Lerntext Nahrung

Roland Heynkes, 22.12.2016

Auf dieser Seite sammle ich, was man laut Lehrplänen und nach meiner Einschätzung zum Thema Nahrung wissen sollte.

Gliederung

	wichtige Fachbegriffe zum Thema Nahrung im Zusammenhang
	Wofür wir unsere Nährstoffe nutzen
	Ballaststoffe
	Strukturen unserer Makronährstoffe
	Vitamine und Mineralstoffe

Immer im Bezug auf eine bestimmte Spezies bezeichnet man als Nährstoffe alle organischen und anorganischen Stoffe, die von dieser Spezies aufgenommen werden müssen, um sie mit Baustoffen und wenn nötig auch mit Energie zu versorgen. Nährstoffe eines Lebewesens sind also die Stoffe, von denen es sich ernährt, weil es aus ihnen seine Energie gewinnt oder sie als Bausteine für seinen Aufbau und die Aufrechterhaltung seiner Lebensvorgänge braucht. Pflanzen können mittels Fotosynthese die Strahlungsenergie des Lichts nutzen und brauchen deshalb keine energiereichen Nährstoffe. Die Pflanzennährstoffe sind daher nur Kohlenstoffdioxid, Wasser und Mineralstoffe. Auch Tiere und Pilze benötigen Wasser und Mineralstoffe, zusätzlich aber auch noch energiereiche Nährstoffe.

Bei den Nährstoffen des Menschen unterscheidet man zwischen den großen Makronährstoffen und den kleinen Mikronährstoffen. Oder man unterscheidet zwischen in großen Mengen aufgenommenen Makronährstoffen und nur in kleinen Mengen benötigten Mikronährstoffen. Zu unseren Makronährstoffen gehören nach beiden Auffassungen Kohlenhydrate (Stärke und Zucker), Lipide (Fette und Cholesterin) sowie Proteine (Eiweiße). Unsere Mikronährstoffe sind Mineralstoffe und Vitamine. Nur in sehr geringen Mengen benötigte Mineralstoffe nennt man auch Spurenelemente. Wasser und Sauerstoff werden von einigen Naturwissenschaftlern zu den Nährstoffen gezählt, von anderen jedoch nicht. Betrachtet man sie als Nährstoff, dann gehören sie von der Größe her zu den Mikronährstoffen, mengenmäßig jedoch zu den Makronährstoffen.

Roland Heynkes, CC BY-SA 3.0

Mineralstoffe sind lebensnotwendige anorganische Nährstoffe, die der Organismus nicht selbst herstellen kann und die deshalb mit der Nahrung aufgenommen werden müssen. Es gibt auch Ernährungswissenschaftler und Biologielehrer ohne ausreichende chemische Bildung, die einfach statt des Begriffs Mineralstoffe den nicht wirklich passenden Begriff Mineralsalze verwenden. Mineralsalze sind aber alle anorganischen Salze, also auch die Salze, die für die Ernährung von Lebewesen überflüssig und schon gar nicht lebensnotwendig sind. Noch dilettantischer ist die auch im Fernsehen häufig zu hörende Bezeichnung Mineralien, denn Mineralien sind normalerweise durch geologische Prozesse gebildete Kristalle mit einheitlicher Kristall-Struktur aus nur einem chemischen Element oder einer normalerweise anorganisch-chemischen Verbindung. Beispiele für Minerale sind Eisen- oder Goldklumpen, Diamanten oder Quarzsand und Eis (aus Wasser), aber keine Flüssigkeiten und keine darin gelösten Ionen.

Vitamine sind für Menschen lebensnotwendige organisch-chemische Verbindungen, die unser Körper nicht selbst herstellen kann und deshalb aus der Nahrung gewinnen muss. Für eine ausreichende Versorgung mit Vitaminen reicht eine abwechslungsreiche Ernährung. Eine Überversorgung kann auch schädlich sein. Eine Ausnahme ist das sogenannte Vitamin D, das unser Körper entgegen der Definition selbst herstellen kann, wenn ausreichend UV-Licht auf unsere Haut trifft. Vitamin D wird daher von vielen Fachleuten nicht mehr als echtes Vitamin angesehen. Viele Vitamine zerfallen, wenn sie Licht oder Wärme ausgesetzt werden.

Während wir die Mikronährstoffe direkt nutzen können, müssen wir die Makronährstoffe erst noch verdauen. Verdauung bedeutet, dass ein Lebewesen größere Nahrungsbestandteile (Nährstoffe) in deren kleinere, nutzbare Einheiten zerlegt. So können wir beispielsweise in unserem Körper keine Schweine- oder Rinder-Eiweiße gebrauchen, weil wir aus menschlichen Eiweißen bestehen. Darum zerlegen wir in unserem aus Mund, Speiseröhre, Magen, Dünndarm und Dickdarm bestehenden Verdauungstrakt die fremden Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, Eiweiße sowie Fette und andere Lipide in Bausteine, aus denen wir dann unsere eigenen Biomoleküle aufbauen.

Proteine sind Polymere aus den Monomeren Aminosäuren. Peptide sind Ketten aus bis zu 100 Aminosäuren. DNA und RNA sind Nukleinsäure-Polymere aus Monomeren, die Nukleotide heißen. Polysaccharide wie Zellulose, Stärke und Glycogen sind polymere Kohlenhydrate und bestehen aus Zucker-Monomeren, den Monosacchariden. Fette bestehen aus dem Alkohol Glyzerin und drei daran hängenden Fettsäuren. Sie sind also keine Polymere, weil sie nicht aus vielen gleichartigen Monomeren zusammengesetzt sind.

Makromoleküle sind sehr große Moleküle mit mindestens der tausendfachen Masse eines Wasserstoffatoms. Zu den Makromolekülen im menschlichen Körper und seiner Nahrung zählen die Nukleinsäuren DNA und RNA, die Proteine und die Polysaccharide (Vielfachzucker). Die größten Fette, die zu den Lipiden gehören, erreichen ebenfalls diese Größe.

Monomere nennt man die Bausteine (z.B. Aminosäuren), aus denen Polymere wie die Proteine aufgebaut sind.

Polymere wie Nukleinsäuren, Proteine oder Polysaccharide sind Makromoleküle, die aus langen Ketten von Monomeren zusammengesetzt sind.

Nahrungsmittel nennt man bei Menschen das, was man bei anderen Tierarten Futter nennt. Es sind die für uns essbaren Teile von Pflanzen, Tieren und Pilzen.

Grundnahrungsmittel nennt man die Nahrungsmittel, mit denen eine menschliche Gesellschaft im wesentlichen ihre Grundversorgung mit den Makronährstoffen sicherstellt.

Nahrung nennt man all das, was wir essen und trinken, um uns zu ernähren. Dazu gehören zusätzlich zu den Nahrungsmitteln auch die Getränke und außer den Nährstoffen auch die Ballaststoffe.

Lebensmittel umfassen die Nahrung plus Genussmittel einschließlich Alkohol, aber ohne Tabakprodukte und andere Drogen.

Die folgende Tabelle soll die wichtigsten Fachbegriffe im Zusammenhang mit den Biopolymeren übersichtlich zusammenfassen.

Wie die in der Tabelle erwähnten Monomere und Lipide aussehen, zeigt der Lerntext Biomoleküle.

Unsere wichtigsten Energielieferanten sind die mit menschlichen Enzymen verdaubaren Zucker und größeren Kohlenhydrate, weil wir sie in großen Mengen essen und hauptsächlich zur Energiegewinnung nutzen. Wir gewinnen daraus etwa 4 Kilokalorien pro Gramm.

Aus der chemischen Energie von Fetten gewinnen wir pro Gramm knapp 9,3 Kilokalorien, sofern wir ihre Bestandteile nicht für den Aufbau unserer eigenen Fette benötigen. Die Fette besitzen also einen doppelt so hohen Energiegehalt wie Kohlenhydrate, aber wir nutzen nur einen Teil dieser Energie.

Auch aus Eiweißen könnten wir gut 4 Kilokalorien pro Gramm gewinnen. Eiweiße und die aus ihnen gewonnenen Aminosäuren werden aber im menschlichen Organismus kaum zur Energiegewinnung genutzt. Gleichzeitig machen Eiweiße besonders schnell satt. Darum hilft Eiweiß-reiche Nahrung beim Abnehmen. Wir nutzen Eiweiße fast nur für den Aufbau unserer Zellen.

Die unter anderem deswegen wenig aussagekräftigen Brennwertangaben auf den Verpackungen von Lebensmitteln werden bestimmt, indem eine bestimmte Menge eines Nährstoffes in einem Ofen verbrannt und die dabei entstehende Wärme gemessen wird. Natürlich sind Menschen keine Öfen und Menschen unterscheiden sich deutlich hinsichtlich der Energiemengen, die sie aus Nährstoffen gewinnen können.

Mit Haaren, Hautschuppen, Schleimhautzellen und verschiedenen Körperflüssigkeiten verlieren wir ständig Substanz, die durch Zellteilung und Zell-Wachstum ersetzt werden muss. Während Motoren ausschließlich die im Treibstoff gespeicherte chemische Energie nutzen, gewinnen wir deshalb aus einem kleinen Teil unserer Nahrung auch Baustoffe für unser Wachstum, zur Erneuerung und für Reparaturen unserer Körper.

Wir erhalten einige Grundbausteine (essenzielle Aminosäuren und Fettsäuren) unserer Makromoleküle Proteine und Fette bzw. Lipide, indem wir die Makromoleküle anderer Lebewesen in deren Bausteine zerlegen.

Auch unsere Mikronährstoffe Wasser, Mineralstoffe und Vitamine nutzen wir nicht zur Aufnahme chemischer Energie, sondern direkt oder leicht verändert als Stoffe für verschiedenste Aufgaben in unserem Organismus.

Der mengenmäßig wichtigste unserer Mikronährstoffe ist das Wasser. Die üblichen, meistens übertriebenen Mengenangaben sind aber nicht sinnvoll, weil die zusätzlich zu den Nahrungsmitteln durch Trinken aufzunehmende Flüssigkeitsmenge situationsabhängig und von Mensch zu Mensch extrem unterschiedlich ist. Wieviel wir trinken sollten, sagen uns daher sinnvollerweise keine konkreten Empfehlungen, sondern unser Durst.

Ballaststoffe wie das Kohlenhydrat Zellulose sind hauptsächlich in pflanzlichen Nahrungsmitteln wie Gemüse, Obst und Vollkornprodukten vorkommende Bestandteile unserer Nahrung, die wir mit unseren menschlichen Enzymen nicht verdauen können. Ihr Name kommt daher, dass man sie früher für nutzlosen Ballast hielt. Sie schützen uns aber vor Verdauungsproblemen und einigen Krankheiten. Heute wissen wir, dass eine Ernährung mit wenig Ballaststoffen zu einem stark verarmten Mikrobiom führt. Manche Menschen können sie mit Hilfe bestimmter Darm-Bakterien sogar als Nährstoffe nutzen. Ballaststoffe quellen in den Verdauungsorganen auf. Das bedeutet, dass sie in Magen und Darm viel Platz einnehmen. Dadurch regen sie die Muskulatur sowie die Drüsen von Magen und Darm zu verstärkter Tätigkeit an und fördern die Verdauung. Indem sie den Magen füllen, machen sie auch viel schneller satt als Nahrungsmittel wie Schokolade, die viel Energie auf engem Raum enthalten.

Roland Heynkes, CC BY-SA 3.0

Die Strukturen unserer Makronährstoffe kann man sich im Lerntext Biomoleküle ansehen.

Besonders viele Vitamine und Mineralstoffe gibt es in Salat, Gemüse, Obst und Vollkornprodukten, aber auch in Milch, Fleisch und Eiern. Vitamin-Mangel vermeidet man am besten mit abwechslungsreicher (ausgewogener) Ernährung und nicht mit Vitamin-Tabletten, die nach neueren Studien das Leben eher verkürzen. Fastentage führen nicht zu Vitaminmangel, weil Menschen im Überschuss aufgenommene Vitamine speichern und bei kurzfristigem Mangel aus den Speichern freisetzen können.

Vitamine haben im menschlichen Organismus viele wichtige Aufgaben und können von ihm gar nicht oder nur unzureichend selbst hergestellt werden. Es haben sich aber auch einige wissenschaftlich nicht haltbare Mythen wie die vom Immunsystem-stimulierenden Vitamin C oder Vitaminen als vermeintlich auch im Körper wirksamen Radikalfängern in vielen Köpfen und Büchern festgesetzt.

Während Mineralstoffe als anorganisch-chemische Verbindungen oder Ionen sehr stabil sind, handelt es sich bei den Vitaminen um hitze- und teilweise auch lichtempfindliche organisch-chemische Verbindungen. Deshalb werden Lebensmittel mit hohem Vitamin-Gehalt oft durch dunkle Verpackungen vor Licht geschützt und sollen nicht zu intensiv erhitzt werden.

Wir brauchen Mineralstoffe nur in geringen Mengen. Wir nehmen sie in gelöster Form in unseren Körper auf. Das heißt, sie sind aufgelöst in Wasser. Das muss aber kein Mineralwasser sein, denn in Wasser gelöste Mineralstoffe sind häufig in Obst und Gemüse enthalten. Wasser ist also in Nahrungsmitteln enthalten, aber zusätzlich brauchen wir auch Getränke.

Relativ hoch ist unser Verbrauch von Kalzium (Calcium) für den Aufbau und die Stabilität unserer Knochen und Zähne sowie für die Arbeit unserer Muskeln. Besonders viel Kalzium enthalten Milch und Milchprodukte. Eisen nehmen wir bekanntlich mit Fleisch und Fisch auf, aber auch Vegetarier bekommen davon genug aus pflanzlicher Nahrung. Wichtige Mineralstoffe sind auch die Alkalimetalle Natrium und Kalium, das Erdalkalimetall Magnesium sowie die Nichtmetalle Phosphor, Schwefel und Chlor. Nur als Spurenelemente brauchen wir die in größeren Mengen giftigen Elemente Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Kupfer, Zink, Arsen, Selen, Molybdän, Zinn und Iod.

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