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Ernährungslehre angewandt und multidisziplinär
Ernährungslehre angewandt und multidisziplinär
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Cartes-fiches
Was sind L- und D-Aminosäuren?
- Verhaltne sich zueinander wie Bild und Spiegelbild
- In der Natur überwiegend die L-Aminosäuren
- Nahrungsprotein enthält kein D-AS mit Ausnahme fermentierte Lebensmittel
(bakterielle D-AS-Synthese) - D-AS sind für den Menschen schlechter verwertbar, aber unschädlich.
Was ist der Bedarf an essentiellen Aminosäuren?
- Der Proteinbedarf ergibt sich aus dem Bedarf an essentiellen Aminosäuren bzw. dem Bedarf an Aminostickstoff.
- Der Proteinbedarf wird durch Stickstoff-Bilanzen ermittelt.
Wie hoch ist der Proteinbedarf?
- Experimentell ermittelter Bedarf Erwachsener an Protein hoher Qualität (wahre Verdaulichkeit >=95%; Ei, Milch, Fleisch, Fisch)
= 0,6 g/kg KG / d - + individuelle Schwankungen
= 0,75 g/kg KG / d - + Berücksichtigung einer geringeren Verdaulichkeit bei Ernährung mit einer gemischten Kost
= 0,8 g/kg KG / d
Was ist die Proteinqualität?
Ist umso höher,
- je besser die Bioverfügbarkeit der Aminosäure ist
- je mehr körperspezifische Proteine daraus gebildet werden können
- je mehr essentielle Aminosäuren im Lebensmittel enthalten sind
Wie wird Proteinqualität bestimmt - Übersicht?
- Chemische Parameter
- E/N-Ratio (Verhältnis essentielle zu nicht essentielle AS)
- Chemical Score (CS) od. Amino Acid Score (AAS)
- Biologische Parameter
- Biologische Wertigkeit (BW)
- Net Protein Utilisation (NPU)
- Protein Efficiency Ratio (PER)
- Chemisch-biologischer Parameter
- Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS)
Was ist das FAO/WHO Referenzprotein?
- Um Vergleiche zwischen den Proteinen zu ermöglichen, wurde FAO und WHO ein Referenzprotein definiert.
- Es enthält alles essentiellen AS
- Das Verhältnis von essentiellen zu nicht-essentiellen AS im Referenzprotein erlaubt die bestmögliche Verwertung
- Das Referenzprotein hat eine E/N-Ratio von ungefähr 40 zu 60
Was ist E/N-Ratio?
E/N-Ratio = N-Gehalt der essentiellen AS / N-Gehalt der nicht essentiellen AS
- als hochwertig für Nahrungsproteine gilt ein Verhältnis von 1/3 zu 2/3
Was ist Chemical Score (CS) od. Amino Acid Score (AAS)?
CS bzw. AAS = Prozent einer AS im Testprotein / Prozent einer AS im Referenzprotein
Was ist Net Protein Utilisation (NPU)?
Net Protein Utilisation (NPU) = (retinierter N / N-Aufnahme) x 100
- die Proteinqualität wird über die Stickstoffbilanz ermittelt.
Was ist Protein Efficiency Ratio (PER)?
Protein Efficienca Ratio (PER) = Gewichtszunahme (g) / Proteinaufnahme (g)
Was ist Biologische Wertigkeit, BW?
- Gibt an, in welchem Ausmaß ein Protein oder Proteingemisch zur Synthese von körpereigenem Protein genutzt werden kann.
- Hühnervollei BW = 100 (per Definitioinen). Eine bestimmte Menge Aminosäuren (bzw. Stickstoff) wird im Körper retiniert
- BW > 100: mehr Stickstoff wird retiniert verglichen mit Vollei
- BW < 100: weniger Stickstoff wird retiniert verglichen mit Vollei
- Ergänzungswirkung durch Verzehr verschiedener Nahrungsproteine
Wie äußert sich die Krankheit Marasmus?
Auszehrung, greisenhafter Gesichtsausdruck, keine Fettpolster z.B. an Gesäß und Wangen, wach, teilt sich mit, Hungeräußerungen
Wie äußert sich die Krankheit Kwashiorkor?
Ödeme, schütteres, depigmentiertes Haar, Hautatrophie, Mondgesicht, Wasserbauch, getrübtes Bewusstsein, keine Hungeräußerungen
Was sind Energiequellen?
Die chemischen Verbindungen der Nährstoffe liefern Energie
Nährstoffe: Kohlenhdrate, Fette, Proteine, (Alkohol)
Energiearme Metagboliten: CO2 und H2O, Harnstoff
Was bedeutet Kalorien oder Joule?
- 1 Calorie [cal] entspricht der Wärmemenge, die nötig ist, um die Temperatur von 1g Wasser bei normalen Atmosphärendruck von 14,5°C auf 15,5°C zu erhöhen.
- 1 Joule [J] = die Kratft, die verrichtet wird, um einen Körper mit einem Kraftaufwand von 1 Newton [N] um 1 Meter [m] zu bewegen.
1 cal = 4,1855 J
1 kJ = 0,2389 kcal
Was ist der physikalische und physiologische Brennwert?
- Physikalischer BW
- Wird bei vollständiger Verbrennung der Nährstoffe frei
- Physiologischer BW
- Steht dem Körper nach Verdauung und Oxidation der Energieträger zur Verfügung
Was sind die Komponenten des Energieumsatzes?
- 60-75% = Grundumsatz
- 15-30% = Phys. Acitivity
- ~ 10% = Thermogenese
Was ist der Grundumsatz, GU?
Der Grundumsatz ist der Energieverbrauch
- bei völliger Ruhe und Entspannung
- 12 Stunden nach der letzten Nahrungsaufnahme
(also nach der Absorption aller Nährstoffe) - im Liegen
- unbekleidet
- bei konstanter Umgebungstemperatur von 20 - 28°C
Wie ist der Grundumsatz aufgeteilt?
90% des GU gehen in:
- Zellerneuerungsprozesse
- Osmotische Regulation
- Konstanthaltung von intra- und extrazellulärer Ionenverteilung
10% werden aufgewendet für:
- Muskelfunktionen
- Organfunktionen
Was ist der Ruheumsatz, RU?
Der Ruheumsatz ist der Energieverbrauch
- im Sitzen,
- leicht bekleidet,
- bis einer Umgebungstemperatur von 20 - 24°C,
- 12 Stunden nach der letzten Mahlzeit.
RU > GU
Die Begriffe Ruheumsatz und Grundumsatz werden häufig synonym verwendet
Wie funktioniert die Berechnung des GU?
Berechnung des GU bzw. RU
- Zahlreiche Formeln zum Abschätzen des GU bzw. RU wurden entwickelt
- Alter, Körpergewicht und Körpergröße werden berücksichtigt
- Für Adipöse ungeeignet (weniger stoffwechselaktives Gewebe)???
Was ist der Leistungsumsatz, LU?
Der Leistungsumsatz ist der Energieverbrauch für alle messbaren Leistungen wie
- Wachstum,
- erhaltung der Körpermasse,
- körperliche Arbeit,
- Schwangerschaft, Laktation;
Wie wird der Leistungsumsatz angegeben?
absolut
- in MJ od. kcal
- ermittelt durch Messungen (z.B. indirekte Kalorimetrie)
relativ
- als Mehrfaches des Grundumsatzes ...
- ... während eines Tages (PAL "physical activity level")
- ... während der Aktivität (Aktivitätsfaktoren)
Welche weiteren energieverbrauchenden Prozesse neben GU und LU gibt es?
- Nahrungsinduzierte Thermogenese (auch "spezifisch dynamische Wirkung" oder "postprandiale Thermogenese")
- Wärmeregulation
Was ist die nahrungsinduzierte Thermogenese?
- Erhöhte Wärmeabgabe nach dem Essen
- Proteine verursachen eine höhere und länger andauernde Wärmeproduktion als die anderen Nährstoffe
Ursachen:
- Transportprozesse der Nährstoffe iim Körper
- Ab- und Umbauvorgänge der Nährstoffe
Was ist Wärmeregulation?
- Adaptive od. fakultative Thermogenese
(überschüssige Energie wird in Form von Wärme abgegeben)
Ursachen: z.B. emotionaler Stress, große Hitze, Nahrungsaufnahme (Gewürze, Kaffee) - Wärmebildung in kalter Umgebung
"zitterfreie Thermogenese" (braunes Fettgewebe wird verbrannt),
"Zitterthermogenese" (Muskelkontraktionen produzieren Wärme)
Wie wird der Energieverbrauch bestimmt?
- Direkte Kalorimetrie
- Indirekte Kalorimetrie
Was ist die "Direkte Kalorimetrie"?
Zielgrößen:
- Ruheenergieverbrauch
- Wärmeproduktion
- Nicht: Leistungsumsatz
Gemessen werden:
- O2-Verbrauch
- Wärmeabgabe
Was ist die "Indirekte Kalorimetrie"?
Zielgrößen:
- Ruheumsatz
- Leistungsumsatz
- Respiratorischer Quotient
- Nahrungsinduzierte Thermogenese
Gemessen werden:
- O2-Verbrauch
- CO2-Abgabe
- oft Harn-Stickstoff
Was ist der respiratorische Quotient, RQ?
- RQ = VCO2:VO2
- Gibt Aufschluss darüber, welche Nährstoffe oxidiert werden
Was ist die "Doubly labeled water" Methode?
Wasser mit Sauerstoff (18O)- und Wasserstoff (2H)-Isotop wird getrunken.
- Sauerstoff-Isotop wird als H2O im Urin ausgeschieden und als CO2 abgeatmet.
- Wasserstoff-Isotop wird ausschließlich als H2O ausgeschieden
Wie funktioniert die Messung mit doppelt stabil markiertem Wasser?
- Der Proband trinkt eine bestimmte Dosis von doppelt markiertem Wasser (D218O), das sich mit dem Körperwasser vermischt.
- Deuterium wird ausschließlich als D2O über den Urin ausgeschieden
- 18O hingegen gelangt sowohl in den Urin (als H2 18O) als auch in die Atemluft (als C18O2)
- Die D2-Ausscheidung im Harn ist also immer größer als die von 18O
- Diese Differenz ist proportional der CO2-Produktion im Körper, aus der der Energieverbrauch berechnet werden kann.
Testperiode: 7 - 14 Tage, nicht invasive Goldstandard, aber sehr teuer (O2-Isotope für eine 70kg schwere Person: $500
Was ist ATP?
Adenosintriphosphat = Energie im Körper
In Form von ATP ist Energie im Körper verwertbar und betreibt Stoffwechselprozesse.
ATP ist in allen Zellen als Vorrat vorhanden, allerdings wird es unter körperl. Belastung in 1-2 min aufgebraucht.
Dann wird die Energie von Kreatininphosphat auf ADP übertragen.
Welche Wasservorräte hat die Erde?
- 97,2% des gesamten Wasservorkommens auf der Erde ist salziges Meerwasser, ungenießbar für uns Menschen.
- 2,14% Wasser sind in den Polkappen und Gletschern als Eis gebunden.
- 0,001% Wasser sind ständig in der Atmosphäre (Wolken, Nebel, Wasserdampf).
- 0,6% oder 8,7 Millionen km³ Wasser stehen als Süßwasser in Form von Oberflächenwasser in Seen, Flüssen (3%) und Grundwasser unterirdisch bis zu 800m (97%) zur Verfügung.
Wasser - Ein lebenswichtiges Gut:
- > 1 Mrd. (~17%) Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser (Unicef, 2004)
- > 2,6 Mrd. Menschen (~43%) leben ohne geregelte Abwasserentsorgung (Unicef, 2004)
- UN-Ziel: Halbierung der Anzahl der betroffenen Menschen bis 2015
- Selbst bei Erreichen dieses Ziels werden bis 2020 34-76 Mio. Menschen an Wassermangel sterben, 120 Mio. ohne Erreichen des Ziels (P.Gleick, 2004)
- Wasser ist knapp
Wozu wird Wasser vom Organismus benötigt?
- Als Lösungsmittel
- Die Wasserstoffbrückenbindungsfähigkeit gewährleistet die Kapillarkraft, die für die Durchblutung der kleinsten Gefäße nötig ist.
- Temperaturschwankungen werden ausgeglichen, der Wärmeentzug durch Schwitzen beträgt 2436 kJ = 580 kcal/l Wasser
Wie ist der Wassergehalt von Zellen und Geweben?
Typische Säugetierzelle: 70 Gew.%
Adipozyten: 5%
Erythrozyten: 65%
Je nach Funktion der Zelle kann der Wassergehalt stark schwanken.
Der durchschnittliche Wassergehalt des meschlichen Gewebes: 70-80 Gew.%
Wie ist der Wassergehalt des Körpers in Abhängigkeit vom Alter und Geschlecht?
Der Wassergehalt ist umgekehrt proportional zum Fettgehalt.
Bei gleicher Körpermasse ist der Wassergehalt bei Adipösen geringer als der eines Normalgewichtigen.
Wie ist ein menschlicher Körper zusammengesetzt (72,5kg)
- 45kg Wasser
- 12kg Proteine
- 11kg Fett
- 4,5kg Mineralien (Glykogen)
Wie ist die Gesamtflüssigkeit im Körper eines erwachsenen Mannes verteilt?
Extrazelluläre Flüssigkeit:
- Interstitielle Flüssigkeit (um die Zellen herum im Bindegewebe (73% d. EZF))
- Plasmaflssigkeit (in den Blut- und Lymphgefäßen (19% d. EZF))
- Transzelluläre Flüssigkeit (in Hohlräumen wie Harnblase, Gallenblase, Darmlumen sowie an Schleimhäuten und Haut (8% d. EZF))
