Kohlenhydrate | Teil 1

Die Grundlagen
der Kohlenhydrate

Auf einen Blick:

Was sind Kohlenhydrate überhaupt? Wir erarbeiten uns zuerst einige biologische Grundlagen und verschaffen uns einen Überblick. Anschließend gehen wir die wichtigsten kohlenhydratreichen Grundnahrungsmittel der Reihe nach durch. Zum Schluss beleuchten wir die Rolle des Zuckers in der Ernährung und klären den wichtigen Unterschied zwischen Traubenzucker und Fruchtzucker, der später noch sehr wichtig wird.

Kohlenhydrate | Teil 1

Die Grundlagen
der Kohlenhydrate

Auf einen Blick

Was sind Kohlenhydrate überhaupt? Wir erarbeiten uns zuerst einige biologische Grundlagen und verschaffen uns einen Überblick. Anschließend gehen wir die wichtigsten kohlenhydratreichen Grundnahrungsmittel der Reihe nach durch. Zum Schluss beleuchten wir die Rolle des Zuckers in der Ernährung und klären den wichtigen Unterschied zwischen Traubenzucker und Fruchtzucker, der später noch sehr wichtig wird.
Wenn du in der Natur spazieren gehst, bist du umringt von Kohlenhydraten. Denn die Kohlenhydrate sind erst einmal nichts anderes als die Grundbausteine aller Pflanzen. Egal ob Gras, Blätter oder Holz: Alles ist zum größten Teil aus Kohlenhydraten aufgebaut.

Um so ein Kohlenhydrat herzustellen, braucht eine Pflanze nur drei Dinge: Luft, Wasser und Licht. Aus der Luft gewinnt sie das Kohlenstoffdioxid (CO₂). Das Wasser wird über die Wurzeln aufgenommen. Beide Stoffe werden jetzt zu einem Kohlenhydrat zusammengeschweißt. Das Sonnenlicht wird dabei als Energiequelle angezapft. Der ganze Vorgang nennt sich Photosynthese.

Das Endprodukt der Photosynthese ist der Traubenzucker (Glucose). Traubenzucker ist das häufigste und wichtigste Kohlenhydrat, welches in der Natur vorkommt. Die Energie, welche für seine Herstellung eingesetzt wurde, bleibt im Traubenzucker gespeichert. Daher hat sich so ziemlich alles Leben am Anfang um den Traubenzucker herum als Energiequelle entwickelt.

Auch im menschlichen Körper spielt der Traubenzucker eine zentrale Rolle. Jede Zelle unseres Körpers kann Traubenzucker zu Energie verbrennen. Manche Zellen sind sogar ausschließlich auf ihn als Energiequelle angewiesen. Daher darf uns der Traubenzucker im Blut (Blutzuckerspiegel) auch niemals ausgehen.

Wenn Traubenzucker in einer Zelle abgebaut wird, zerlegen wir ihn wieder in seine Bestandteile. Es entsteht Kohlenstoffdioxid, welches wir ausatmen, und Wasser, welches wir über die Nieren ausscheiden. Auch die gespeicherte Energie wird wieder freigesetzt, welche wir für unseren eigenen Energiebedarf nutzen können.

Der Traubenzucker hat eine weitere wichtige Eigenschaft, die man sich merken muss: Man kann ihn miteinander verbinden. Hat man es mit einem einzelnen Traubenzuckermolekül zu tun, spricht man von einem Einfachzucker. Nimmt man zwei Einfachzucker und verbindet sie, erhält man einen Zweifachzucker. Eine längere Traubenzuckerkette nennt man dann einfach nur noch Mehrfachzucker.
Der meiste Traubenzucker, der in der Natur vorkommt, ist in solchen Mehrfachzuckern enthalten. So gut wie jede Pflanze stellt das Baumaterial für ihre Zellen und Fasern aus langen Traubenzuckerketten her. Dabei wird der Traubenzucker möglichst fest verknotet, damit er kaum wieder aufzuspalten ist. Daher ist das meiste Pflanzenmaterial, wie Gras oder Blätter, für den Menschen auch schwer bis gar nicht zu verdauen.

Es gibt aber eine Ausnahme: Pflanzen können Traubenzucker auch als Energiereserve speichern. Dazu wird der Traubenzucker wieder zu einer langen Kette aufgebaut. Doch diesmal wird eine Verbindungsart benutzt, die sich leicht wieder auftrennen lässt, um schnell wieder an den Traubenzucker heran zu kommen. Diese leicht spaltbaren Traubenzuckerketten nennen wir Stärke.

Es gibt aber nur wenige Pflanzen, die größere Mengen an Stärke aufbauen. Vor allem passiert das in den Samen der Pflanzen. Da aus einem Samen erst noch eine selbstversorgende Pflanze werden muss, bekommt er einen ordentlichen Vorschuss an energiereicher Stärke spendiert, aber auch an Eiweiß, Fetten, Vitaminen und Mineralien.

Daher haben sich im Laufe der Geschichte vor allem die stärkereichen Pflanzensamen zum Rückgrat unserer Ernährung entwickelt und stellen unsere wichtigste Quelle für Kohlenhydrate dar. Darüber hinaus gibt es auch noch einige Wurzeln und Knollen, in denen größere Mengen an Stärke gespeichert wird. Gehen wir jetzt einmal kurz die wichtigsten stärkereichen Grundnahrungsmittel der Reihe nach durch.

Getreide

Die weltweit größte und wichtigste Quelle für Stärke sind die Getreidesamen. Dazu zählen vor allem die klassischen Brotgetreidesorten wie Weizen, Roggen und Gerste. Zur Getreidefamilie gehören aber auch der Hafer, der Mais und der Reis, sowie noch viele weitere Getreidesorten, wie zum Beispiel die Hirse, die aber hierzulande weniger üblich ist.

Übrigens ist die Stärke in roher Form für den Menschen kaum verdaulich. Rohe Stärke kann man sich wie kleine, harte Kügelchen vorstellen, die aus langen Traubenzuckerketten zusammengepresst sind. Unsere Verdauung ist kaum dazu in der Lage, an den Traubenzucker in dieser kompakten Form heranzukommen. Man muss die rohe Stärke erst einmal mit Hitze und Wasser zum Quellen bringen, damit die Traubenzuckerketten auseinander getrieben werden und sich locker verteilen. Genau aus diesem Grund hat sich der Mensch verschiedene Zubereitungstechniken für stärkereiche Lebensmittel einfallen lassen.

Beim Brot werden die stärkereichen Getreidesamen zu einem feinen Mehl vermahlen, das anschließend mit Wasser zu einem Teig verknetet wird. Die Klebereiweiße, die vor allem im Weizen reichlich enthalten sind, erlauben die Herstellung eines geschmeidigen Teiges, der sehr gut zusammenhält. Außerdem kann er die Luftbläschen festhalten, die bei der Teiggärung entstehen, was dafür sorgt, dass der Teig aufgehen kann. Das ist die Voraussetzung, um gutes Brot zu backen. Außerdem kann man aus dem Mehl auch trockene Teigwaren, wie Nudeln, herstellen, die sich lange Zeit lagern lassen und erst hinterher im Wasser gegart werden.

Übrigens können die Klebereiweiße in Weizen, Roggen und Gerste bei manchen Menschen zu Beschwerden führen. Daher besprechen wir dieses Thema noch ganz ausführlich in der Artikelreihe zu den Eiweißen. Jetzt interessieren uns aber erst einmal nur die Kohlenhydrate im Getreide. Weitere Getreidesorten, die bei uns eine große Rolle spielen, sind wie gesagt der Hafer, der Mais und der Reis.

Der Hafer ist eine besonders nahrhafte und reichhaltige Getreideart. Da er aber so gut wie keine Klebereiweiße besitzt, eignet er sich auch nicht für die Teigherstellung. Die Haferkörner werden stattdessen heiß gedämpft und platt gewalzt, und dann anschließend als Haferflocken angeboten. Haferflocken kann man zum Beispiel einfach als Müsli essen oder einen Frühstücksbrei (Porridge) daraus kochen.

Den Mais kann man praktisch wie ein Gemüse zubereiten. Die getrockneten Körner werden aber auch zu Grieß und Mehl verarbeitet, aus denen man zum Beispiel einen schnittfesten Maisbrei (Polenta) kochen kann.

Auch der Reis ist sehr nährstoffreich. Er wird in Wasser gekocht, um die Stärke zu garen. Je nach Sorte bleibt das Reiskorn dabei eher fest (Langkornreis) oder wird weich und cremig (Rundkornreis).

BLICKPUNKT: Reis und Schwermetalle. Der Naturreis ist ein wunderbar nahrhaftes und uraltes Grundnahrungsmittel. Leider macht ihm aber die zunehmende Umweltverschmutzung zu schaffen. In vielen Teilen der Erde wird das Grundwasser verstärkt mit giftigen Schwermetallen wie dem Arsen belastet. Da die Reispflanze nun größtenteils im Wasser wächst, kann sie beträchtliche Mengen an Arsen aufnehmen und speichern. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) schlägt mittlerweile Alarm und rät von dem häufigen Verzehr von Reisprodukten ab. In vielen Lebensmitteltests weisen Reisprodukte inzwischen sehr hohe Arsenwerte auf, vom Bio-Naturreis bis hin zur Reiswaffel. Auch in jüngsten Untersuchungen an Menschen, die sehr viel Reis essen, konnte man deutlich höhere Arsenwerte im Blut feststellen. Daher müssen wir den Reis nun wohl zu den Lebensmitteln zählen, die man nicht mehr uneingeschränkt empfehlen kann. Letzten Endes kommt es aber auf das Anbaugebiet und auch die Reissorte an. Ich empfehle dazu aktuelle Produkttests im Auge zu behalten (zum Beispiel Ökotest).

Hülsenfrüchte

Als Hülsenfrüchte werden die stärkereichen Samen der sogenannten Leguminosen bezeichnet. Dazu zählen die vielen Sorten der Bohnen, Linsen und Erbsen. Streng genommen gehört auch die Erdnuss in diese Pflanzenfamilie.
Hülsenfrüchte sind äußerst nährstoffreich und gelten als besonders gesund. In vielen Kulturen, in denen die Menschen ein besonders hohes Lebensalter erreichen, stehen Hülsenfrüchte regelmäßig auf dem Speiseplan.

Man kann Hülsenfrüchte in vielen Sorten als getrocknete Samen kaufen. Dann muss man sie aber meistens mehrere Stunden in Wasser einweichen lassen oder sehr lange kochen. Wer es etwas schneller mag, kann genauso gut auf Konserven zurückgreifen, in denen die Hülsenfrüchte schon vorgegart sind. Grüne Erbsen kann man darüber hinaus auch sehr praktisch als Tiefkühlware kaufen.

Wurzeln und Knollen

Neben den Pflanzensamen gibt es noch einige Wurzeln und Knollen, in denen größere Mengen an Stärke gespeichert wird. Bei uns sind vor allem die Kartoffel und die Süßkartoffel beliebt, die aber botanisch nicht viel miteinander zu tun haben.

Die Kartoffel hat sich in Europa schnell zu einem wichtigen Grundnahrungsmittel entwickelt. Sie hat ein für den Menschen sehr günstiges Nährstoffprofil. Darüber hinaus lässt sie sich in der Küche sehr vielseitig verwenden. Ihre Kocheigenschaften hängen vor allem vom Stärkegehalt der Sorte ab. Kartoffeln, die eher viel Stärke enthalten, zerfallen nach dem Kochen (mehlig kochend). Dagegen behalten Kartoffeln mit einem niedrigen Stärkegehalt eine feste Form (fest kochend).

Die Süßkartoffel ist etwas teurer. Dafür steht sie aber auch auf der Liste der nährstoffreichsten Lebensmittel ganz weit oben und gilt als besonders gesund. Sie hat einen herzhaft süßlichen Geschmack und lässt sich ebenfalls sehr vielseitig zubereiten.

Raffinierte Kohlenhydrate

Unter der Raffination von Lebensmitteln versteht man die starke Verarbeitung und Verfeinerung von Lebensmitteln. Ein gutes Beispiel für raffinierte Kohlenhydrate ist das feine Weißmehl. Hier nimmt man das volle Getreidekorn und entfernt dessen schützende Randschichten. Diese Randschichten bestehen aus groben Pflanzenfasern, die für den Menschen unverdaulich sind. Daher werden sie auch als sogenannte Ballaststoffe bezeichnet.

Allerdings spielen diese Ballaststoffe bei der Verdauung der Stärke eine wichtige Rolle! Sie verlangsamen den Abbau der Stärke zu freiem Traubenzucker. Dadurch kann der Traubenzucker gleichmäßig in das Blut gelangen, was den Blutzuckerspiegel nur mäßig belastet. Darüber hinaus befinden sich in den Randschichten auch der Großteil der Vitamine und Mineralien, die jetzt verstärkt verloren gehen.

Durch das Entfernen der Ballaststoffe wird nun der Stärkekörper des Getreidekorns freigelegt. Dieser wird zu einem Pulver zermahlen und zu Weißmehl verarbeitet. Damit lässt sich anschließend sehr feines Weißbrot und Gebäck herstellen.

Wenn ich im Laufe dieses Kurses von raffinierten Kohlenhydraten spreche, dann sind damit also nicht die natürlichen kohlenhydratreichen Grundnahrungsmittel wie Vollkorngetreide, Hülsenfrüchte und Kartoffeln gemeint, sondern stark verarbeitete Lebensmittel und Fertigprodukte. Du kannst dabei zum Beispiel an Brötchen, Toastbrot, Kuchen und Kekse denken oder auch an Pizza, Pommes und Kartoffelchips sowie an Kristallzucker, Süßigkeiten und Softdrinks.

Fruchtzucker

Es gibt noch einen weiteren Einfachzucker, den wir neben dem Traubenzucker kennen müssen: Den Fruchtzucker (Fructose). Den Fruchtzucker erkennt man sofort an seinem süßen Geschmack, da er doppelt so süß schmeckt wie reiner Traubenzucker. In der Natur kommt er eher selten vor. Man findet ihn vor allem in reifen Früchten.
Der Fruchtzucker ist aber auch in vielen anderen süß schmeckenden Dingen enthalten, wie zum Beispiel im Bienenhonig oder im Agavensaft. Jedenfalls hat er mengenmäßig nie eine besonders große Rolle in der Ernährung des Menschen gespielt. Daher gibt es kaum eine Zelle im Körper, die etwas mit ihm anfangen könnte. Tatsächlich ist nur die Leber (unser zentrales Stoffwechselorgan) dazu in der Lage, den Fruchtzucker aus dem Blut aufzunehmen und ihn in etwas Brauchbares umzuwandeln.

Dennoch hat der Mensch eine große Vorliebe für den süßen Geschmack entwickelt. In der Natur gibt es so gut wie nichts, was süß schmeckt und für uns giftig wäre. Gleichzeitig wird uns schnell verfügbare Energie signalisiert, die wir zum Beispiel in der Steinzeit gut gebrauchen konnten. Im Laufe der Geschichte hat der Mensch nun damit begonnen, Fruchtzucker im großen Stil herzustellen. Um das besser zu erklären, geht es jetzt um den süßen Stoff, den wir eigentlich meinen, wenn wir von “Zucker” reden.

Eine kurze Geschichte des Zuckers

Wir alle kennen und lieben ihn: Den weißen, süßen Kristallzucker. Er hat viele Namen: Zum Beispiel Haushaltszucker, Zuckerraffinade, Industriezucker, Rübenzucker, Rohrzucker oder einfach nur Zucker. Sein chemischer Name ist Saccharose. Letzten Endes haben wir es beim Kristallzucker immer mit einem Zweifachzucker zu tun, der aus einem Teil Traubenzucker und einem Teil Fruchtzucker besteht.
Der erste Kristallzucker wurde im frühen Mittelalter aus dem Zuckerrohr hergestellt. Das Zuckerrohr ist eine Graspflanze, die größere Mengen Zucker aufbauen kann. Um an den Zucker heranzukommen, zerkleinert man die Pflanze und wäscht den Zucker mit Wasser heraus. Anschließend lässt man ihn wieder trocknen, wobei er Zuckerkristalle bildet.

Das Zuckerrohr gilt lange Zeit als äußerst rar und kostbar. Doch als man dann in der Kolonialzeit ideale Anbaubedingungen für das Zuckerrohr in Mittel- und Südamerika entdeckt, entstehen rasch erste Plantagen. Nun stellt man den braunen Rohrzucker im immer größeren Umfang her, der in Europa heiß begehrt wird.

Im späten 18. Jahrhundert entdeckt man dann die Bedeutung der heimischen Zuckerrübe für die Zuckergewinnung (Rübenzucker). Schon bald nimmt die erste Zuckerfabrik ihre Arbeit auf und los geht es mit der industriellen Zuckerproduktion. Dadurch wird der Zucker nun auch für die ganze Bevölkerung langsam bezahlbar und gehört schon bald in jeden gutbürgerlichen Haushalt. Er gilt aber immer noch als eine Besonderheit, mit der sparsam umgegangen wird.

In der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts erleben wir dann aber eine dramatische Veränderung unserer Lebensmittelwelt. Die industrielle Massenfertigung von billigen Lebensmitteln gewinnt an Bedeutung. Das wird vor allem durch den massiven Ausbau der Landwirtschaft hin zu Großbetrieben, sowie durch neue Konservierungstechniken vorangetrieben. Im gleichen Zuge schießen Supermärkte und Fast-Food-Ketten aus dem Boden. Der Zucker wird immer billiger und findet seinen Weg in immer mehr Fertigprodukte (vor allem in Getränke), wodurch der Zuckerkonsum enorm steigt.

In den 70er Jahren entwickeln japanische Wissenschaftler ein chemisches Verfahren, mit dem man Zucker sogar aus Mais(!) gewinnen kann, welcher in den USA inzwischen in gigantischen Ausmaßen angebaut wird. Das Endprodukt ist ein Zuckersirup, der unter dem Namen High Fructose Corn Sirup (Hoch Fructose-haltiger Maissirup) bekannt ist. Dieser HFCS ist (genauso wie gewöhnlicher Kristallzucker) nichts anderes als ein Gemisch aus Traubenzucker und Fruchtzucker. Allerdings ist er dreimal billiger in der Herstellung!

Vor allem in den USA beginnt man nun damit, den Kristallzucker in großen Umfang durch HFCS zu ersetzen. Und da er so günstig ist, werden auch viele herkömmliche Lebensmittel und Fertigprodukte damit angereichert, um den Geschmack zu steigern. Wenn man heute in den USA einkaufen geht, hat man eine Auswahl von über 600.000 Lebensmittelartikeln. In mehr als 80% davon ist zugesetzter Zucker, oft in Form von HFCS, enthalten.

Unser Zuckerkonsum ist also im Laufe der Geschichte stetig gestiegen. Um 1850 nahm ein Mensch hierzulande gerade mal 8 g Zucker am Tag auf. Heute sind es im Durchschnitt schon über 100 g am Tag! Am meisten haben dazu gezuckerte Getränke, Fertigprodukte und Fast Food beigetragen.

Und warum ist das jetzt eigentlich alles so wichtig? Zucker ist doch nichts anderes als leere Kalorien und im schlimmsten Fall schlecht für die Zähne, oder?

Das wurde jedenfalls lange Zeit behauptet. Heute stellt sich allerdings heraus, dass der Zucker eine wichtige Rolle bei vielen Zivilisationskrankheiten spielt, die uns heute plagen, wie Übergewicht und Diabetes. Daher werden wir später noch ganz ausführlich auf den Zucker zu sprechen kommen.

Behalte am besten erst einmal im Hinterkopf, dass Traubenzucker und Fruchtzucker zwei ganz unterschiedliche Kohlenhydrate sind. Denn sie werden ganz anders im Körper verstoffwechselt: Traubenzucker kann von jeder Zelle im Körper aufgenommen und zu Energie verbrannt werden. Dagegen landet der Fruchtzucker immer in der Leber und kann nur dort abgebaut werden.

Im nächsten Artikel schauen wir uns die Verdauung und den Stoffwechsel der Kohlenhydrate genauer an. Diese Grundlagen werden wir dann im Anschluss brauchen, um zu verstehen, was dort alles schief gehen kann.