Ernährung des Menschen

Prof. Dr. Ibrahim Elmadfa ist Professor am Institut für Ernährungswissenschaften der Universität Wien.Forschungsschwerpunkte: verschiedene Aspekte der Ernährungsphysiologie, Erfassung und Dokumentation des Ernährungs- und Gesundheitszustands.

Prof. Dr. Claus Leitzmann (em.) lehrte an der Universität Gießen. 1998 wurde er emeritiert. 2010 gründete er, mit dem Initiator Markus Keller, in Gießen das Institut für alternative und nachhaltige Ernährung und ist dort als wissenschaftlicher Mentor tätig.

Vorwort13
Abkürzungsverzeichnis15
1 Allgemeine Aspekte der Ernährung
1.1 Das Studium der Ernährungswissenschaft19
1.2 Die Entwicklung der Ernährung des Menschen21
1.3 Historischer Überblick zur Ernährungswissenschaft23
1.3.1 Atmung und Energiewechsel24
1.3.2 Verdauung und Absorption26
1.3.3 Proteine und essenzielle Aminosäuren27
1.3.4 Anorganische Nährstoffe28
1.3.5 Vitamine28
1.3.6 Essenzielle Fettsäuren29
1.4 Weitere Aspekte in der Ernährungsforschung30
2 Physiologische Grundlagen der Ernährung
2.1 Körperzusammensetzung32
2.1.1 Entwicklung der Bestimmungsmethoden und Kompartimentmodelle32
2.1.2 Chemische Analyse33
2.1.3 Körperkomponenten33
2.1.4 Bestimmung einzelner Körperkomponenten35
2.1.5 Anthropometrie36
2.1.6 Elektrische Konduktivitätsmethoden40
2.1.7 Weitere Methoden zur Bestimmung der Körperzusammensetzung41
2.1.8 Biochemische Parameter42
2.2 Verdauung und Absorption44
2.2.1 Allgemeines44
2.2.2 Mund44
2.2.3 Magen44
2.2.4 Dünndarm45
2.2.5 Kolon50
2.3 Regulation der Nahrungsaufnahme und des Wasserhaushalts51
2.3.1 Regulation der Nahrungsaufnahme51
2.3.2 Sensorische Funktionen des Magen-Darm-Trakts51
2.3.3 Die Rolle der Nährstoffe als metabolische Signale53
2.3.4 Gastrointestinale Hormone und Botenstoffe54
2.3.5 Kontrolle über die Körperenergievorräte56
2.3.6 Orosensorik58
2.3.7 Zentralnervöse Signalverarbeitung und Steuerung der Nahrungsaufnahme: Hunger und Sättigung59
2.3.8 Neuropeptide, Neurotransmitter und Neurohormone60
2.3.9 Kognitive Einflüsse auf die Nahrungszufuhr: Das Belohnungssystem61
2.3.10 Wasserhaushalt62
2.3.11 Flüssigkeitsbilanz63
2.3.12 Richtwerte für die Zufuhr von Trinkflüssigkeit66
2.3.13 Regulation des Wasserhaushalts67
2.3.14 Störungen des Wasser- und Elektrolythaushalts71
2.3.15 Physiologie des Durstes72
2.3.16 Säure-Basen-Haushalt74
2.4 Ernährungsstatus und Nährstoffbedarf79
2.4.1 Einflussfaktoren auf den Nährstoffbedarf81
2.4.2 Grundlagen zur Bestimmung des Nährstoffbedarfs85
2.4.3 Möglichkeiten zur Messung und Schätzung des Nährstoffbedarfs87
2.4.4 Empfehlungen für die Nährstoffzufuhr89
2.4.5 Die Empfehlungen der Nährstoffzufuhr in Form der Nährstoffdichte92
2.4.6 Weiterführende Überlegungen zu den nährstoffbasierten Zufuhrempfehlungen und zur Bedeutung der Ernährung in der Gesundheitsförderung93
2.4.7 Erfassung des Lebensmittelverzehrs95
2.4.8 Ermittlung des Ernährungszustandes101
2.5 Ernährung und Darmflora107
2.5.1 Zusammensetzung und Verteilung der Mikroflora im Verdauungstrakt107
2.5.2 Einfluss der Ernährung auf die gastrointestinale Mikroflora108
2.5.3 Bedeutung der intestinalen Mikroflora für die Entstehung von Erkrankungen (Krebs, Infektionen)110
2.6 Ernährung und Immunsystem112
2.6.1 Allgemeines112
2.6.2 Grundlagen des Immunsystems112
2.6.3 Immunologische Bedeutung des Gastrointestinaltraktes115
2.6.4 Einflüsse einzelner Nährstoffe auf das Immunsystem115
2.6.5 Kohlenhydrate, Vitamine und Mineralstoffe117
2.6.6 Besonderheiten in der frühen Kindheit und im Alter121
2.7 Exkurs in Ernährung und Genetik (Nutrigenomics bzw. Nutrigenetics)121
2.7.1 Die Regulation der Genexpression durch Nährstoffe und weitere Lebensmittelinhaltsstoffe122
2.7.2 Genetische Determinanten der Nährstoffverwertung und des Nährstoffbedarfs127
2.7.3 Epigenetische Mechanismen127
2.7.4 Genetischer Hintergrund ernährungsassoziierter Erkrankungen129
3 Energie liefernde Nahrungsbestandteile (Hauptnährstoffe)
3.1 Nahrungsenergie132
3.1.1 Historische Entwicklung der Energiewechselforschung132
3.1.2 Formen der Energie133
3.1.3 Energiegehalt der Lebensmittel134
3.1.4 Messung des Energieverbrauchs136
3.1.5 Energiebedarf141
3.1.6 Energiebilanz145
3.2 Fette (Lipide, Lipoide) und Cholesterin149
3.2.1 Chemischer Aufbau der Lipide149
3.2.2 Merkmale und Einteilung der Fettsäuren150
3.2.3 Fettsäuremuster in Nahrungsfetten155
3.2.4 Biosynthese der Fettsäuren156
3.2.5 Verdauung, Absorption und Transport der Fette und Fettsäuren159
3.2.6 Abbau der Fettsäuren164
3.2.7 Biologische Funktionen der Lipide169
3.2.8 Die komplexen Lipide171
3.2.9 Sterine174
3.2.10 Versteckte Fette und mangelnde Fettzufuhr177
3.2.11 Bedarf an Fett und essenziellen Fettsäuren179
3.3 Kohlenhydrate181
3.3.1 Allgemeines181
3.3.2 Chemische Zusammensetzung, Einteilung und Vorkommen182
3.3.3 Verdauung und Absorption der Kohlenhydrate188
3.3.4 Verwertung der Kohlenhydrate im Körper189
3.3.5 Der Blutglukosespiegel (Blutzuckerspiegel)192
3.3.6 Weitere Wirkungen der Kohlenhydrate196
3.4 Ballaststoffe201
3.4.1 Allgemeines201
3.4.2 Natürliche und isolierte Ballaststoffe202
3.5 Proteine211
3.5.1 Aufbau, Klassifizierung und Vorkommen von Proteinen211
3.5.2 Die Bausteine der Proteine: Die Aminosäuren212
3.5.3 Funktionen der Proteine216
3.5.4 Verdauung, Absorption und Transport217
3.5.5 Protein-Turnover220
3.5.6 Protein- und Aminosäurestoffwechsel222
3.5.7 Stickstoffausscheidung und Stickstoffbilanz224
3.5.8 Proteinqualität226
3.5.9 Einflussfaktoren auf die Aminosäurenverfügbarkeit in Proteinen231
3.5.10 Bedarf an Aminosäuren und Protein233
3.6 Alkohol (Ethanol)238
3.6.1 Absorption, Verteilung und Abbau238
3.6.2 Vorgänge des Alkoholstoffwechsels240
3.6.3 Alkohol als Nahrungsmittel?241
3.6.4 Alkoholkonsum – Nutzen und Risiko242
3.7 Das Fasten und der Hungerstoffwechsel244
3.7.1 Allgemeines244
3.7.2 Physiologie des Fastens245
3.7.3 Veränderungen im Organstoffwechsel246
3.7.4 Fasten als therapeutische Maßnahme252
4 Mineralstoffe: Mengen- und Spurenelemente
4.1 Allgemeine Aspekte255
4.1.1 Basis der Unterscheidung von Mengen- und Spurenelementen im Körper255
4.1.2 Funktionen der Mengenelemente257
4.1.3 Funktionen der Spurenelemente260
4.1.4 Bedarf, Bioverfügbarkeit und homöostatische Regulation262
4.1.5 Toxizität267
4.1.6 Bestimmungsmethoden267
4.2 Mengenelemente268
4.2.1 Natrium268
4.2.2 Chlor/Chlorid272
4.2.3 Kalium274
4.2.4 Calcium276
4.2.5 Phosphor287
4.2.6 Schwefel292
4.2.7 Magnesium293
4.3 Spurenelemente300
4.3.1 Eisen300
4.3.2 Jod307
4.3.3 Fluor312
4.3.4 Zink314
4.3.5 Kupfer321
4.3.6 Cobalt325
4.3.7 Mangan327
4.3.8 Selen329
4.3.9 Strontium335
4.3.10 Molybdän336
4.3.11 Lithium338
4.3.12 Bor339
4.3.13 Zinn340
4.3.14 Vanadium341
4.3.15 Nickel342
4.3.16 Silicium343
4.3.17 Aluminium345
4.3.18 Chrom346
4.4 Toxische Spurenelemente351
4.4.1 Allgemeine Aspekte351
4.4.2 Blei351
4.4.3 Cadmium352
4.4.4 Quecksilber353
4.4.5 Arsen355
5 Vitamine
5.1 Allgemeine Aspekte357
5.1.1 Einteilung und Wirkungen357
5.1.2 Vitaminmangel363
5.1.3 Vitaminbestimmungsmethoden368
5.1.4 Bedeutung der Vitamine im Radikalstoffwechsel371
5.1.5 Vitamine und Krebs373
5.2 Fettlösliche Vitamine376
5.2.1 Vitamin A, Retinoide und Carotinoide376
5.2.2 Vitamin D389
5.2.3 Vitamin E400
5.2.4 Vitamin K414
5.2.5 Ubichinone (Coenzym Q)423
5.3 Wasserlösliche Vitamine429
5.3.1 Thiamin (Vitamin B1)429
5.3.2 Riboflavin (Vitamin B2)434
5.3.3 Niacin440
5.3.4 Pyridoxin (Vitamin B6)448
5.3.5 Pantothensäure und Coenzym A457
5.3.6 Folsäure464
5.3.7 Cobalamin (Vitamin B12)474
5.3.8 Biotin482
5.3.9 Vitamin C490
6 Biologisch aktive Metabolite und Nahrungsinhaltsstoffe
6.1 Organische Substanzen mit Bedeutung in der Ernährung503
6.1.1 Allgemeines503
6.1.2 Cholin503
6.1.3 Carnitin507
6.1.4 Kreatin511
6.1.5 myo-Inosit514
6.1.6 Taurin516
6.2 Bioaktive Substanzen in Lebensmitteln519
6.2.1 Allgemeines519
6.2.2 Bioaktive Substanzen in fermentierten Lebensmitteln522
7 Ernährungswissenschaftliche Aspekte der Lebensmittelqualität
7.1 Allgemeine Aspekte der Lebensmittelqualität524
7.2 Nährstoffverluste durch Lebensmittelverarbeitung527
7.2.1 Allgemeines527
7.2.2 Empfindlichkeit der Nährstoffe528
7.2.3 Verfahren der Lebensmittelverarbeitung530
7.3 Anreicherung von Lebensmitteln mit Nährstoffen und Nahrungsergänzungsmittel536
7.3.1 Anreicherung von Lebensmitteln536
7.3.2Nahrungsergänzungsmittel538
7.4 Zusatzstoffe542
7.4.1 Allgemeine und geschichtliche Aspekte542
7.4.2 Lebensmittelrechtliche Regelung542
7.4.3 Toxikologische Untersuchungen544
7.4.4 Beurteilung gesundheitlicher Risiken/Akzeptanz548
7.5 Unerwünschte Stoffe in Lebensmitteln550
7.5.1 Allgemeines550
7.5.2 Natürlich vorkommende unerwünschte Stoffe in Lebensmitteln550
7.5.3 Anthropogene Kontaminanten in Lebensmitteln557
7.6 Neuartige und gentechnisch hergestellte Lebensmittel und deren Sicherheitsbewertung572
7.6.1 Neuartige Lebensmittel (Novel Food)572
7.6.2 Gentechnisch modifizierte Lebensmittel576
7.6.3 Anwendungen der Gentechnologie in der Zucht und Produktion von Pflanzen577
7.6.4 Transgene Tiere579
7.6.5 Gentechnisch veränderte Mikroorganismen (GVMO)581
7.6.6 Sicherheitsbewertung und Kennzeichnung neuartiger Lebensmittel585
7.6.7 Functional Food586
7.7 Ernährungsökologie588
7.7.1 Allgemeines588
7.7.2 Ernährung als mehrdimensionales Phänomen589
7.7.3 Ernährung im komplexen Beziehungsgefüge Mensch, Umwelt und Gesellschaft589
8 Ernährung bestimmter Bevölkerungsgruppen
8.1 Schwangere und Stillende591
8.2 Säuglinge, Kleinkinder und Jugendliche598
8.3 Senioren609
8.4 Sportler614
8.5 Menschen in Schwellen und Entwicklungsländern624
9 Ernährungsabhängige Krankheiten
9.1 Übergewicht632
9.1.1 Allgemeines632
9.1.2 Entstehung von Übergewicht633
9.1.3 Stoffwechsel des Fettgewebes637
9.1.4 Behandlung639
9.2 Anorexia nervosa und Bulimia nervosa642
9.2.1 Anorexia nervosa642
9.2.2 Bulimia nervosa644
9.3 Hyperlipoproteinämien646
9.3.1 Allgemeines646
9.3.2 Primäre Hyperlipoproteinämien647
9.3.3 Zusammenhänge zwischen Ernährung und Serum- Cholesteringehalt650
9.3.4 Zusammenhänge zwischen Ernährung und Serumtriglyzeridgehalt652
9.4 Koronarerkrankungen654
9.4.1 Allgemeines654
9.4.2 Erscheinungsformen der koronaren Herzerkrankungen655
9.4.3 Pathologie und Entstehung der Atherosklerose655
9.4.4 Risikofaktoren der Atherosklerose657
9.4.5 Behandlung661
9.5 Diabetes mellitus663
9.5.1 Diabetes mellitus Typ 1663
9.5.2 Diabetes mellitus Typ 2664
9.5.3 Diagnose und Therapie665
9.5.4 Spätkomplikationen667
9.5.5 Nährstoffe und Lebensmittelkomponenten als Beitrag zur Diabetestherapie und Prophylaxe von Komplikationen669
9.6 Gicht670
9.6.1 Allgemeines670
9.6.2 Biochemie und Pathogenese671
9.6.3 Hyperurikämie und Gicht begünstigende Faktoren673
9.6.4 Diätempfehlungen bei Hyperurikämie und Gicht675
9.7 Leberzirrhose677
9.7.1 Ursachen677
9.7.2 Komplikationen677
9.7.3 Metabolische Veränderungen und Ernährungstherapie678
9.8 Hypertonie680
9.8.1 Allgemeines680
9.8.2 Pathogenese der primären Hypertonie und Einflussfaktoren681
9.8.3 Therapie der Hypertonie683
9.9 Zahnkaries686
9.9.1 Zahnaufbau und Zahnentwicklung686
9.9.2 Entstehung der Zahnkaries686
9.9.3 Kariesbehandlung und Prophylaxe689
9.10 Malnutrition690
9.10.1 Allgemeines690
9.10.2 Marasmus691
9.10.3 Kwashiorkor692
9.10.4 Stoffwechselveränderungen bei Mangelernährung694
9.10.5 Organveränderungen696
9.10.6 Dauerschäden durch fortgeschrittene Malnutrition697
9.11 Anämien699
9.11.1 Allgemeines und Einteilung699
9.11.2 Eisenmangelanämie700
9.11.3 Vitamin-B12-Mangelanämie703
9.11.4 Folsäuremangelanämie703
9.11.5 Pyridoxinmangelanämie704
9.11.6 Weitere ernährungsbedingte Anämieformen705
9.12 Osteoporose705
9.12.1 Definition, Ursache und Genese705
9.12.2 Prävention und Therapie708
9.13 Nahrungsmittelintoleranzen710
9.13.1 Allgemeines710
9.13.2 Pseudoallergien und ihre Symptome710
9.13.3 Intoleranzen gegen Nahrungskohlenhydrate712
9.13.4 Intoleranzen gegen Nahrungsproteine714
9.14 Nahrungsmittelallergien715
9.14.1 Allgemeines715
9.14.2 Absorption und Allergene716
9.14.3 Symptome der Nahrungsmittelallergien717
9.14.4 Nahrungsmittel als Allergene717
9.15 Krebs720
9.15.1 Allgemeines und Pathogenese720
9.15.2 Einfluss der Nahrung721
9.15.3 Risikofaktoren für bestimmte Krebsarten722
9.16 Rheumatoide Arthritis723
9.16.1 Allgemeines723
9.16.2 Ätiologie und Pathogenese der rheumatoiden Arthritis724
9.16.3 Medikamentöse Therapie und die Rolle der Ernährung725
9.17 Infektionskrankheiten730
9.17.1 Allgemeines730
9.17.2 Einflussfaktor Ernährung730
9.17.3 Nahrungsrestriktion und Nahrungsüberangebot732
9.18 HIV/AIDS734
9.18.1 Allgemeines734
9.18.2 Ernährungsprobleme bei HIV/AIDS735
9.18.3 Prävention von Mangelernährung und Lebensmittelinfektionen736
9.19 Prävention ernährungsabhängiger Krankheiten737
9.19.1 Allgemeines737
9.19.2 Präventive Ernährung und Ernährungstherapie738
Sachregister773
10 Verschiedene Ernährungsformen
10.1 Vegetarismus741
10.1.1 Formen des Vegetarismus741
10.1.2 Motive des Vegetarismus742
10.1.3 Historische Entwicklung742
10.1.4 Ernährungsphysiologische Bewertung744
10.1.5 Vollwerternährung746
10.2 Weitere alternative Ernährungsformen748
10.3 Außer-Haus-Verpflegung/ Gemeinschaftsverpflegung753
10.4 Moderne Ernährungstrends: Convenience Food und Fast Food755
10.5 Reduktionsdiäten757
10.6 Künstliche Ernährung759
10.6.1 Allgemeine Aspekte und geschichtlicher Hintergrund759
10.6.2 Nahrungsenergiebedarf und Nährstoffbedarf schwerkranker Patienten760
10.6.3 Postaggressionsstoffwechsel761
10.6.4 Enterale Ernährung762
10.6.5 Parenterale Ernährung766
Sachregister773