Wenn Menschen über die Ernährung sprechen, dann ist es gebräuchlich, die unterschiedlichen Nährstoffe, die Menschen zu sich nehmen, in zwei grobe Kategorien einzuteilen:
- Makronährstoffe: Nährstoffe, die in großen Mengen konsumiert werden (’macro’ = groß)
- Mikronährstoffe: Nährstoffe, die in geringen Mengen konsumiert werden (’micro’ = klein)
Ich werde außerdem annehmen, dass der Leser seine Nährstoffe über die Nahrung zuführt und dass diese Nährstoffe über den Mund in den Körper gelangen. Bestimmte Nährstoffe können auch per Infusion verabreicht werden, doch so etwas geschieht für gewöhnlich im Krankenhaus (manchmal werden jedoch auch Sportler mit intravenös zugeführter Flüssigkeit und Kohlenhydraten rehydriert und mit Kohlenhydraten aufgeladen) und ich werde annehmen, dass der Leser dies nicht tut. preview
Verdauungseffizient und der Stuhl
Ganz offensichtlich muss alles, was man isst, den Prozess des Kauens, des Schluckens und der Verdauung im Magen durchlaufen. Dort geschehen eine ganze Menge unterschiedlicher Dinge, wenn die Nährstoffe bis zum einen oder anderen Grad aufgebrochen werden. Und sie werden entweder absorbiert (sie bewegen sich in bestimmte Zellen, um in den Blutkreislauf oder – im Fall von Nahrungsfetten – in das lymphatische System freigesetzt zu werden) oder nicht.Nährstoffe, die nicht im Magen absorbiert werden, bewegen sich weiter in den Darm, wo sie in einigen Fällen (z.B. bestimmte Ballaststoffe) von speziellen Bakterien verdaut werden und als kurzkettige Fettsäuren in den Blutkreislauf gelangen. Dies wird in einem gesonderten Artikel – "Fiber – It’s Nature’s Broom" – näher beschrieben.
Nährstoffe, die diesen Bereich passieren, kommen schließlich am anderen Ende in den Ausscheidungen wieder zum Vorschein und wir müssen über diese nicht mehr viele Worte verlieren. Ich möchte in diesem Zusammenhang lediglich anmerken, dass die Verdauungseffizienz beim Menschen im Allgemeinen sehr hoch ist. Fette werden mit einer Effizienz von 97% absorbiert (d.h. wenn man 100 Gramm Fett isst, dann wird der Körper 97 Gramm hiervon absorbieren), tierische Proteinquellen werden zu 90 – 95% absorbiert, pflanzliche Proteinquellen können im 80% Bereich liegen und Kohlenhydrate variieren abhängig von ihrer Form, ihrem Ballaststoffgehalt und weiteren Faktoren drastisch. Doch in den meisten Fällen – mit der Ausnahme von ballaststoffreichen Nahrungsmitteln – verliert man nicht viele Kalorien über den Stuhl.
Ich möchte anmerken, nachdem ich bereits mehr über die Ausscheidungen gesagt habe, als an diesem Punkt notwendig war, dass es geringfügige Unterschiede zu geben gibt (basierend auf den im Darm vorhandenen Bakterien), wenn es darum geht, wie effizient Individuen Kalorien aus ihrer Nahrung absorbieren, doch diese Unterschiede liegt nur im Bereich von vielleicht 100 kcal pro Tag zwischen den Personen mit der besten im Vergleich zu den Personen mit der schlechtesten Absorption. Natürlich gelten all diese Kommentare im Fall spezifischer Krankheiten, bei denen es zu einer Nährstoff Malabsorption kommt, nicht, doch hierauf werde ich an dieser Stelle nicht weiter eingehen. Ich gehe davon aus, dass alle Leser über einen normal funktionierenden Verdauungstrakt verfügen.
Die Schicksale der verzehrten Nährstoffe: Oxidation oder Speicherung
Was geschieht nun, nachdem die Nährstoffe durch den Magen und den Darm in den Körper gelangt sind? Grob gesagt gibt es für Nährstoffe an diesem Punkt zwei primäre Schicksale, welche Oxidation und Speicherung sind. Ein drittes, das ich zumindest erwähnen sollte, ist, dass unter bestimmten Bedingungen Nährstoffe in gewisser Weise im Blutkreislauf verbleiben und dort entweder Probleme verursachen oder schließlich über den Urin ausgeschieden werden. Abgesehen von unterschiedlichen pathologischen Zuständen (z.B. fortgeschrittene Diabetes, bei der Glukose in großen Mengen über den Urin verloren gehen), ist die Ausscheidung über den Urin generell minimal und nahezu insignifikant und ich werde an dieser Stelle nicht weiter darauf eingehen.Oxidation bezieht sich ganz einfach auf die direkte Verbrennung von Energieträgern zum Zweck der Energiegewinnung. Dies kann in der Leber, der Skelettmuskulatur und an ein paar anderen Orten geschehen und alle 4 Makronährstoffe können streng genommen nach dem Verzehr eine Oxidation durchlaufen. Fettsäuren aus verzehrten Nahrungsfetten können also zur Energieproduktion verwendet werden und Kohlenhydrate können verbrannt werden. Eine wenig bekannte Tatsache ist, dass unter normalen Umständen die Hälfte allen über die Nahrung zugeführten Proteins in der Leber im Rahmen eines Prozesses namens Desaminierung verstoffwechselt wird, wobei etwas hiervon ganz einfach zum Zweck der Energiegewinnung verbrannt wird.
Die Speicherung sollte recht klar sein und die Nährstoffe (mit der Ausnahme von Alkohol) können im Körper zum Zweck der späteren Verwendung gespeichert werden. Kohlenhydrate können in Form von Glykogen in der Leber oder in den Muskeln gespeichert werden und unter selten vorkommenden Umständen können sie auch in Fett umgewandelt werden, welches anschließend gespeichert wird. Nahrungsfett wird entweder in den Fettzellen oder in Form von als intra-muskulären Triglyzeriden (IMTG) innerhalb der Muskeln gespeichert werden. Unter bestimmten pathologischen Umständen wird Fett an Orten gespeichert, an denen es nicht gespeichert werden sollte, was als ektopische Fettspeicherung bezeichnet wird. Im eigentlichen Sinn gibt es keinen echten Speicher für Nahrungsprotein, auch wenn die bei der Proteinverdauung entstehenden Aminosäuren verwendet werden, um unterschiedliche Proteine und Hormone im Körper herzustellen. Die Skelettmuskulatur ist im Grunde genommen ein Speicher für Protein im Körper. Es gibt im Körper jedoch keinen Speicher für Alkohol.
Dies ist der Übergang zur einzigen wirklichen Aussage, die ich in diesem Artikel tätigen werde: wie sich herausstellt, ist die Größe des Speichers für einen Nährstoff im Körper umgekehrt proportional zur Neigung des Körpers diesen Nährstoff nach dem Verzehr zu oxidieren. Dies ist insbesondere im Bezug auf die Größe des Speichers relativ zur Menge des täglich konsumierten Makronährstoffs, wahr.
Etwas klarer ausgedrückt, gilt: je besser die Fähigkeit des Körpers ist, einen gegebenen Nährstoff zu speichern, desto weniger neigt der Körper dazu, die Oxidation dieses Nährstoffs nach dem Verzehr zu verändern/ zu erhöhen. Umgekehrt gilt: je kleiner der Speicher für einen gegeben Nährstoff im Körper ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass der Körper diesen Nährstoff nach dem Verzehr oxidiert. Ich habe die Implikationen hiervon in der Tabelle unten dargestellt und werde danach Kommentare über spezifische Nährstoffe abgeben.
| Nährstoff | Größe des Speichers relative zu täglichen Zufuhr | Erhöhung der Oxidation aufgrund des Verzehrs |
|---|---|---|
| Fett | Sehr groß | Niedrig |
| Kohlenhydrate | Etwa genauso groß | Hoch |
| Protein | Moderat | Moderat |
| Alkohol | Nicht vorhanden | Perfekt |
Fett
Die Fettspeicher des Körpers sind praktisch unbeschränkt, wie uns Personen, die 450 Kilo wiegen (und 70-80% Körperfett aufweisen) bewiesen haben. Selbst ein relativ schlanker Mann mit 81 Kilo und 12% Körperfett trägt etwa 10 Kilo Fettgewebe mit sich herum. Jedes Pfund hiervon (ca. 454 Gramm) enthält etwa 400 Gramm tatsächlich gespeichertes Fett, was bedeutet, was etwa 8,5 Kilo tatsächlich im Körper gespeichertes Fett bedeutet. Wenn man dies mit der relativ hohen täglichen Zufuhr von vielleicht 100 bis 150 Gramm pro Tag vergleicht, dann wird man sehen, dass der Körperspeicher für Fett sehr viel größer ausfällt, als das, was man an Fett pro Tag zu sich nimmt. Und der Körperfettanteil liegt bei den meisten Menschen nicht nur bei 12%.Meistens hat das verzehrte Nahrungsfett so gut wie keinen Einfluss auf die Fettverbrennung im Körper, was anders ausgedrückt bedeutet, dass der Körper die Fettoxidation nicht erhöht, wenn man Fett isst. Eine Ausnahme kommt dann zum Tragen, wenn absolut massive Mengen an Fett (wie 80g) auf einmal verzehrt werden, doch selbst dann ist die Wirkung nur recht gering. Stattdessen ist die Menge der verzehrten Kohlenhydrate der primäre Regulator der Oxidation von Nahrungsfetten.
Kohlenhydrate
Bei Kohlenhydraten befindet sich die Kapazität der Speicher des Körpers in der Nähe der täglichen Kohlenhydratzufuhr. Eine normale, nicht Kohlenhydrate ladende Person, kann 300 bis 400 Gramm Muskelglykogen, weitere 50 Gramm Leberglykogen und etwa 10 Gramm freie Glukose im Blutkreislauf speichern. Gehen wir also von 350 bis 450 Gramm Kohlenhydraten als groben Durchschnitt aus. Bei einer relativ normalen Ernährung mit 2700 kcal pro Tag isst eine Person, wenn sie sich an die "empfohlenen" 60% Kohlenhydrate hält, etwa 400 Gramm. Das ist in etwa die Menge, die bereits im Körper gespeichert ist.Aus diesem Grund ist der Körper extrem gut darin, die Kohlenhydratoxidation abhängig von der Kohlenhydratzufuhr zu modulieren. Wenn man mehr Kohlenhydrate isst, dann verbrennt man mehr Kohlenhydrate (man speichert auch mehr in Form von Glykogen). Wenn man weniger Kohlehydrate zu sich nimmt, dann verbrennt man weniger Kohlenhydrate (und die Glykogenspiegel sinken). Dies geschieht aus einer Reihe von Gründen, zu denen Veränderungen der Insulinspiegel (Fruktose erhöht z.B. die Insulinspiegel nicht, weshalb sie die Kohlenhydratoxidation nicht steigert) und die Substratverfügbarkeit gehören. Und wie sich herausstellt, steht die Fettoxidation im Grunde genommen in inverser Beziehung zur Kohlenhydratoxidation.
Wenn man mehr Kohlenhydrate isst, verbrennt man also mehr Kohlenhydrate und weniger Fett. Wenn man weniger Kohlenhydrate isst, verbrennt man weniger Kohlenhydrate und mehr Fett. Und man sollte jetzt nicht zu der voreiligen Schlussfolgerung kommen, dass kohlenhydratarme Diäten bezüglich des Fettabbaus überlegen sind, da kohlenhydratarme Diäten auch reicher an Fett sind (ganz allgemein gesehen). Man verbrennt dann zwar mehr Fett, isst aber gleichzeitig auch mehr Fett. Doch das ist ein Thema, das ich nicht nur bereits zuvor angesprochen habe, sonder auch in einem zukünftigen Artikel mit diesem Artikel als Hintergrundinformation besprechen werde.
Protein
Die Proteinspeicher des Körpers (an dieser Stelle sei nochmals angemerkt, dass es sich nicht um "echte" Speicher im Sinn von Körperfett oder Glykogen handelt) liegen bei vielleicht 10 bis 15 Kilo, wenn man alles zusammenzählt. Dieser Wert ist im Vergleich zur durchschnittlichen täglichen Proteinzufuhr recht hoch. Die tägliche empfohlene Proteinzufuhr liegt bei 50 bis 60 Gramm für eine Durchschnittsperson und selbst Personen, die 200 bis 300 Gramm Protein pro Tag zu sich nehmen, essen weitaus weniger, als gespeichert ist. Das ist der Grund dafür, dass die Rate der Proteinoxidation sich mit der Proteinzufuhr verändern kann.Wie ich bereits weiter oben erwähnt habe, ist es eine unterbewertete Tatsache, dass etwa die Hälfte alles verzehrten Proteins in der Leber verstoffwechselt wird (Details hierzu finden sich in "The Protein Book"). Ein Teil hiervon wird oxidiert, während ein anderer Teil hiervon in andere Dinge (inklusive Glukose und Ketone) zur Verwendung an anderen Orten umgewandelt wird. Doch die Proteinoxidationsrate verändert sich in Reaktion auf die Proteinzufuhr. Wenn die Proteinzufuhr steigt, dann steigt auch die Proteinoxidation, wenn die Proteinzufuhr sinkt, dann sinkt auch die Proteinoxidation. Diese Veränderungen treten nicht sofort ein (wie es bei Kohlenhydraten mehr oder weniger der Fall ist) und es dauert 3 bis 9 Tage, bis dies geschieht. Die Fehlinterpretation dieses Prozesses hat zu einigen seltsamen Ideen, wie der zyklischen Proteinzufuhr (Protein Cycling) geführt.
Doch dies erklärt auch ein anderes wichtiges Thema im Zusammenhang mit Protein, das mit der Geschwindigkeit der Verdauung zusammenhängt. Frühe Studien – inklusive der häufig zitierten Studie mit Whey und Casein von Boirie – kamen zu der Schlussfolgerung, dass schnell verdauliche Proteine in größerem Umfang zum Zweck der Energiegewinnung verbrannt werden, als dies bei langsamer verdaulichem Protein der Fall ist. Da der Körper nichts hat, wo er die schnell eintreffenden Aminosäuren speichern kann, verbrennt er diese ganz einfach zum Zweck der Energiegewinnung. Dies ist – in Zusammenhang mit Unterschieden beim Handling (z.B. die Tatsache, dass schnelle Proteine vom Darm absorbiert werden, wie dies im Artikel "Casein Hydrolysate and Anabolic Hormones and Growth – Research Review" beschrieben wird) – einer der Hauptgründe dafür, dass langsamer verdauliche Proteine ausnahmslos zu einer besseren Proteineinbehaltung im Körper führen – es gelangt nicht nur mehr in den Blutkreislauf, sondern es wird auch weniger zum Zweck der Energiegewinnung verbrannt.
Alkohol
Und zu guter Letzt gibt es, wie bereits angemerkt wurde, absolute keinen Speicher für Alkohol im Körper. Effektiv wird Alkohol als eine Art stoffwechseltechnisches Toxin oder Gift für den Körper angesehen. Und dies bedeutet, dass die Alkoholoxidation zu 100% perfekt ist, was bedeutet, dass der Körper effektiv alles in seiner Macht stehende tun wird, um den Alkohol los zu werden, was in einer Erhöhung der Alkoholoxidation auf ein Maximum (was bedeutet, dass die Oxidation anderer, mit dem Alkohol zusammen konsumierter Nährstoffe reduziert wird) resultiert, so dass der Alkohol abgebaut werden kann.Ich fordere den Leser dazu auf, nichts in den obigen Abschnitt hineinzulesen und sich nicht zu Schlussfolgerungen verleiten zu lassen, wie Alkohol im Bezug auf irgendetwas in die Ernährung passen könnte. Alkohol ist unter den Nährstoffen eine Kuriosität mit scheinbar widersprüchlichen Wirkungen. Ich werde dies in einem zukünftigen Artikel detailliert betrachten. Für den Augenblick sollte der Leser das oben gesagte nur als eine wichtige Hintergrundinformation ansehen.
Zusammenfassung
Und das war es auch schon. Nach dem Verzehr und der Verdauung haben Nährstoffe zwei primäre Schicksale im Körper, welche Oxidation (Verbrennung) und Speicherung (zur späteren Verwendung) sind. Und wie sich herausstellt, steht die Neigung des Körpers, einen bestimmten Nährstoff zu speichern oder zu verbrennen, in direktem Zusammenhang mit der Größe des Speichers für diesen Nährstoff im Körper relativ zur täglichen Zufuhr. Im Fall von Nahrungsfett, bei dem das gespeicherte Fett die tägliche Zufuhr um ein Vielfaches übersteigt, neigt der Körper dazu, zugeführte Fette zu speichern und nur sehr wenig hiervon zu verbrennen. Die Fettzufuhr per se hat nur eine sehr geringe Auswirkung auf die Fettoxidationsrate.Die Rate der Fettoxidation steht stattdessen mit der Kohlenhydratzufuhr in Verbindung, da der Körper dazu in der Lage ist, die Kohlenhydratoxidation präzise anhand der Veränderungen der Kohlenhydratzufuhr zu verändern. Wenn man mehr Kohlenhydrate isst, dann verbrennt man auch mehr Kohlenhydrate (und weniger Fett). Wenn man weniger Kohlenhydrate isst, dann verbrennt man weniger Kohlenhydrate (und mehr Fett).
Protein liegt irgendwo in der Mitte. Die Oxidation kann relativ zur Zufuhr steigen oder sinken, doch es dauert 3 bis 9 Tage, bis diese Wirkung eintritt. Zum Schluss ist da noch der Alkohol, für den es im Körper keinen Speicher gibt. Die Alkoholoxidation wird 100% Vorrang vor allem anderen haben, was konsumiert wurde, haben. Ich werde die Implikationen hiervon in einem Artikel über Alkohol genauer betrachten (und seine recht schizoiden Wirkungen auf Körpergewicht und Körperkomposition in einem späteren Artikel).