wurden durch eine Vielzahl von Techniken erhalten, einschließlich der Verwendung von doppelt gekennzeichnetem Wasser, der Überwachung der Herzfrequenz und Standardmessungen der Grundumsatzrate (BMR). Unabhängig von der verwendeten Technik beziehen sich die erhaltenen Energiewerte auf den Sauerstoffverbrauch oder die CO 2 -Produktion und (durch indirekte kalorimetrische Berechnungen) die Wärmeproduktion. Im Nicht-Fasten-Zustand umfasst dies die Hitze der mikrobiellen Fermentation und die obligatorische Thermogenese, die den entscheidenden Unterschied zwischen ME und NME darstellen. Somit beziehen sich die aktuellen Schätzungen des Energiebedarfs und der Nahrungsenergieempfehlungen eher auf ME, und die Verwendung von ME-Umrechnungsfaktoren ermöglicht einen direkten Vergleich zwischen den Werten für die Nahrungsaufnahme und den Werten für den Energiebedarf. Dies wurde sowohl von Fachleuten als auch von Verbrauchern als wünschenswert empfunden.

Im Rahmen dieser Empfehlung wurde das Ausmaß des Effekts der Verwendung von NME anstelle von ME-Faktoren in Bezug auf einzelne Lebensmittel und Mischkost untersucht. Bei einzelnen Lebensmitteln ist der Unterschied zwischen der Verwendung von NME- und ME-Faktoren für den geschätzten Energiegehalt bei Lebensmitteln mit niedrigem Protein- und Ballaststoffgehalt minimal, kann jedoch bei Lebensmitteln mit hohem Protein- und/oder Ballaststoffgehalt recht groß sein. (Die maximalen Unterschiede für Protein- und Ballaststoffergänzungen würden 24 bzw. 27 Prozent betragen.) Die Verwendung von NME- statt ME-Faktoren hat bei den meisten gemischten Diäten weniger Einfluss auf die Schätzung des Energiegehalts als bei einzelnen Nahrungsmitteln, da etwa 75 Prozent der Energie in gemischten Diäten stammt aus Fett und verfügbaren Kohlenhydraten, die die gleichen NME- und ME-Faktoren aufweisen (Tabelle 3.3). Schätzungen der Energiebereitstellung durch „repräsentative“ Mischkost [11] zeigten, dass die Verwendung von NME anstelle der allgemeinen Atwater-Faktoren zu einer Verringerung des geschätzten Energiegehalts um 4 bis 6 Prozent führte. Wie bereits erwähnt, können diese Unterschiede bei einigen Diäten jedoch größer sein (Tabelle 3.5). Die Verwendung von ME-Nahrungsumrechnungsfaktoren verdeckt die Tatsache, dass der aus der Bewertung der Wärmeproduktion abgeleitete Energieverbrauch mit der Zusammensetzung der Nahrung, die metabolisiert wird, variiert. Aus diesem Grund kann es erforderlich sein, die Schätzungen des Energiebedarfs der Nahrung zu korrigieren, wenn die Nahrung erhebliche Mengen an Proteinen oder Ballaststoffen enthält. Die in Anhang III Kasten III.1 aufgeführten Faktoren können verwendet werden, um diese Korrekturen zu erleichtern.

Wenn NME-Faktoren übernommen würden, wäre eine Verringerung der Energiebedarfsschätzungen erforderlich, um Bedarfs- und Aufnahmewerte kompatibel und vergleichbar zu halten, d. h. beide in demselben (NME-)System ausgedrückt zu haben. Wird eine solche Anpassung an den Energiebedarf nicht vorgenommen, kann dies zu falschen Energieempfehlungen für die Ernährung führen. Dies liegt daran, dass NME-Faktoren den Energiegehalt eines Lebensmittels oder einer Diät reduzieren. Die Anwendung solcher Faktoren auf Lebensmittel, aber nicht auf den Energiebedarf würde bedeuten, dass eine erhöhte Nahrungsaufnahme erforderlich ist, um diesen Bedarf zu decken. Es wäre sowohl ungenau als auch unerwünscht, eine solche Botschaft zu übermitteln. Tatsächlich würde bei Verwendung des NME-Systems der Energiebedarf ungefähr um den gleichen Prozentsatz wie die Nahrungsenergie gesenkt. Somit würde der Vergleich zwischen Energieaufnahme und -bedarf sowohl innerhalb des ME- als auch des NME-Systems zu ähnlichen Ergebnissen führen.

Es gibt eindeutig Umstände, unter denen es wünschenswert ist, genauer zu wissen, welche Lebensmittel letztendlich zur Aufrechterhaltung des Energiegleichgewichts beitragen - zum Beispiel: bei der Behandlung von Fettleibigkeit durch protein- oder ballaststoffreiche Diäten zur Gewichtsabnahme, die nicht vollständig metabolisiert, um bei Diabetes mellitus mit begleitender Nierenerkrankung Energie zu gewinnen, wenn die Proteinzufuhr gering sein kann und daher nur einen geringen Beitrag zur Gesamtenergieaufnahme leistet oder wenn neuartige Lebensmittel verwendet werden, die möglicherweise vollständig metabolisiert werden. Es ist zu beachten, dass in Situationen, in denen NME-Umrechnungsfaktoren für Nahrungsenergie verwendet werden, Leitlinien zum „reduzierten“ Energiebedarf auf der Grundlage von NME-Faktoren bereitgestellt werden müssen, damit Bedarf und Aufnahme auf die gleiche Weise ausgedrückt werden. Dennoch wird in den meisten Fällen ein Fehler von etwa 5 Prozent auftreten, was innerhalb der üblicherweise akzeptierten Grenzen des Messfehlers oder der biologischen Variation liegt.

TABELLE 3.5
Unterschiede im Energiegehalt ausgewählter Diäten, die entweder mit modifizierten ME- oder NME-Faktoren berechnet wurden

Differenz mit modifizierten ME-Faktoren
(%)

Zusätzliche Differenz mit NME-Faktoren
(%)

Quelle der Nahrungszusammensetzung

Konventionelle/repräsentative Ernährung

Benötigtes Protein + Energie, Kinder 4-6 Jahre*

Benötigtes Protein + Energie, Frauen 50+ Jahre #

Tansania, ländliche Ilala-Frauen 65+ Jahre alt

Südafrika, Landverkäufer

Großbritannien, Stadtbewohner

Calloway und Kretsch, 1978

Brand-Miller und Holt, 1998

Therapeutische Diäten - Diabetes, Gewichtsverlust

Frühe Diät - Diabetes mellitus Typ II

Höherer Proteinanteil ersetzt Fett

Vereinigtes Königreich, Frauen beim Abnehmen §

Hinweise zu Tabelle 3.5:

Die Ausgangswerte wurden unter Verwendung der allgemeinen Atwater-Faktoren von 16,7 kJ/g Protein, 37,4 kJ/g Fett und 16,7 kJ/g Kohlenhydrat erhalten. Die verwendeten modifizierten allgemeinen Faktoren waren 16,7 kJ/g Protein, 37,5 kJ/g Fett, 16,7 kJ/g Kohlenhydrate (oder 15,7 kJ/g Kohlenhydrate als Monosaccharid-Äquivalente) und 7,8 kJ/g Ballaststoffe. Die verwendeten NME-Faktoren waren 13,3 kJ/g Protein, 36,6 kJ/g Fett, 16,7 kJ/g Kohlenhydrate (oder 15,7 kJ/g als Monosaccharid-Äquivalente) und 6,2 kJ/g Ballaststoffe.

* Ballaststoffe werden mit 10 g angenommen.

# Ballaststoffe werden mit 20 g angenommen.

§ Konzeptdiät 1: Schlankheitsdiät für britische Frauen (wie tabellarisch), mit weiterem Ersatz von Fett durch Protein.

Quelle: Angepasst von Livesey (in Presse [b]).

3.8 SONSTIGE PRAKTISCHE AUSWIRKUNGEN IM ZUSAMMENHANG MIT DER VERWENDUNG VON LEBENSMITTEL-ENERGIEUMWANDLUNGSFAKTOREN

Die Teilnehmer des Fachworkshops diskutierten eine Reihe weiterer Themen im Zusammenhang mit dem Zusammenspiel verschiedener Analysemethoden und Energieumwandlungsfaktoren von Lebensmitteln. Dies waren: 1) die Auswirkungen der Verwendung von NME-Faktoren anstelle von allgemeinen Atwater-Faktoren auf die Bestimmung des Energiegehalts und die Kennzeichnung von Säuglingsanfangsnahrung und -nahrung für Säuglinge und Kleinkinder 2) die Probleme im Zusammenhang mit der Standardisierung von Nährstoffdatenbanken für ein einziges Lebensmittelset Energieumwandlungsfaktoren 3) die Auswirkungen verschiedener Analysemethoden mit unterschiedlichen Energieumwandlungsfaktoren auf die Schlussfolgerungen aus Erhebungsdaten zum Lebensmittelkonsum 4) die Auswirkungen der Verwendung unterschiedlicher Energieumwandlungsfaktoren von Lebensmitteln auf Daten in Lebensmittelbilanzen 5) regulatorische Perspektiven 6) Auswirkungen auf die Industrie 7) Verbraucherinteressen und 8) Auswirkungen auf Angehörige der Gesundheitsberufe, Pädagogen und Regierungspersonal. Jeder dieser Bereiche wird in den folgenden Unterabschnitten kurz erläutert.

Die Auswirkung der Verwendung von NME-Faktoren anstelle von allgemeinen Atwater-Faktoren auf den Energiegehalt und die Kennzeichnung von Säuglingsanfangsnahrung und -nahrung für Säuglinge und Kleinkinder. Säuglingsanfangsnahrung und Nahrungsmittel für Säuglinge und Kleinkinder stellen eine besondere Situation dar und werden in den meisten Regulierungsrahmen getrennt von Nahrungsmitteln im Allgemeinen gehandhabt. Die Wirkung der Verwendung von NME-Umrechnungsfaktoren für Säuglingsnahrung und Lebensmittel musste aus mehreren Gründen untersucht werden.

Zunächst ist zu prüfen, ob sich die NME-Werte für Säuglings- und Kleinkindernahrung von denen für Erwachsene aufgrund unterschiedlicher Entwicklungsphysiologie, wie der Reifung vieler Enzymsysteme und -prozesse sowie des Wachstums, unterscheiden. Säuglinge unterscheiden sich von Erwachsenen insbesondere in ihrer Fähigkeit, Nährstoffe zu verdauen und zu absorbieren, obwohl die Absorption von Protein, Fett und Kohlehydraten nach einem Alter von sechs Monaten auf oder nahe dem Erwachsenenniveau liegt (Fomon, 1993). Sie unterscheiden sich auch im Wärmeverlust und der Aufrechterhaltung der Körpertemperatur aufgrund ihrer größeren Körperoberfläche im Verhältnis zum Gewicht und ihrer geringeren Wärmeproduktionskapazität (LeBlanc, 2002). Und sie unterscheiden sich im Wachstum. Während der normale Zustand des Erwachsenen ein "Nullgleichgewicht" ist - keine Nettoretention von Energie oder anderen Nährstoffen - ist der normale Zustand von Säuglingen und Kindern Wachstum, was die Speicherung großer Mengen an Energie und anderen Nährstoffen als neues Gewebe impliziert. obwohl sich die Energiekosten der Gewichtszunahme von Gewebe ähnlicher Zusammensetzung nicht merklich von denen von Erwachsenen unterscheiden (Roberts und Young, 1988). Von den beiden Hauptunterschieden zwischen ME- und NME-Faktoren (dh Fermentationswärme und Thermogenese) ist die Fermentationswärme bei Säuglingen ein wichtigerer Faktor, da sowohl unverdauliche Kohlenhydrate wie Oligosaccharide in der Ernährung des Säuglings vorhanden sind (Muttermilch) und die Unfähigkeit, Kohlenhydrate, die normalerweise von älteren Kindern und Erwachsenen vollständig aufgenommen werden, vollständig zu verdauen (Aggett et al., 2003). Unterschiede in der Thermogenese sind auf Größenunterschiede im Vergleich zu Erwachsenen zurückzuführen und nicht auf die Lebensmittel selbst. ME-Faktoren scheinen für Säuglinge und Kleinkinder einigermaßen gültig zu sein, außerdem wurden weder ME- noch NME-Faktoren speziell bei Säuglingen oder Kleinkindern untersucht.

Zweitens stellt ein einziges Lebensmittel normalerweise die gesamte Ernährung von Säuglingen in den ersten sechs Lebensmonaten dar, und die Unterschiede zwischen dem vom ME- und vom NME-System geschätzten Energiegehalt können größer sein, wenn es sich um Einzelnahrungsmittel und nicht um gemischte Diäten handelt. Da Säuglingsanfangsnahrung der Muttermilch nachempfunden ist, war es wichtig zu verstehen, wie die Anwendung von NME-Faktoren auf den Protein-, Fett- und Kohlenhydratgehalt in der Muttermilch ihren scheinbaren Energiegehalt im Vergleich zu den aktuellen Werten in der Literatur verändert. Die Verwendung von allgemeinen und spezifischen Atwater-Faktoren wurde mit der Verwendung von NME-Faktoren verglichen. Der Wert pro 100 g Muttermilch beträgt 253 kJ (61 kcal) unter Verwendung der Atwater-spezifischen Faktoren (USDA, 2003), 259 kJ (63 kcal) unter Verwendung der allgemeinen Atwater-Faktoren und 248 kJ (60 kcal) unter Verwendung von NME-Faktoren (Tabelle 3.6) . Diese Unterschiede werden nicht als signifikant erachtet, da die Zusammensetzung der Muttermilch, die in der Literatur beschrieben wird und eine Vielzahl von Methoden verwendet wird, um mehr als diesen Prozentsatz abweicht (Fomon, 1993). [12]

TABELLE 3.6
Energiewerte der Muttermilch

1 Werte für alle außer Oligosaccharide von Fomon (1993) S. 124, 125, 410. Werte für Oligosaccharide von McVeagh und Miller (1997) und Coppa et al. (1997).

2 ME unter Verwendung der Atwater-Umrechnungsfaktoren: Protein 17 kJ/g (4 kcal/g), Fett 37 kJ/g (9 kcal/g), Kohlenhydrate 17 kJ/g (4 kcal/g).

3 Werte berechnet mit spezifischen Atwater-Faktoren: 4,27 kcal/g für Protein, 8,79 kcal/g für Fett und 3,87 kcal/g für Kohlenhydrate.

4 NME-1: Anwendung der Werte auf Gesamtprotein, Fett und Laktose/Glukose. Protein 13 kJ/g (3,2 kcal/g), Fett 37 kJ/g (9 kcal/g) und Laktose/Glukose 16 kJ/g (3,8 kcal/g). Der Energiewert für Kohlenhydrate geht davon aus, dass das Gewicht des Kohlenhydrats das Gewicht der Mono- und Disaccharide widerspiegelt.

5 NME-2: geht davon aus, dass 10 Prozent des Proteins nicht verfügbar sind, sodass 8,01 g/Liter verfügbares Protein übrig bleiben. Setzt auch das Vorhandensein von Oligosacchariden voraus, die als nicht verfügbares Kohlenhydrat berechnet werden. Es wurden die gleichen in Fußnote 3 aufgeführten Faktoren verwendet, zuzüglich eines Faktors für Oligosaccharide von 6 kJ/g (1,5 kcal/g).

6 NME-1 und NME-2 in dieser Tabelle sind nicht dieselben Variablen wie in Abbildung 3.2 und Tabelle 3.7

Drittens spezifizieren Codex (Codex Alimentarius, 1994) und viele andere behördliche Kodizes minimale und maximale Nährstoffgehalte in Säuglingsanfangsnahrung basierend auf dem Energiegehalt. Infolgedessen würde jede Änderung der Berechnung des Energiegehalts den scheinbaren Gehalt der Produktformulierung für alle anderen Nährstoffe verändern. Konkret würde in derselben Säuglingsanfangsnahrung eine Änderung des berechneten Energiegehalts aufgrund der Verwendung von NME-Umrechnungsfaktoren zu einer entsprechenden Änderung der Mengen aller anderen Nährstoffe, ausgedrückt pro 100 kJ oder 100 kcal, führen. Obwohl die Nährstoffzusammensetzung im Allgemeinen pro 100 g der Formel auf dem Etikett angegeben wird, werden diese Werte abgeleitet von und spiegeln die Änderungen pro 100 kJ oder 100 kcal wider. Auf dem Etikett wird die Nährstoffzusammensetzung jedoch im Allgemeinen pro 100 g der Formel angegeben, obwohl die Hersteller sie pro 100 kJ oder 100 kcal angeben dürfen. Dies kann zu offensichtlichen Unterschieden in der Nährstoffzusammensetzung von Säuglingsanfangsnahrung führen, insbesondere im Vergleich zu Muttermilch, bei der der Nährstoffgehalt immer pro 100 g oder 100 ml angegeben wird. Es war aus mindestens zwei Gründen wichtig zu fragen, wie sich die Anwendung von NME-Faktoren auf den deklarierten Energiegehalt und die relativen Mengen anderer Nährstoffe (dh pro 100 kJ oder 100 kcal) der derzeit verfügbaren Formeln auswirken würde: erstens die meisten Angehörigen der Gesundheitsberufe und Verbraucher die Säuglingsanfangsnahrung verwenden, haben ein Konzept des Energiegehalts (pro 100 ml oder pro Unze) und zweitens legen gesetzliche Rahmenbedingungen (zB Codex Alimentarius, 1994) für Säuglingsnahrung den Gehalt an minimalen und maximalen Nährstoffgehalten pro 100 verfügbare Kilojoule oder Kilokalorien fest. Wenn daher eine Änderung des Energiegehalts durch Anpassung von NME-Faktoren vorgenommen wird, können entsprechende Änderungen der minimalen und maximalen Nährstoffgehalte erforderlich sein. Die Verwendung von NME führt zu einer Verringerung des Energiegehalts (ausgedrückt pro Milliliter, Deziliter oder Liter) um 3 bis 5 Prozent bei Milchnahrungen und um etwa 0 bis 2 Prozent bei Sojaprotein-basierten Nahrungsergänzungsmitteln, wenn entweder spezifische oder allgemeine Atwater Faktoren. Während die Verwendung verschiedener Energieumwandlungsfaktoren die Nährstoffdeklaration pro 100 kJ oder 100 kcal auf dem Etikett erhöht, sollte es daher nicht erforderlich sein, bestehende Standardrezepturen umzuformulieren, um den geltenden Vorschriften zu entsprechen.

Die Wirkung der Verwendung von NME-Faktoren anstelle von Atwater General Factors (ME) auf die Kennzeichnung von „Babynahrung“ (Nahrung, die speziell für Säuglinge und Kleinkinder bestimmt ist) wurde ebenfalls untersucht. Die Anwendung von NME-Faktoren führte zu erwarteten variablen Abnahmen des Energiegehalts von Babynahrung, die in den untersuchten Beispielen von einem niedrigen Wert von 2 Prozent für Apfelmus bis zu einem Höchstwert von 9 Prozent für Hühnchen mit Soße reichten. Die bei diesen Lebensmitteln aufgeworfenen Fragen unterscheiden sich nicht speziell von denen bei Lebensmitteln für Erwachsene, und es wird daher empfohlen, für Babynahrung die gleichen Energieumwandlungsfaktoren wie für Lebensmittel im Allgemeinen anzuwenden. Obwohl die Verwendung von NME-Umrechnungsfaktoren keine unüberwindbaren Probleme darstellt und daher aus betrieblicher Sicht vertretbar sein könnte, macht die Tatsache, dass der Energiebedarf für diese Altersgruppe anhand von ME-Messungen (wie auch bei Erwachsenen) geschätzt wurde, Es erscheint logisch, die ME-Umrechnungsfaktoren für Lebensmittel und Säuglingsnahrung für Säuglinge und Kleinkinder weiterhin zu verwenden. Darüber hinaus wurde es als nicht pragmatisch erachtet, die Verwendung von NME nur für Säuglingsanfangsnahrung zu empfehlen.

Probleme im Zusammenhang mit der Standardisierung von Nährstoffdatenbanken auf einen einzigen Satz von Umrechnungsfaktoren für die Energie von Lebensmitteln. Regierungsorganisationen, Universitäten und die Lebensmittelindustrie organisieren und pflegen Datenbanken über die Nährstoffzusammensetzung von Lebensmitteln. Diese Datenbanken werden in einer Reihe von Bereichen verwendet, darunter: 1) epidemiologische und klinische Studien 2) Formulierung von Menüs, Diäten und Nahrungsmitteln 3) Programmen für Lebensmittelansprüche 4) Nährwertkennzeichnung von Nahrungsmitteln 5) Regulierung des internationalen Handels und 6) Generation von abgeleiteten Datenbanken der zweiten Generation für spezielle Zwecke. Wie in Kapitel 2 erörtert, basieren die Daten zur Lebensmittelzusammensetzung in diesen Datenbanken auf einer Vielzahl von Analysemethoden, und wie weiter oben in diesem Kapitel erörtert, kann der Energiegehalt verschiedener Lebensmittel auf unterschiedliche Weise (unter Verwendung unterschiedlicher Umrechnungsfaktoren) innerhalb der derselben Datenbank, abhängig von den verfügbaren analytischen Daten. Die Wechselwirkung dieser beiden “Begriffe in der Gleichung” führt zu einer unannehmbar großen Anzahl möglicher Werte für die Energie jedes Lebensmittels. Die Standardisierung spezifischer Analysemethoden und der Einsatz von Energieumwandlungsfaktoren kann diese Situation verbessern.

Die USDA Nutrient Database for Standard Reference (USDA, 2003) wurde untersucht, um die Variationen zu untersuchen, die sich aus der Verwendung unterschiedlicher Methoden und Energieumwandlungsfaktoren ergeben. Obwohl alle Energiewerte in der Datenbank anhand von ME-Faktoren abgeleitet werden, war es nicht möglich, die Energiewerte für alle Lebensmittel mit den gleichen Faktoren (d. h. spezifisch oder allgemein) zu berechnen. Je nach Verfügbarkeit analytischer Informationen über die Zusammensetzung von Protein, Fett und Kohlenhydraten oder spezifischer Informationen über die Inhaltsstoffe und deren Mengen werden für unterschiedliche Lebensmittel unterschiedliche Faktoren verwendet. Der folgende Ansatz wird vom USDA verwendet (Harnly et al., im Druck): Für Nahrungsmittel werden bestimmte Atwater-Faktoren bevorzugt. Wenn diese nicht bekannt sind, werden allgemeine Faktoren von Atwater verwendet. Bei kommerziellen Lebensmitteln mit mehreren Zutaten stützt sich die Datenbank im Allgemeinen auf die Daten der Hersteller für die Zusammensetzung. Spezifische Energieumwandlungsfaktoren werden verwendet, wenn alle Inhaltsstoffe einen bekannten spezifischen Faktor aufweisen und auch der genaue Anteil der Inhaltsstoffe bekannt ist. Die allgemeinen Faktoren von Atwater werden verwendet, wenn spezifische Faktoren nicht für alle Inhaltsstoffe bekannt sind oder wenn die Formulierung proprietär ist und daher die Mengen und Anteile der Inhaltsstoffe dem Datenbank-Compiler nicht bekannt sind. Die meisten anderen Datenbanken zur Lebensmittelzusammensetzung haben dieses Problem nicht, da sie nur die allgemeinen Atwater-Faktoren für alle Lebensmittel verwenden.

Energiewerte in zentral verwalteten Datenbanken sind wahrscheinlich modifizierbar, einige mit weniger Aufwand und Kosten als andere. Je nach Quelle und Qualität der analytischen Daten ist die Standardisierung auf einen einzigen Satz von ME-Faktoren wahrscheinlich nicht einfacher als die Übernahme von NME-Faktoren. Abhängig von der Quelle der analytischen Daten sind möglicherweise keine Änderungen möglich. Die Primärdatenbank kann modifiziert werden, indem Faktoren in einem Algorithmus im System geändert werden und die neuen Faktoren verwendet werden, um die Datenbank neu zu berechnen. Somit ist das Ändern von Energieumwandlungsfaktoren in der Primärdatenbank aus rein mechanischer Sicht relativ einfach, und es muss für eine Datenbank nicht problematisch sein, eine Vielzahl von Energiewerten für Lebensmittel zu speichern und zu verbreiten. Jede abgeleitete Datenbank müsste entsprechend modifiziert werden. Die Leichtigkeit oder Schwierigkeit dieser Aufgabe hängt davon ab, wie die sekundäre Datenbank erstellt wurde.

Die Auswirkungen der Verwendung verschiedener Analysemethoden mit unterschiedlichen Energieumwandlungsfaktoren auf die Schlussfolgerungen aus den Daten der Lebensmittelverzehrerhebung. Erhebungen zum Lebensmittelverzehr in Haushalten sind ein wichtiges Instrument, um die Angemessenheit der Ernährung von Einzelpersonen und Bevölkerungsgruppen abzuschätzen. Bei diesen Erhebungen werden Schätzungen der Nahrungsaufnahme, entweder durch Abrufen oder Wiegen, in die entsprechende Energie (und andere Nährstoffwerte) umgerechnet, um die Angemessenheit der Aufnahme zu bestimmen. Es ist üblich, die Prävalenz oder Anzahl von Individuen in einer Population, die keine ausreichende Energie- (oder Nährstoff-)Angemessenheit erreichen, basierend auf dem Verhältnis der tatsächlichen Aufnahme zum optimalen Bedarf zu schätzen. Die Verfügbarkeit von Daten aus verschiedenen Analysemethoden und die Wahl der Energieumwandlungsfaktoren, die zur Berechnung des Energiegehalts der Nahrung verwendet werden, wirken sich eindeutig auf die berechneten Aufnahmemengen und damit auf die Schätzungen dieser Zahlen oder die Prävalenz von Unzulänglichkeiten aus.

Um das Verständnis dieser Probleme zu verbessern, wurde eine Fallstudie durchgeführt, bei der Daten zur Nahrungsaufnahme verwendet wurden, die 1974-1975 in einer nationalen Erhebung zum Lebensmittelkonsum und zum Familienbudget erhoben wurden [13] (Vasconcellos, im Druck). Kurz beschrieben handelte es sich bei dieser Studie um eine probabilistische Haushaltsstichprobe von 53 311 Familien mit mehr als 267 000 Personen. Die Aufnahmedaten wurden durch Wiegen der in jedem Haushalt verzehrten und verschwendeten Lebensmittel über einen Zeitraum von sieben aufeinanderfolgenden Tagen ermittelt. Die Gewichte der Lebensmittel wurden als Nährstoffe anhand von Lebensmittelzusammensetzungstabellen angegeben, die aus 40 nationalen und internationalen Quellen zusammengestellt wurden.

In der ursprünglichen Umfrage wurde der Proteingehalt als N x dem spezifischen Jones-Faktor berechnet, während die spezifischen Energieumwandlungsfaktoren von Atwater (von Merrill und Watt, 1973) verwendet wurden, um den Energiegehalt von Proteinen, Lipiden, Alkohol und Gesamtkohlenhydraten (auch als Gesamtenergiegehalt) der essbaren Portionen von Lebensmitteln. Für die aktuelle Fallstudie wurden neben diesen Umrechnungsfaktoren, die auch als Baseline dienten, zusätzliche Variablen erstellt. Dazu gehörten zwei zusätzliche Methoden zur Schätzung des Proteingehalts – N x 6,25 und die Summe der Aminosäurewerte – sowie auch Gesamt- und verfügbare Kohlenhydrate nach Differenz. Der Energiegehalt wurde auch mit Atwater-Allgemeinfaktoren und NME-Umrechnungsfaktoren neu berechnet und auf die bestehenden und die neu erstellten Variablen angewendet. Es wurden mindestens 12 mögliche Kombinationen nützlicher Methoden zur Berechnung des Energiegehalts gefunden. Diese Variablen wurden einer Reihe von Tests unterzogen, um zu sehen, wie ihre Ergebnisse miteinander verglichen wurden, und in einigen Fällen wurde beschlossen, einige der Methoden zusammenzuführen, da die Ergebnisse ähnlich waren. Diese neuen Schätzungen wurden dann mit den Basiswerten (abgeleitet von den spezifischen ME-Umrechnungsfaktoren) verglichen, um die Auswirkungen verschiedener Systeme auf die Schätzungen der Energieaufnahme zu bestimmen.

Schätzungen der Energieaufnahme pro Erwachsenentag wurden mit diesen Ansätzen berechnet und ergaben im Vergleich mit dem Ausgangswert (basierend auf spezifischen ME-Faktor-Werten) Werte im Bereich von -3 bis +1 Prozent (Abbildung 3.2). [14] Die neu berechneten Aufnahmedaten wurden auch mit dem Ausgangswert „Energiebedarfsstandard“ verglichen, um die Wirkung des Energieumwandlungsfaktors auf Schätzungen des scheinbaren Prozentsatzes von Personen mit geringer Energieaufnahme zu bewerten. Im Vergleich zu den Ausgangswerten führte die Verwendung der allgemeinen Atwater-Faktoren mit verfügbaren oder Gesamtkohlenhydraten zu einem offensichtlichen Rückgang von 1,8 Prozent. Die Anwendung der ME-Faktoren führte je nach Annahme nur zu geringen Veränderungen (-0,6 bis +0,2 Prozent). Die Verwendung von NME-Faktoren führte zu einer offensichtlichen Zunahme der Prävalenz geringer Energieaufnahme um 3,3 bis 4,1 Prozent im Vergleich zur Verwendung spezifischer ME-Faktoren (Tabelle 3.7). Die Wirkung jeder Berechnungsmethode war in allen sozioökonomischen Gruppen ähnlich (Abbildung 3.3).

Daraus wird deutlich, dass die analytische Definition der energieliefernden Bestandteile der Ernährung und die Wahl der Energieumwandlungsfaktoren große Auswirkungen auf die Analyse und Interpretation von Daten zum Lebensmittelverbrauch haben können. In großen Ländern wie Brasilien können große regionale Unterschiede in den Mengen und Arten von Lebensmitteln, aus denen die Ernährung besteht, die Interpretation der Nahrungsaufnahme erheblich beeinflussen und werden möglicherweise nicht berücksichtigt, wenn nur Mittelwerte berücksichtigt werden.

Bei der Interpretation dieser Ergebnisse sollten jedoch die folgenden Punkte berücksichtigt werden, die zuvor bereits erwähnt wurden. Während die Unterschiede bei der Energieaufnahme unter Verwendung verschiedener ME-Faktoren gering erscheinen (unabhängig davon, wie die Mengen an Protein, Fett, Kohlenhydraten und Ballaststoffen berechnet werden), scheinen die Unterschiede unter Verwendung von NME-Faktoren relativ größer zu sein. Die unterschiedlichen Ergebnisse spiegeln höchstwahrscheinlich die Tatsache wider, dass der Standard für die Angemessenheit der Aufnahme – “die Anforderungen” –, an dem die Aufnahme gemessen wird, auf Daten basiert, die ME und nicht NME widerspiegeln. Somit müsste jede Umstellung auf die Verwendung von NME-Umrechnungsfaktoren zur Bestimmung der Energieaufnahme in Erhebungen zum Lebensmittelverzehr mit einer gleichzeitigen Änderung der Angabe des Energiebedarfs einhergehen. Darüber hinaus wäre beim Vergleich solcher Ergebnisse mit anderen Studien in demselben oder einem anderen Land eine Neuformulierung sowohl der Aufnahmemengen als auch des Anforderungsstandards unter Verwendung von NME-Umrechnungsfaktoren erforderlich. Schließlich ist es möglicherweise nicht angebracht, das Ausmaß der Veränderungen, die in den brasilianischen Daten durch unterschiedliche Energieumwandlungssysteme von Lebensmitteln verursacht wurden, auf andere Länder mit anderen Ernährungsweisen zu extrapolieren, in denen eine unterschiedliche Aufnahme von Proteinen, Ballaststoffen, Kohlenhydraten und Alkohol wahrscheinlich ist.

TABELLE 3.7
Pro Erwachsenentag Energieverbrauch und Prävalenz geringer Energieaufnahme nach neun verschiedenen Methoden zur Bestimmung des Energiegehalts von Lebensmitteln


Intermittierendes Fasten: Überraschendes Update

Es gibt eine Menge unglaublich vielversprechender Forschungen zum intermittierenden Fasten (IF) an fetten Ratten. Sie verlieren Gewicht, ihr Blutdruck, ihr Cholesterinspiegel und ihr Blutzucker verbessern sich, aber sie sind Ratten. Studien am Menschen, fast durchgängig, haben gezeigt, dass IF sicher und unglaublich effektiv ist, aber wirklich nicht effektiver als jede andere Diät. Außerdem fällt es vielen Menschen schwer, zu fasten.

Aber eine wachsende Zahl von Forschungsergebnissen legt nahe, dass der Zeitpunkt des Fastens entscheidend ist und IF zu einem realistischeren, nachhaltigeren und effektiveren Ansatz zur Gewichtsabnahme sowie zur Diabetesprävention machen kann.

Die Hintergrundgeschichte zum intermittierenden Fasten

IF als Ansatz zur Gewichtsreduktion gibt es schon seit Ewigkeiten in verschiedenen Formen, wurde aber 2012 von dem BBC-Journalisten Dr. Michael Mosley in der TV-Dokumentation sehr populär gemacht Schnell essen, länger leben und buchen Die schnelle Diät, gefolgt von dem Buch der Journalistin Kate Harrison Die 5:2-Diät basierend auf ihrer eigenen Erfahrung und anschließend von Dr. Jason Fung&rsquos Bestseller 2016 Der Adipositas-Code. IF erzeugte ein stetig positives Echo, als Anekdoten über seine Wirksamkeit verbreitet wurden.

Als lebensstilorientierter Forschungsarzt musste ich die Wissenschaft verstehen. Die Adipositas-Code schien die evidenzbasierte Zusammenfassungsquelle zu sein, und ich liebte es. Fung kombiniert erfolgreich viel Forschung, seine klinische Erfahrung und vernünftige Ernährungsberatung und geht auch auf die sozioökonomischen Kräfte ein, die uns fett machen. Er ist sich ganz klar, dass wir mehr Obst und Gemüse, Ballaststoffe, gesundes Eiweiß und Fette essen und Zucker, raffiniertes Getreide, verarbeitete Lebensmittel vermeiden und um Gottes willen aufhören sollten, Snacks zu sich zu nehmen. Überprüfen, überprüfen, überprüfen, ich stimme zu. Der einzige Teil, der in meinen Augen noch fragwürdig war, war der Teil des intermittierenden Fastens.

Intermittierendes Fasten kann beim Abnehmen helfen

IF macht intuitiv Sinn. Die Nahrung, die wir zu uns nehmen, wird von Enzymen in unserem Darm abgebaut und landet schließlich als Moleküle in unserem Blutkreislauf. Kohlenhydrate, insbesondere Zucker und raffiniertes Getreide (denken Sie an Weißmehl und Reis), werden schnell in Zucker zerlegt, den unsere Zellen zur Energiegewinnung verwenden. Wenn unsere Zellen nicht alles verbrauchen, speichern wir es in unseren Fettzellen als Fett. Aber Zucker kann nur mit Insulin, einem Hormon, das in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird, in unsere Zellen gelangen. Insulin bringt Zucker in die Fettzellen und hält ihn dort.

Zwischen den Mahlzeiten, solange wir keine Snacks essen, sinkt unser Insulinspiegel und unsere Fettzellen können dann ihren gespeicherten Zucker freisetzen, um ihn als Energie zu verwenden. Wir verlieren Gewicht, wenn wir unseren Insulinspiegel sinken lassen. Die gesamte Idee von IF besteht darin, den Insulinspiegel weit genug und lange genug absinken zu lassen, damit wir unser Fett verbrennen.

Intermittierendes Fasten kann hart sein, aber vielleicht muss es auch so sein

Erste Humanstudien, die das Fasten jeden zweiten Tag mit dem täglich weniger Essen verglichen haben, zeigten, dass beides in etwa gleich gut zur Gewichtsreduktion führte, obwohl die Menschen mit den Fastentagen zu kämpfen hatten. Also hatte ich IF als nicht besser oder schlechter abgeschrieben, als einfach weniger zu essen, nur viel unangenehmer. Mein Rat war, einfach bei der vernünftigen, pflanzlichen, mediterranen Ernährung zu bleiben.

Neue Forschungen legen nahe, dass nicht alle IF-Ansätze gleich sind und einige sogar sehr vernünftig, effektiv und nachhaltig sind, insbesondere wenn sie mit einer nahrhaften pflanzlichen Ernährung kombiniert werden. Also habe ich mich darauf vorbereitet, meine Klumpen in diesem Fall zu nehmen (und sogar meinen vorherigen Beitrag zu überarbeiten).

Wir haben uns entwickelt, um mit dem Tag-Nacht-Zyklus, d. h. einem zirkadianen Rhythmus, synchron zu sein. Unser Stoffwechsel hat sich an das Essen am Tag und den Nachtschlaf angepasst. Nächtliches Essen ist gut mit einem höheren Risiko für Fettleibigkeit und Diabetes verbunden.

Darauf aufbauend führten Forscher der University of Alabama eine Studie mit einer kleinen Gruppe adipöser Männer mit Prädiabetes durch. Sie verglichen eine Form des intermittierenden Fastens namens "frühzeitbegrenzte Ernährung", bei der alle Mahlzeiten in einen frühen achtstündigen Zeitraum des Tages (7:00 bis 15:00 Uhr) eingepasst oder über 12 Stunden (zwischen 7:00 und 15:00 Uhr) verteilt wurden 19 Uhr). Beide Gruppen behielten ihr Gewicht bei (hatten nicht zugenommen oder verloren), aber nach fünf Wochen hatte die Acht-Stunden-Gruppe dramatisch niedrigere Insulinspiegel und eine signifikant verbesserte Insulinsensitivität sowie einen signifikant niedrigeren Blutdruck. Der beste Teil? Die Acht-Stunden-Gruppe hatte auch einen signifikant verminderten Appetit. Sie waren am Verhungern.

Allein die Änderung des Zeitpunkts der Mahlzeiten, indem man früher am Tag isst und das Fasten über Nacht verlängert, hat den Stoffwechsel sogar bei Menschen, die ein einziges Pfund verloren haben, erheblich verbessert.

Warum könnte eine Änderung des Timings helfen?

Aber warum macht es einen Unterschied in unserem Körper, einfach das Timing unserer Mahlzeiten zu ändern, um das Fasten zu ermöglichen? Ein eingehender Überblick über die Wissenschaft der IF wurde kürzlich in veröffentlicht New England Journal of Medicine bringt etwas Licht ins Dunkel. Fasten ist evolutionär in unsere Physiologie eingebettet und löst mehrere wesentliche Zellfunktionen aus. Wenn wir den Schalter von einem gefütterten in einen nüchternen Zustand umlegen, hilft uns das nicht nur, Kalorien zu verbrennen und Gewicht zu verlieren. Die Forscher durchkämmten Dutzende von Tier- und Humanstudien, um zu erklären, wie einfaches Fasten den Stoffwechsel verbessert, die Senkung des Blutzuckers Entzündungen verringert, eine Reihe von Gesundheitsproblemen von arthritischen Schmerzen bis hin zu Asthma verbessert und sogar dabei hilft, Giftstoffe und geschädigte Zellen auszuscheiden, was das Risiko für Krebs und verbessert die Gehirnfunktion. Der Artikel ist tiefgründig, aber lesenswert!

Ist Intervallfasten also so gut, wie es sich anhört?

Ich war sehr neugierig darauf und fragte die Stoffwechselexpertin Dr. Deborah Wexler, Direktorin des Massachusetts General Hospital Diabetes Center und außerordentliche Professorin an der Harvard Medical School, um ihre Meinung. Folgendes hat sie mir erzählt. „Es gibt Hinweise darauf, dass der zirkadiane Rhythmus-Fastenansatz, bei dem die Mahlzeiten auf eine Tageszeit von acht bis zehn Stunden beschränkt sind, wirksam ist“, bestätigte sie, obwohl sie im Allgemeinen empfiehlt, dass die Menschen „einen Essansatz verwenden, der für sie und ist für sie nachhaltig."

Also, hier ist der Deal. Es gibt einige gute wissenschaftliche Beweise dafür, dass das Fasten mit zirkadianem Rhythmus in Kombination mit einer gesunden Ernährung und Lebensweise ein besonders effektiver Ansatz zur Gewichtsabnahme sein kann, insbesondere für Menschen mit Diabetesrisiko. (Allerdings sollten Menschen mit fortgeschrittenem Diabetes oder Menschen, die Medikamente gegen Diabetes einnehmen, Menschen mit Essstörungen wie Anorexie und Bulimie in der Vorgeschichte sowie schwangere oder stillende Frauen kein Intervallfasten versuchen, es sei denn, sie werden von einem Arzt überwacht, der sie überwachen kann. )

4 Möglichkeiten, diese Informationen für eine bessere Gesundheit zu nutzen

  1. Vermeiden Sie Zucker und raffiniertes Getreide. Essen Sie stattdessen Obst, Gemüse, Bohnen, Linsen, Vollkornprodukte, magere Proteine ​​und gesunde Fette (eine vernünftige, pflanzliche, mediterrane Ernährung).
  2. Lass deinen Körper zwischen den Mahlzeiten Fett verbrennen. Don&rsquot Snack. Seien Sie den ganzen Tag aktiv. Muskeltonus aufbauen.
  3. Betrachten Sie eine einfache Form des intermittierenden Fastens. Begrenzen Sie die Tageszeiten, zu denen Sie essen, und machen Sie es am besten früher am Tag (zwischen 7 und 15 Uhr oder sogar 10 bis 18 Uhr, aber definitiv nicht am Abend vor dem Schlafengehen).
  4. Vermeiden Sie es, nachts zu naschen oder zu essen, die ganze Zeit.

Quellen

Auswirkungen des intermittierenden Fastens auf Gesundheit, Alterung und Krankheit. de Cabo R, Mattonson MP. New England Journal of Medicine, Dezember 2019.


Diskussion der Ergebnisse

Die geringste Energie, wie die Grafik zeigt, befindet sich im Getreide (Koko Crunch). Es enthält etwa 1,2 kJ durchschnittliche Energie. Kerzennuss enthält die höchste Energiemenge von den 5 Gegenständen, die während des Experiments verwendet wurden, und besitzen eine Energie von ungefähr 8,6 kJ.

Die Versuche mit dem Biscuit zeigen eine zunehmende Energie von T1 bis T3, wodurch die durchschnittliche Energie höher ist als die in T1 und T2 erhaltene Energie, aber niedriger als T3. Die Ergebnisse von Candlenut zeigen ein ähnliches Muster und Peanuts haben ein entgegengesetztes Muster.

Die Ergebnisse von Cheetos zeigen ein Ergebnismuster von T1 (am wenigsten) – T2 (am höchsten) – T3 (weniger als am höchsten und höher als am wenigsten). Die durchschnittliche Energie ist in diesem Fall nur ein bisschen höher als beim T3. Der Koko Crunch zeigt das entgegengesetzte Muster und daher ist die beobachtete durchschnittliche Energie höher als T3.

Die Versuche mit Biscuit und Peanut zeigen eine hohe Streuung, dies zeigt die Ungenauigkeit der Ergebnisse, die durch die Bewertung der verwendeten Methode erklärt werden kann.


DIE KONTROVERSE

Kohlenhydratarme Diätpläne sind Gegenstand heftiger Debatten. Das Thema polarisiert überraschend. ABC News berichtete kürzlich, dass ein Prime-Time-Special über kohlenhydratarme Diäten mehr Post generierte als jedes andere Programm in seiner Geschichte. Ein Arzt-Forscher berichtete, dass seine Präsentation über die Atkins-Diät auf einer Konferenz unter den Akademikern im Publikum echte Wut hervorrief (berichtet in Ref. 15). Eine kleine Kontroverse kann jedoch zu einem unvergesslichen Unterrichtserlebnis führen und das Interesse am Lernen steigern.

Eine Quelle für Kontroversen bezieht sich auf die Rolle der Ketose. Einige Forscher behaupten, dass der größere kurzfristige Erfolg von sehr kohlenhydratarmen Diäten nicht auf Ketose zurückzuführen ist, sondern in erster Linie auf freiwillige Kalorienbeschränkung. Eine Studie zum Vergleich nichtisoenergetischer Diäten ergab, dass Personen mit einer kohlenhydratarmen Diät dazu neigten, ein Drittel weniger Kalorien zu sich zu nehmen als Personen mit einer typischen kalorienarmen Diät [45]. Einige Personen berichten von vermindertem Appetit, wenn Protein in der Nahrung reichlich vorhanden ist [46], und Ketose ist dafür bekannt, den Appetit zu unterdrücken. Tatsächlich werden Ketone als orale Medikamente untersucht, um die Gewichtsabnahme zu steigern. Daher kann es sein, dass die dramatischen Auswirkungen einer kohlenhydratarmen Ernährung auf eine geringere Kalorienzufuhr zurückzuführen sind. Alternativ kann ein primärer Mechanismus sowohl für ketogene als auch für nichtketogene (aber kohlenhydratreduzierte) Diäten einfach die Beseitigung von insulinvermittelten Schwankungen des Blutzuckerspiegels sein, die den Hunger stimulieren [47]. Sicherlich können all diese Faktoren, einschließlich der Ketose, zum Gewichtsverlust beitragen, der mit kohlenhydratarmen Therapien verbunden ist.

Während Professoren ohne medizinische Zulassung keine medizinischen Ratschläge geben sollten, sollten wir uns frei fühlen, die Literatur zu verwenden, um zu informieren. Eine Antwort auf die Kontroverse besteht darin, die Studierenden selbst zur Literatur zu schicken. Ein Artikel von Spieth et al. [ 48 ] wird wegen seiner Tiefe und Ausgewogenheit empfohlen, ebenso wie ein Artikel von Bachman [ 49 ] und eine Rezension von Westman und Mitarbeitern [ 43 ]. Einfache Internetrecherchen können interessante Ergebnisse liefern, obwohl die Informationen für einen Studenten der Biochemie oft zu allgemein sind. Darüber hinaus finden die Schüler wahrscheinlich alarmierende Abhandlungen von Organisationen, die aus moralischen oder philosophischen Gründen alternative Ernährungspläne fördern. Die Bandbreite und Inbrunst der Meinungen ist ziemlich faszinierend, da einige Websites eine kohlenhydratarme Ernährung als Heilmittel gegen unzählige Krankheiten befürworten, während andere vor ihrer Schädlichkeit warnen.

Wir haben festgestellt, dass die Schüler die Möglichkeit begrüßen, an Klassendiskussionen zu diesem Thema teilzunehmen. Hier listen wir einige der häufigsten Fragen auf, die Studierende haben, und beantworten diese anhand der Literatur.

1. Schadet eine kohlenhydratarme Ernährung den Nieren?

Dies ist eine weit verbreitete Angst. Viele Menschen assoziieren eine kohlenhydratarme Ernährung mit einer proteinreichen Flüssigdiät mit 400 kcal/Tag, die in den 1980er Jahren zu einigen Todesfällen führte, und den Nierenschäden, die bei Bodybuildern beobachtet wurden, die über lange Zeiträume eine proteinreiche Ernährung zu sich nahmen und gleichzeitig eine Flüssigkeitsbeschränkung praktizierten. Sicherlich arbeiten die Nieren härter und scheiden mehr Stickstoff aus, wenn die Proteine ​​in der Nahrung erhöht sind. Die einzigen Veränderungen, die Forscher im Zusammenhang mit kohlenhydratarmen Diäten beobachtet haben, waren jedoch auf eine erhöhte glomeruläre Filtration (als gutartig angesehen) und einen niedrigeren Kalziumspiegel beschränkt [50]. Diese Beobachtungen wurden bei epileptischen Kindern gemacht, die bis zu 2 Jahre lang eine extreme Diät eingenommen hatten. (Die antiepileptische Form der Diät ist fettreicher als die, die normalerweise zur Gewichtsabnahme verwendet wird, und hält die Ketose für einen viel längeren Zeitraum aufrecht). In Studien mit Diätassistenten konnten Forscher keine Hinweise auf Nierenschäden bei Personen finden, die über einen Zeitraum von 6 Monaten oder weniger eine Diät hielten, unabhängig davon, ob die Diäten ketogen waren oder nicht [ 10 , 45 ]. Es wurde über eine erhöhte glomeruläre Filtrationsrate, ein erhöhtes Nierenvolumen und eine erhöhte Kreatin-Clearance berichtet, aber diese Veränderungen sind kein Hinweis auf eine verringerte Nierenkapazität [49]. An solchen Studien nahmen jedoch nur Personen mit gesunden Nieren teil. Es ist nicht bekannt, welche Auswirkungen bei Menschen mit eingeschränkter Nierenfunktion zu beobachten wären.

2. Wie vergleichen sich kohlenhydratarme Diäten mit dem Erfolg konventioneller kalorien- oder fettarmer Diäten?

Dutzende von klinischen Studien haben den Erfolg von kohlenhydratarmen und ketogenen Ernährungsplänen untersucht, obwohl die meisten einen relativ kurzen Zeitraum umfassen (bis zu 6 Monate, was die maximale Zeit darstellt, die die meisten Menschen auf einer Diät bleiben). Studien haben verschiedene Geschlechter, Rassen, Alter, unterschiedliche Fettleibigkeit, hyperlipidämische und normal-lipidmische Patienten, Diabetiker und Nicht-Diabetiker eingeschlossen. Sie konzentrieren sich hauptsächlich auf die anfänglich ketogenen (sehr kohlenhydratarmen) Pläne, und die meisten werden ambulant durchgeführt und verlassen sich auf die Ehrlichkeit des Einzelnen, um die Nahrungsaufnahme zu dokumentieren. Einige dieser Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengefasst. Die übergeordnete Schlussfolgerung ist, dass Teilnehmer an einer ketogenen Diät vom Atkins-Typ einen erheblichen Gewichtsverlust von typischerweise 2,8–12,0 kg (oder 6,1–26,4 lbs) erfuhren. Gewichtsverlust trat auf, unabhängig davon, ob die Diät von einem erhöhten Protein- oder Fettgehalt begleitet wurde oder nicht. Im Vergleich dazu zeigten traditionelle kohlenhydratreiche und fettarme Therapien ebenfalls einen signifikanten Gewichtsverlust. Beide Methoden sind eindeutig wirksam, aber die meisten Studien zeigten einen größeren Gewichtsverlust in den kohlenhydratarmen Gruppen (Ref. 43 und Referenzen darin). Beim Vergleich von isokalorischen Diäten zeigt die Mehrheit der Studien immer noch eine stärkere Gewichtsabnahme bei kohlenhydratarmen Diäten [ 12 , 13, 51 , 52 ]. Obwohl die meisten Studien zu kohlenhydratarmen Diäten anfangs einen schnelleren Geschwindigkeitsverlust zeigten, fanden zwei Studien jedoch heraus, dass der Unterschied nach 6 Monaten nicht wesentlich war. Eine Studie von Lean et al. zeigte einen durchschnittlichen Gewichtsverlust von 6,8 kg (oder 15,0 lbs) nach 6 Monaten einer anfänglich ketogenen kohlenhydratarmen Diät vom Atkins-Typ, aber dieses Ergebnis unterschied sich nicht wesentlich von den 5,6 kg (oder 12,3 Pfund), die nach 6 Monaten a . beobachtet wurden fettarme Ernährung [ 51 ]. Eine weitere Studie von Foster et al. zeigte, dass der Gewichtsverlust bei einem Atkins-Plan nach 6 Monaten im Vergleich zu einem fettarmen Plan größer war, aber nach einem Jahr hatte die erste Gruppe nur 4,4 kg abgenommen, was sich nicht wesentlich vom Durchschnitt der fettarmen Gruppe unterschied Verlust von 2,5 kg [ 53 ].

3. Ist eine kohlenhydratarme Ernährung schlecht für das Herz?

Die Atkins-Diät, insbesondere in ihrer frühen Form, ermutigt die Teilnehmer, Fett zu essen, einschließlich Lebensmittel mit hohem gesättigten Fettgehalt wie Sahne und Butter und Lebensmittel mit hohem Cholesterinspiegel wie Eier. Die South Beach-Diät und die Zone-Diät fordern, Fette so weit wie möglich auf die ungesättigte Sorte zu beschränken. Die Idee, dass Speck, Wurst, Eier und Käse auf den Atkins und ähnlichen Plänen erlaubt sind, überrascht viele Menschen, die Fette mit Herzkrankheiten in Verbindung bringen. Interessanterweise wurden viele der beliebten kohlenhydratarmen Diätbücher von Kardiologen verfasst und behaupten, dass diese Ernährungspläne die Herzgesundheit verbessern können. Bekannte Risikofaktoren für Herzerkrankungen sind hohe Serumtriglyceridspiegel, hohe Gesamtcholesterin- und Low-Density-Lipoprotein(LDL)-Cholesterin sowie niedrige High-Density-Lipoprotein(HDL)-Spiegel. Weniger bekannte Risikofaktoren sind erhöhte Proteinspiegel im Zusammenhang mit Entzündungen, wie das hochempfindliche C-reaktive Protein.

Herzerkrankungen sind multifaktoriell, und da viele andere Lebensstilfaktoren als die Ernährung eine Rolle spielen, ist das Problem kompliziert. Ergebnisse klinischer Studien sollten unter Berücksichtigung dieser Tatsache interpretiert werden. Ein fast universelles Ergebnis aus Studien sowohl ketogener Diäten als auch nicht-ketogener kohlenhydratarmer Diäten ist der erniedrigte Triglyceridspiegel im Plasma [51, 52, 54]. Eine Studie mit 41 mäßig adipösen Erwachsenen, die einen 6-monatigen Plan vom Atkins-Typ verfolgten, berichtete über eine durchschnittliche Abnahme der Serumtriglyceride von bis zu 40 % [ 55 ]. Die Rolle der Nahrungszusammensetzung bei verbesserten Triglyceridspiegeln ist jedoch umstritten. Fettarme Diäten zeigen einen ähnlichen Rückgang. Einige Forscher haben berichtet, dass fast jeder Gewichtsverlust von mehr als 5–10% der Körpermasse zu einer Abnahme des Triglyceridspiegels führt [56, 57].

Die Ergebnisse mit LDL-Cholesterinspiegeln sind gemischter. LDL ist der Haupttransporteur von Cholesterin im Plasma und seit langem als atherogen bekannt (assoziiert mit der Bildung von Plaque in den Arterien). Mindestens eine Studie zeigte nach sechs Monaten einen ungünstigen Anstieg des LDL-Cholesterins [ 58 ] nach einer anfänglich ketogenen kohlenhydratarmen Diät, aber die Mehrzahl der Studien berichtete über wünschenswerte LDL-Spiegel [ 51 , 52 ] oder keine Veränderung [ 59 ].

Es gibt eine biochemische Rechtfertigung für die Behauptung, dass eine kohlenhydratarme Ernährung das Gesamtcholesterin, einschließlich des LDL-Cholesterins, senken wird. Insulin wirkt auf eine cAMP-abhängige Kaskade, die die Aktivität der 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-Coenzym-A-Reduktase (HMG-CoA-Reduktase) fördert, dem Enzym, das einen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Cholesterinsynthese katalysiert (siehe Abb. 3). Es wäre zu erwarten, dass verringerte Insulinspiegel zu einer geringeren Aktivität dieses Enzyms und einer verringerten Synthese von Cholesterin führen.

HDL-Cholesterin ist im Gegensatz zu LDL-Cholesterin nicht atherogen. HDLs sind die Lipoproteinpartikel, die es ermöglichen, Cholesterin aus den Blutgefäßen auszuscheiden und von der Leber abzubauen. In klinischen und epidemiologischen Studien wurde festgestellt, dass höhere HDL-Spiegel kardioprotektiv sind. In der Literatur wird seit Jahren berichtet, dass eine fettarme, kohlenhydratreiche Ernährung mit einer ungünstigen Abnahme des HDL-Spiegels verbunden ist (für eine repräsentative Übersicht siehe Lit. 60). Im Allgemeinen ist dieser Risikofaktor jedoch nicht gut verstanden. Tests von kohlenhydratarmen Diäten über einen Zeitraum von 6 Monaten zeigten erneut sehr gemischte Ergebnisse bei den HDL-Werten. Mehrere Studien berichteten von einer Abnahme der HDLs [52], während andere eine wünschenswerte Erhöhung zeigten [55]. (Für Übersichtsartikel siehe Lit. 45, 57 und 61).

Andere Risikofaktoren wurden ebenfalls untersucht. In einer Studie wurde eine anfänglich ketogene kohlenhydratarme Ernährung vom Atkins-Typ mit einer fettarmen Ernährung bei gesunden, nicht adipösen, normal-lipidmischen Frauen über einen Zeitraum von 6 Monaten verglichen. Es gab keine signifikanten Veränderungen bei Entzündungsmarkern wie dem C-reaktiven Protein, Interleukin-6 oder Tumornekrosefaktor α, noch gab es signifikante Veränderungen in der Größe der LDL-Partikel [ 62 ]. In einer anderen Studie wurde das hochempfindliche C-reaktive Protein bei Frauen gemessen, deren Ernährung hinsichtlich ihrer glykämischen Last variierte. Es wurde eine starke positive Korrelation zwischen der glykämischen Last und den Plasmakonzentrationen dieses proinflammatorischen Proteins gefunden [ 63 ].

Es ist klar, dass einige Personen mit einer kohlenhydratarmen Ernährung zumindest einige ihrer kardialen Risikofaktoren verbessert haben. Obwohl die Triacylglyceridspiegel im Plasma fast immer verbessert sind, scheinen diese Ergebnisse jedoch nicht von der Zusammensetzung der Nahrung abhängig zu sein. Fettarme und kalorienarme Diäten zeigen ähnliche Effekte. Veränderungen der HDL- und LDL-Spiegel waren bisher variabler. Obwohl mehrere Studien eine Verbesserung der kardialen Profile gezeigt haben, waren die Ergebnisse nicht universell.

4. Ist der Gewichtsverlust im Zusammenhang mit einer kohlenhydratarmen Ernährung einfach auf den Wasserverlust zurückzuführen?

Der größere anfängliche Gewichtsverlust, der bei kohlenhydratarmen Diäten beobachtet wird, ist teilweise auf Wasser zurückzuführen. Der Abbau von Leber- und Muskelglykogen führt zu Diurese (Wassermangel). Bei einem typischen 70-kg-Erwachsenen speichert der Muskel typischerweise 400 g Glykogen und die Leber speichert typischerweise 100 g. Die vollständige Mobilisierung dieser Speicher (entspricht etwa 1.600 kcal Energie) kann zu einem Verlust von über 2 lbs (etwa 1 kg) führen. Für jedes Gramm Glykogen, das als Energie verwendet wird, geht das Doppelte dieser Masse an Wasser verloren [ 14 ]. Ketose verursacht auch Wasserverlust. Die Niere filtert Ketone als Anionen, was die distale Natriumzufuhr zum Lumen erhöht und Diurese verursacht [ 14 ].

Die Rolle von Wasser bei der Gesamtgewichtsabnahme ist umstritten. Eine Studie verglich Personen, die eine ketogene, kohlenhydratarme Diät mit 800 cal/Tag erhielten, mit Personen, die eine isokalorische Mischdiät erhielten. Mithilfe von Stickstoffbilanzberechnungen fanden die Forscher heraus, dass die kohlenhydratarme Gruppe zwar einen erhöhten Gewichtsverlust aufwies, der Unterschied jedoch ausschließlich auf Wasser zurückzuführen war. Beide Gruppen verloren jedoch durchschnittlich 2,8 kg (6 lbs), die kein Wasser waren [ 12 ], sodass beide Ansätze wirksam zu sein schienen. Ein Problem bei dieser Studie ist jedoch, dass die Ketose nicht überwacht wurde. Die gemischte Ernährung mit 800 cal/Tag kann bei den Teilnehmern einen gewissen Grad an Ketose ausgelöst haben. Während der anfängliche dramatische Rückgang des Wassers, der bei der kohlenhydratarmen Methode beobachtet wird, das Risiko einer Dehydration erhöht, kann der schnelle Gewichtsverlust auch für einen Diätenden motivierend sein. Auf der anderen Seite besteht ein Nachteil darin, dass „Betrügen“ einen Insulinanstieg verursachen kann, der den Wasserverlust umkehren und zu einer Gewichtszunahme führen kann [ 56 ].

5. Wie gut halten sich die Menschen an diese Diäten?

Einer Studie zufolge weisen Personen, die eine Diät einhalten, die ein moderates Maß an Ketose induziert, Fluktuationsraten zwischen 20 und 43% auf, eine ähnliche Rate wie bei kalorien- oder fettarmen Ernährungsplänen [ 64 ]. In einer anderen Studie an übergewichtigen hyperlipidämischen Personen mit einer sehr kohlenhydratarmen Diät (<20 g/Tag gefolgt von einer langsamen Aufnahme von Kohlenhydraten nach 2 Wochen) zeigten die kohlenhydratarmen Diätenden eine 25 %ige Fluktuationsrate, während die fettarmen Diätenden eine 47 % Fluktuationsrate [ 59 ].

6. Was sagt die medizinische Einrichtung zu einer kohlenhydratarmen Ernährung?

Die medizinische Einrichtung war insgesamt zurückhaltend, eine kohlenhydratarme Ernährung für die breite Öffentlichkeit zu befürworten, da es im Vergleich zu der gut getesteten fettarmen alternativen Ernährung keine Beweise für die langfristige Sicherheit gibt (für repräsentative Veröffentlichungen siehe Lit. 65 und 66). Obwohl die meisten Diätetiker nicht planen, diese Ernährungsweise langfristig beizubehalten, sind einige Ärzte aufgrund fehlender Langzeitstudien dennoch dagegen.


Ernährung

Für jede körperliche Aktivität benötigt der Körper Energie und die Menge hängt von der Dauer und Art der Aktivität ab. Energie wird in Kalorien gemessen und aus den Körperspeichern oder der Nahrung, die wir zu uns nehmen, gewonnen. Glykogen ist die primäre Energiequelle, die von den Muskeln verwendet wird, um Ihnen zu ermöglichen, sowohl aerobe als auch anaerobe Übungen durchzuführen. Wenn Sie mit niedrigen Glykogenspeichern trainieren, fühlen Sie sich ständig müde, die Trainingsleistung wird geringer und Sie werden anfälliger für Verletzungen und Krankheiten.

Eine Kalorie (cal) ist die Menge an Wärmeenergie, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 g Wasser um 1 °C von 14 °C auf 15 °C zu erhöhen. Eine Kilokalorie (kcal) ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur von 1000 g Wasser um 1°C zu erhöhen.

Nährstoffbilanz

Eine sorgfältig geplante Ernährung muss für eine Energiebilanz und eine Nährstoffbilanz sorgen.

  • Proteine - essentiell für das Wachstum und die Reparatur von Muskel- und anderem Körpergewebe
  • Fette - eine Energiequelle und essentiell für fettlösliche Vitamine
  • Kohlenhydrate - unsere primäre Energiequelle
  • Mineralien - diejenigen anorganischen Elemente, die im Körper vorkommen und für seine normalen Funktionen von entscheidender Bedeutung sind
  • Vitamine - Wasser und fettlösliche Vitamine spielen bei vielen chemischen Prozessen im Körper eine wesentliche Rolle
  • Wasser - unentbehrlich für eine normale Körperfunktion - als Transportmittel für andere Nährstoffe und weil 60 % des menschlichen Körpers aus Wasser bestehen
  • Ballaststoffe - der faserige unverdauliche Teil unserer Ernährung, der für die Gesundheit des Verdauungssystems unerlässlich ist

Wie hoch ist der tägliche Energiebedarf?

Persönlicher Energiebedarf = Grundenergiebedarf + zusätzlicher Energiebedarf

Der Grundenergiebedarf (BER) umfasst Ihren Grundumsatz (BMR) und allgemeine tägliche Aktivitäten.

  • Für jedes kg Körpergewicht werden stündlich etwa 1,334 Kalorien benötigt [2] . (Ein Athlet mit einem Gewicht von 60 kg würde 1,334 & mal 24 Stunden & mal 60 kg = 1921 Kalorien/Tag benötigen)
  • Um Ihren BMR zu berechnen, sehen Sie sich den Rechner auf der Seite „Resting Daily Energy Expenditure“ (RDEE) an

Zusätzlicher Energiebedarf (EER)

  • Für jede Trainingsstunde benötigen Sie ca. 8,5 Kalorien zusätzlich pro kg Körpergewicht [2] . (Für eine zweistündige Trainingseinheit benötigt unser 60 kg Athlet 8,5 & mal 2 Stunden & mal 60 kg = 1020 Kalorien)

Ein Athlet mit einem Gewicht von 60 kg, der zwei Stunden lang trainiert, würde eine Aufnahme von ungefähr 2941 Kalorien (BER + EER = 1921 + 1020) benötigen.

Energie Brennstoff

Wie der Kraftstoff für ein Auto muss die Energie, die wir brauchen, gemischt werden. Die Ernährungsrichtlinien für Amerikaner [1] empfehlen die folgende Mischung:

  • 45-65% Kohlenhydrate (Zucker, Süßigkeiten, Brot, Kuchen)
  • 20-35% Fette (Milchprodukte, Öl)
  • 10-35% Protein (Eier, Milch, Fleisch, Geflügel, Fisch)

Für die folgenden Beispiele und Berechnungen verwende ich die folgenden Werte: Fett 27%, Kohlenhydrate 52% und Protein 21%

Die ungefähre Energieausbeute pro Gramm ist wie folgt [3]: Kohlenhydrate – 4,2 Kalorien, Fette – 9,5 Kalorien und Protein – 4,1 Kalorien.

Was braucht ein 60 kg schwerer Sportler an Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen?

  • Kohlenhydrate – 52 % von 2941 = 1529 Kalorien – bei 4,2 Kalorien/Gramm = 1529 & 4,2 teilen = 364 Gramm
  • Fette – 27% von 2941 = 794 Kalorien – bei 9,5 Kalorien/Gramm = 794 & 9,5 = 84 Gramm teilen
  • Protein - 21% von 2941 = 617 Kalorien - bei 4,1 Kalorien/Gramm = 617 & 4,1 teilen = 151 Gramm

Unser 60kg Athlet benötigt 364 Gramm Kohlenhydrate, 84 Gramm Fett und 151 Gramm Protein.

Welche Fettarten gibt es?

Die Art des Fetts hängt von der Art der Fettsäuren ab, aus denen die Triglyceride bestehen. Alle Fette enthalten sowohl gesättigte als auch ungesättigte Fettsäuren, werden aber je nach Anteil der vorhandenen Fettsäuren üblicherweise als „gesättigt“ oder „ungesättigt“ bezeichnet. Gesättigte Fette sind im Allgemeinen bei Raumtemperatur fest und neigen dazu, tierische Fette zu sein. Ungesättigte Fette sind bei Raumtemperatur flüssig und in der Regel pflanzliche Fette. Grundsätzlich gibt es Ausnahmen, z.B. Palmöl ist ein Pflanzenöl, das einen hohen Anteil an gesättigten Fettsäuren enthält.

Ungesättigt Gesättigt
Sonnenblumenöl Rindfleisch
Olivenöl Speck
Reisöl Käse
Nüsse Butter
Rapsöl Kekse
Fetter Fisch - Sardinen Kartoffelchips

Welche Arten von Kohlenhydraten gibt es?

Es gibt zwei Kohlenhydrate - stärkehaltige (komplexe) Kohlenhydrate und Einfachzucker. Die Einfachzucker finden sich in Süßwaren, Müsliriegeln, Kuchen und Keksen, Cerealien, Puddings, Erfrischungsgetränken und Säften sowie Marmelade und Honig, enthalten aber auch Fett. Stärkehaltige Kohlenhydrate finden sich in Kartoffeln, Reis, Brot, Vollkorngetreide, teilentrahmter Milch, Joghurt, Obst, Gemüse, Bohnen und Hülsenfrüchten. Beide Typen ersetzen effektiv Muskelglykogen. Die stärkehaltige Kohlenhydrate sind diejenigen, die alle Vitamine und Mineralstoffe sowie Protein enthalten. Sie sind auch fettarm, solange Sie nicht zu viel Butter und fettige Saucen aufschlagen. Die stärkehaltigen Lebensmittel sind viel sperriger, so dass es ein Problem geben kann, diese Menge an Nahrung zu sich zu nehmen, so dass eine Ergänzung einfacher Zuckeralternativen erforderlich ist.

Ihr Verdauungssystem wandelt die Kohlenhydrate in der Nahrung in Glukose um, eine Form von Zucker, die im Blut transportiert und zur Energiegewinnung zu den Zellen transportiert wird. Die Glukose wird wiederum in Kohlendioxid und Wasser zerlegt. Jede Glukose, die von den Zellen nicht verwendet wird, wird in Glykogen umgewandelt – eine andere Form von Kohlenhydrat, die in den Muskeln und der Leber gespeichert wird. Allerdings ist die Glykogenkapazität des Körpers auf etwa 350 Gramm begrenzt, sobald dieses Maximum erreicht ist, wird überschüssige Glukose schnell in Fett umgewandelt. Basieren Sie Ihre Hauptmahlzeit mit der Masse auf Ihrem Teller, die mit Kohlenhydraten und kleinen Mengen an Proteinen wie Fleisch, Geflügel und Fisch gefüllt ist. Das zusätzliche Protein und die Vitamine, die Sie möglicherweise benötigen, befinden sich in den stärkehaltigen Kohlenhydraten.

Laktoseintoleranz

Laktoseintoleranz entsteht, wenn die Schleimhautzellen des Dünndarms keine Laktase produzieren, die für die Verdauung von Laktose essentiell ist. Symptome sind Durchfall, Blähungen und Bauchkrämpfe nach dem Verzehr von Milch oder Milchprodukten.

Kohlenhydrate für Leistung

Um eine Trainingseinheit oder einen Wettkampf zu unterstützen, müssen Sportler zu einem geeigneten Zeitpunkt essen, damit die gesamte Nahrung aufgenommen wurde und ihre Glykogenspeicher vollständig aufgefüllt sind.

Nach dem Training und Wettkampf sind die Glykogenspeicher eines Sportlers aufgebraucht. Um sie wieder aufzufüllen, muss der Athlet die Geschwindigkeit berücksichtigen, mit der Kohlenhydrate in Blutzucker umgewandelt und zu den Muskeln transportiert werden. Die schnelle Auffüllung der Glykogenspeicher ist für den Leichtathleten, der viele Rennen in einem Meeting hat, von entscheidender Bedeutung.

Der Anstieg des Blutzuckerspiegels wird durch den glykämischen Index (GI) eines Lebensmittels angezeigt – je schneller und höher der Blutzucker ansteigt, desto höher ist der GI.

Lebensmittel mit hohem GI brauchen 1 bis 2 Stunden, um aufgenommen zu werden, und Lebensmittel mit niedrigem GI brauchen 3 bis 4 Stunden, um aufgenommen zu werden.

Studien haben gezeigt, dass die Aufnahme von Kohlenhydraten mit hohem GI (ca. 1 g pro kg Körper) innerhalb von 2 Stunden nach dem Training die Auffüllung der Glykogenspeicher und damit die Erholungszeit beschleunigt.

Die Glykogenspeicher halten im Ruhezustand (Schlaf) etwa 10 bis 12 Stunden, daher ist das Frühstück unerlässlich.

Das Essen von 5-6 Mahlzeiten oder Snacks pro Tag hilft dabei, die Glykogenspeicher und das Energieniveau zu maximieren, die Fettspeicherung zu minimieren und den Blutzucker- und Insulinspiegel zu stabilisieren.

Essen und Wettbewerb

Was du täglich isst, ist extrem wichtig für das Training. Ihre Ernährung beeinflusst, wie schnell und wie gut Sie Fortschritte machen und wie schnell Sie einen wettbewerbsfähigen Standard erreichen. Auf der Seite Ernährungstipps finden Sie einige allgemeine Ernährungstipps, die Ihnen helfen, Ihr Gewicht und Ihren Körperfettanteil zu kontrollieren.

Sobald Sie bereit sind, an Wettkämpfen teilzunehmen, haben Sie ein neues Anliegen: Ihre Wettkampfdiät.Ist es wichtig? Was solltest du vor deinem Wettkampf essen? Wann ist die beste Zeit zum Essen? Wie viel sollten Sie essen? Sollten Sie während der Veranstaltung essen? Und was kann man zwischen den Heats oder Matches essen? In diesem Bereich wurde viel geforscht und spezifische Ernährungsansätze können die Wettkampfleistung verbessern.

Was muss ich tun?

Berechnen Sie Ihren täglichen Grund- und Zusatzbedarf, überwachen Sie Ihre tägliche Aufnahme (insbesondere Ihre Kohlenhydrate) und passen Sie dann Ihre Ernährung an Ihren Tagesbedarf an. Eine ausgewogene Ernährung sollte Sie mit den erforderlichen Nährstoffen versorgen, muss jedoch überwacht werden. Der einfachste Weg, die „Energiebilanz“ zu überwachen, besteht darin, regelmäßig Ihr Gewicht zu überprüfen.

Schlüsselfaktoren in deiner Trainingsdiät

Jeden Tag drei Hauptmahlzeiten und zwei bis drei Snacks. Alle Mahlzeiten sollten sowohl Kohlenhydrate als auch Proteine ​​enthalten – 20 bis 30 Gramm Protein bei jeder Hauptmahlzeit und 10 bis 20 Gramm bei jedem Snack.

Die Kohlenhydratmenge variiert stark, hauptsächlich abhängig von Ihrer Arbeitsbelastung. Es kann im Bereich von 40 bis 60 Gramm für Hauptmahlzeiten und 20 bis 30 Gramm für Snacks liegen. Wenn Sie hart trainieren und möglicherweise mehrere tägliche Einheiten absolvieren, ist die Erholungsmahlzeit entscheidend. Nehmen Sie 1 g Kohlenhydrate pro kg Körpergewicht und etwa 30 g Protein zu sich. Trinken Sie direkt nach dem Training einen Drink (z. B. einen Erholungsdrink oder ein halbes Liter Magermilch) und eine Banane (diese liefert etwa 10 Gramm Protein und 30 Gramm Kohlenhydrate), gefolgt innerhalb von etwa 45 Minuten mit etwas reichhaltigerem Essen wie Bohnen auf Toast und Thunfisch.

Versuchen Sie immer, mindestens fünf Stück Obst pro Tag zu essen. Magermilch ist ein proteinreiches Lebensmittel und liefert wichtige Mineralien wie Kalzium und Phosphor.

Tabellen zur Lebensmittelzusammensetzung

Tabellen zur Nahrungszusammensetzung werden häufig verwendet, um die Nährstoff- und Energieaufnahme zu bewerten und Mahlzeiten zu planen. Die Zusammensetzung eines Lebensmittels kann stark variieren, unter anderem abhängig von der Pflanzen- oder Tierart, von den Wachstums- und Fütterungsbedingungen und bei einigen Lebensmitteln von der Frische. Tabellen basieren auf Durchschnittswerten mehrerer im Labor analysierter Proben und geben daher nur einen groben Anhaltspunkt.

Kostenloser Rechner

  • Kalorienrechner - eine kostenlose Microsoft Excel-Tabelle, die Sie herunterladen und auf Ihrem Computer verwenden können. Die Tabelle wird in ein neues Fenster geladen.

Verweise

  1. Dietary Guidelines for Americans 2010[www] Verfügbar unter: www.health.gov/dietaryguidelines/dga2010/DietaryGuidelines2010.pdf [Zugriff am 16. April 2013]
  2. Britischer Leichtathletikverband (1992) Senior Coach - Handbuch zur Coaching-Theorie. 3. Aufl. Reedprint Ltd, Windsor (Großbritannien). P. H1
  3. SADAVA, D. und ORIANS, G. (2000) Leben: Die Wissenschaft der Biologie. New York: W. H. Freeman und Co, S. 887.

Seitenangabe

Wenn Sie in Ihrer Arbeit Informationen von dieser Seite zitieren, lautet die Referenz für diese Seite:


Inhalt

Freie Fettsäuren können aufgrund ihrer negativen Ladung keine biologische Membran durchdringen. Freie Fettsäuren müssen die Zellmembran durch spezifische Transportproteine ​​wie das Fettsäuretransportprotein der SLC27-Familie passieren. [2] [3] [ fehlgeschlagene Überprüfung ] Im Zytosol angekommen, bringen die folgenden Prozesse Fettsäuren in die mitochondriale Matrix, so dass eine Beta-Oxidation stattfinden kann.

    katalysiert die Reaktion zwischen einer Fettsäure mit ATP, um ein Fettacyladenylat zu ergeben, plus anorganischem Pyrophosphat, das dann mit freiem Coenzym A reagiert, um einen Fettacyl-CoA-Ester und AMP zu ergeben.
  1. Wenn das Fettacyl-CoA eine lange Kette hat, muss das Carnitin-Shuttle verwendet werden:
    1. Acyl-CoA wird durch Carnitinpalmitoyltransferase I auf die Hydroxylgruppe von Carnitin übertragen, die sich auf den zytosolischen Flächen der äußeren und inneren mitochondrialen Membranen befindet.
    2. Acyl-Carnitin wird nach innen durch eine Carnitin-Acylcarnitin-Translocase transportiert, während ein Carnitin nach außen transportiert wird.
    3. Acyl-Carnitin wird durch die Carnitin-Palmitoyltransferase II, die sich auf der Innenseite der inneren Mitochondrienmembran befindet, wieder in Acyl-CoA umgewandelt. Das freigesetzte Carnitin wird zum Cytosol zurücktransportiert, während ein Acyl-Carnitin in die Matrix transportiert wird.

    Sobald sich die Fettsäure in der mitochondrialen Matrix befindet, erfolgt die Beta-Oxidation, indem in jedem Zyklus zwei Kohlenstoffe gespalten werden, um Acetyl-CoA zu bilden. Der Prozess besteht aus 4 Schritten.

    1. Eine langkettige Fettsäure wird dehydriert, um eine trans-Doppelbindung zwischen C2 und C3 zu bilden. Dies wird durch Acyl-CoA-Dehydrogenase katalysiert, um trans-Delta-2-Enoyl-CoA herzustellen. Es verwendet FAD als Elektronenakzeptor und wird zu FADH . reduziert2.
    2. Trans-Delta2-Enoyl-CoA wird an der Doppelbindung hydratisiert, um L-3-Hydroxyacyl-CoA durch Enoyl-CoA-Hydratase herzustellen.
    3. L-3-Hydroxyacyl-CoA wird erneut dehydriert, um 3-Ketoacyl-CoA durch 3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase zu erzeugen. Dieses Enzym verwendet NAD als Elektronenakzeptor. tritt zwischen C2 und C3 (Alpha- und Beta-Kohlenstoff) von 3-Ketoacyl-CoA auf. Das Thiolase-Enzym katalysiert die Reaktion, wenn ein neues Molekül von Coenzym A die Bindung durch nukleophilen Angriff auf C3 bricht. Dadurch werden die ersten beiden Kohlenstoffeinheiten als Acetyl-CoA und ein Fettacyl-CoA minus zwei Kohlenstoffe freigesetzt. Der Prozess wird fortgesetzt, bis alle Kohlenstoffe in der Fettsäure in Acetyl-CoA umgewandelt sind.

    Fettsäuren werden von den meisten Geweben im Körper oxidiert. Einige Gewebe wie die roten Blutkörperchen von Säugetieren (die keine Mitochondrien enthalten) [5] und Zellen des Zentralnervensystems verwenden jedoch keine Fettsäuren für ihren Energiebedarf [6], sondern verwenden stattdessen Kohlenhydrate (rote Blutkörperchen). Zellen und Neuronen) oder Ketonkörpern (nur Neuronen). [7] [6]

    Da viele Fettsäuren nicht vollständig gesättigt sind oder keine gerade Anzahl von Kohlenstoffen aufweisen, haben sich mehrere verschiedene Mechanismen entwickelt, die unten beschrieben werden.

    In den Mitochondrien findet jeder Zyklus der β-Oxidation, der eine Zwei-Kohlenstoff-Einheit (Acetyl-CoA) freisetzt, in einer Folge von vier Reaktionen statt:

    Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis die gesamte Kette in Acetyl-CoA-Einheiten gespalten ist. Der letzte Zyklus produziert zwei separate Acetyl-CoAs anstelle von einem Acyl-CoA und einem Acetyl-CoA. Bei jedem Zyklus wird die Acyl-CoA-Einheit um zwei Kohlenstoffatome verkürzt. Gleichzeitig wird ein Molekül FADH2, NADH und Acetyl-CoA werden gebildet.

    Im Allgemeinen finden sich Fettsäuren mit einer ungeraden Kohlenstoffzahl in den Lipiden von Pflanzen und einigen Meeresorganismen. Viele Wiederkäuer bilden bei der Fermentation von Kohlenhydraten im Pansen eine große Menge an 3-Kohlenstoffpropionat. [8] Langkettige Fettsäuren mit einer ungeraden Anzahl von Kohlenstoffatomen kommen vor allem in Fett und Milch von Wiederkäuern vor. [9]

    Ketten mit ungerader Kohlenstoffzahl werden auf die gleiche Weise oxidiert wie geradzahlige Ketten, aber die Endprodukte sind Propionyl-CoA und Acetyl-CoA

    Propionyl-CoA wird zunächst unter Verwendung eines Bicarbonat-Ions zum D-Stereoisomer von Methylmalonyl-CoA in einer Reaktion carboxyliert, an der ein Biotin-Cofaktor, ATP, und das Enzym Propionyl-CoA-Carboxylase beteiligt sind. Der Kohlenstoff des Bicarbonat-Ions wird dem mittleren Kohlenstoff von Propionyl-CoA hinzugefügt, wodurch ein D-Methylmalonyl-CoA gebildet wird. Die D-Konformation wird jedoch durch Methylmalonyl-CoA-Epimerase enzymatisch in die L-Konformation umgewandelt, dann erfolgt eine intramolekulare Umlagerung, die durch Methylmalonyl-CoA-Mutase katalysiert wird (benötigt B12 als Coenzym), um Succinyl-CoA zu bilden. Das gebildete Succinyl-CoA kann dann in den Zitronensäurezyklus eintreten.

    Während Acetyl-CoA jedoch durch Kondensation mit einem vorhandenen Oxalacetatmolekül in den Zitronensäurezyklus eintritt, tritt Succinyl-CoA als eigenständiges Prinzip in den Zyklus ein. Somit trägt das Succinat nur zur Population der zirkulierenden Moleküle im Zyklus bei und unterliegt keiner Nettometabolisierung, während es sich darin befindet. Wenn diese Infusion von Zwischenprodukten des Zitronensäurezyklus den kataplerotischen Bedarf übersteigt (z. B. für die Aspartat- oder Glutamatsynthese), können einige von ihnen über die Phosphoenolpyruvatcarboxykinase in den Gluconeogeneseweg in Leber und Niere extrahiert und in freie Glukose umgewandelt werden. [10]

    Die β-Oxidation von ungesättigten Fettsäuren stellt ein Problem dar, da die Lage einer cis-Bindung die Bildung einer trans-Δ 2 -Bindung verhindern kann. Diese Situationen werden von zwei zusätzlichen Enzymen gehandhabt, Enoyl-CoA-Isomerase oder 2,4-Dienoyl-CoA-Reduktase.

    Unabhängig von der Konformation der Kohlenwasserstoffkette erfolgt die β-Oxidation normalerweise, bis das Acyl-CoA (wegen der Anwesenheit einer Doppelbindung) kein geeignetes Substrat für die Acyl-CoA-Dehydrogenase oder Enoyl-CoA-Hydratase ist:

    • Wenn das Acyl-CoA a . enthält cis-Δ 3-Bindung, dann cis-Δ 3 -Enoyl-CoA-Isomerase wandelt die Bindung in a . um trans-Δ 2 Bond, bei dem es sich um ein normales Substrat handelt.
    • Wenn das Acyl-CoA a . enthält cis-Δ 4 Doppelbindung, dann ergibt seine Dehydrierung eine 2,4-Dienoyl-Zwischenstufe, die kein Substrat für die Enoyl-CoA-Hydratase ist. Das Enzym 2,4-Dienoyl-CoA-Reduktase reduziert jedoch das Zwischenprodukt mit NADPH zu trans-Δ 3 -Enoyl-CoA. Wie im obigen Fall wird diese Verbindung durch die 3,2-Enoyl-CoA-Isomerase in ein geeignetes Zwischenprodukt umgewandelt.
    • Ungerade nummeriert Doppelbindungen werden von der Isomerase gehandhabt.
    • Gerade nummeriert Doppelbindungen durch die Reduktase (die eine ungerade Doppelbindung erzeugt)

    Fettsäureoxidation tritt auch in Peroxisomen auf, wenn die Fettsäureketten zu lang sind, um von den Mitochondrien verarbeitet zu werden. In Peroxisomen werden die gleichen Enzyme wie in der mitochondrialen Matrix verwendet und Acetyl-CoA gebildet. Es wird angenommen, dass sehr langkettige (größer als C-22) Fettsäuren, verzweigte Fettsäuren, [11] einige Prostaglandine und Leukotriene [12] eine anfängliche Oxidation in Peroxisomen durchlaufen, bis Octanoyl-CoA gebildet wird, an welchem ​​Punkt es einer mitochondrialen Oxidation unterliegt . [13]

    Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass die Oxidation in Peroxisomen nicht an die ATP-Synthese gekoppelt ist. Stattdessen werden die Hochpotentialelektronen auf O . übertragen2, was H2Ö2. Es erzeugt jedoch Wärme. Das Enzym Katalase, das hauptsächlich in Peroxisomen und dem Zytosol von Erythrozyten (und manchmal auch in Mitochondrien [14]) vorkommt, wandelt das Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff um.

    Die peroxisomale β-Oxidation erfordert auch Enzyme, die für das Peroxisom und für sehr lange Fettsäuren spezifisch sind. Es gibt vier Hauptunterschiede zwischen den Enzymen, die für die mitochondriale und die peroxisomale β-Oxidation verwendet werden:

    1. Das im dritten Oxidationsschritt gebildete NADH kann im Peroxisom nicht reoxidiert werden, so dass reduzierende Äquivalente in das Zytosol exportiert werden.
    2. Die β-Oxidation im Peroxisom erfordert die Verwendung einer peroxisomalen Carnitinacyltransferase (anstelle der von den Mitochondrien verwendeten Carnitinacyltransferase I und II) zum Transport der aktivierten Acylgruppe in die Mitochondrien zum weiteren Abbau.
    3. Der erste Oxidationsschritt im Peroxisom wird durch das Enzym Acyl-CoA-Oxidase katalysiert.
    4. Die bei der peroxisomalen β-Oxidation verwendete β-Ketothiolase weist eine veränderte Substratspezifität auf, die sich von der mitochondrialen β-Ketothiolase unterscheidet.

    Die peroxisomale Oxidation wird durch eine fettreiche Ernährung und die Verabreichung von hypolipidämischen Medikamenten wie Clofibrat induziert.

    Die ATP-Ausbeute für jeden Oxidationszyklus beträgt theoretisch eine maximale Ausbeute von 17, da NADH 3 ATP produziert, FADH2 produziert 2 ATP und eine volle Rotation von Acetyl-CoA im Zitronensäurezyklus produziert 12 ATP. [ Zitat benötigt ] In der Praxis liegt sie für einen vollständigen Oxidationszyklus näher bei 14 ATP, da die theoretische Ausbeute nicht erreicht wird - sie liegt im Allgemeinen näher bei 2,5 ATP pro produziertem NADH-Molekül, 1,5 ATP für jedes FADH2 Molekül produziert und dies entspricht 10 ATP pro Zyklus des TCA [ Zitat benötigt ] [15] [16] (entsprechend dem P/O-Verhältnis), aufgegliedert wie folgt:

    Quelle ATP Gesamt
    1 FADH2 x 1,5 ATP = 1,5 ATP (theoretisch 2 ATP) [ Zitat benötigt ] [15]
    1 NADH x 2,5 ATP = 2,5 ATP (theoretisch 3 ATP) [ Zitat benötigt ] [15]
    1 Acetyl-CoA x 10 ATP = 10 ATP (theoretisch 12 ATP) [ Zitat benötigt ] [16]
    GESAMT = 14 ATP

    Für ein geradzahliges gesättigtes Fett (C2n), sind n - 1 Oxidationen erforderlich, und der abschließende Prozess ergibt ein zusätzliches Acetyl-CoA. Außerdem gehen bei der Aktivierung der Fettsäure zwei Äquivalente ATP verloren. Daher kann die ATP-Gesamtausbeute wie folgt angegeben werden:

    (n - 1) * 14 + 10 - 2 = Gesamt-ATP [17]

    Die ATP-Ausbeute von Palmitat (C16, n = 16) ist:

    In Tabellenform dargestellt:

    Quelle ATP Gesamt
    7 FADH2 x 1,5 ATP = 10,5 ATP
    7 NADH x 2,5 ATP = 17,5 ATP
    8 Acetyl-CoA x 10 ATP = 80 ATP
    Aktivierung = -2 ATP
    NETZ = 106 ATP

    Bei einem ungeraden gesättigten Fett (C2n). 4 ATP). Außerdem gehen bei der Aktivierung der Fettsäure zwei Äquivalente ATP verloren. Daher kann die ATP-Gesamtausbeute wie folgt angegeben werden:

    (0,5 n - 1,5) * 14 - 2 = Gesamt-ATP

    Die ATP-Ausbeute von Margarinsäure (C17, n = 17) ist:

    Für Quellen, die die oben beschriebenen größeren ATP-Produktionszahlen verwenden, wäre die Summe 129 ATP = <(8-1)*17+12-2>Äquivalente pro Palmitat.

    Die Beta-Oxidation von ungesättigten Fettsäuren verändert die ATP-Ausbeute aufgrund des Bedarfs von zwei möglichen zusätzlichen Enzymen.

    Die Reaktionen der Beta-Oxidation und ein Teil des Zitronensäurezyklus weisen strukturelle Ähnlichkeiten in drei von vier Reaktionen der Beta-Oxidation auf: der Oxidation durch FAD, der Hydratation und der Oxidation durch NAD + . Jedes Enzym dieser Stoffwechselwege weist strukturelle Ähnlichkeit auf. [ Zitat benötigt ]

    Es gibt mindestens 25 Enzyme und spezifische Transportproteine ​​im β-Oxidationsweg. [18] Von diesen wurden 18 als angeborene Stoffwechselstörungen mit Erkrankungen des Menschen in Verbindung gebracht.


    Thermoregulierung

    Wie hoch Ihre Temperatur während des Trainings ansteigt, hängt nicht nur davon ab, wie viel Wärme Ihre Muskeln produzieren, sondern auch davon, wie schnell Ihr Körper Wärme verliert. Bei Kälte verliert Ihr Körper schnell Wärme. Bei heißem, feuchtem Wetter ist Ihr Körper weniger in der Lage, überschüssige Wärme abzuleiten, was eine Überhitzung zu einem größeren Risiko macht. Ein Anstieg der Kerntemperatur auf über 104 Grad Fahrenheit kann zu einem lebensbedrohlichen Hitzschlag führen, daher verfügt Ihr Körper über eine Reihe von Mechanismen, um Ihre Kerntemperatur auch während eines anstrengenden Trainings in relativ engen Grenzen zu halten.


    Unterschied zwischen kcal und cal

    Größe von kcal und cal

    Eine kcal oder Kilokalorie ist 1000-mal größer als eine Kalorie. Also 1 kcal = 1000 Kalorien.

    Energie in kcal und cal

    Kilokalorie ist die Energie, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 kg Wasser um 1 ° C zu erhöhen, während Kalorien die Energie ist, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 g Wasser um 1 ° C bei einer Atmosphäre zu erhöhen.

    Lebensmittelkalorien

    Die Kilokalorie wird auch als Nahrungs- oder Nahrungskalorie bezeichnet und als Kalorie dargestellt, während die traditionelle Kalorie normalerweise nicht als Nahrungs- oder Nahrungskalorie verwendet wird.

    Lebensmitteletiketten

    Lebensmitteletiketten in einigen Ländern verwenden tatsächlich kcal, obwohl es als Kalorie bezeichnet wird. Die Kalorien sind nicht die gleichen wie die Kalorien.

    Metrisches Äquivalent

    Das metrische Äquivalent der Kalorien ist das Joule (4,184), während für die Kilokalorie das metrische Äquivalent das Kilojoule (ebenfalls 4,184) ist.


    Schau das Video: Die Fehling-Probe - Nachweis von Aldehyden (Kann 2022).