Der Nahrungsbedarf des Menschen: Stoffwechsel, Ernährung und Nahrungsbedarf Energiebedarf Proteinbedarf

223 Pages·1981·7.634 MB·German

by  Prof. Dr. Dr. h. c. Heinrich Kraut, Dr. Ernst Kofrányi, Dr. Elisabeth Mohr, Prof. Dr. Willi Wirths (auth.)

CURRENT TOPICS IN NUTRITIONAL SCIENCES
BEITRA.GE ZUR ERNA.HRUNGSWISSENSCHAFT
524 - 26.Febr. 1981 - 1.050
XII, 216 Seiten, 31 Abb., 40 Tab.
Kunststoff DM 78,-- - 450 g
Gesamtherste11ung: Druckrei
Winter, Darmstadt
CURRENT TOPICS IN NUTRITIONAL SCIENCES
BEITRA.GE ZUR ERNA.HRUNGSWISSENSCHAFT
Published in close cooperation with international nutritional scientists
Executive Editor: Prof. Dr. Dr. Konrad Lang, Bad Krozingen
Volume 711
DER NAHRUNGSBEDARF DES MENSCHEN
DR. DIETRICH STEINKOPFF VERLAG
DARMSTADT 1981
DER NAHRUNGSBEDARF
DES MENSCHEN
1
STOFFWECHSEL, ERNA.HRUNG UND NAHRUNGSBEDARF
ENERGIEBEDARF
PROTEINBEDARF
Von
PROF. DR. DR. h. c. HEINRICH KRAUT
Dr. Ernst Kofnmyi, Dr. Elisabeth Mohr, Prof. Dr. Willi Wirths
Mit 31 Abbildungen und 40 Tabellen
DR. DIETRICH STEINKOPFF VERLAG
DARMSTADT 1981
Prof. Dr. Dr. h. c. Heinrich Kraut
emeritierter Direktor des Max-Planck-Instituts flir Erniihrungsphysiologie, Dortmund
NeuhiiuserstraBe 108, 7815 Kirchzarten
Dr. Ernst Kofninyi
TauberstraBe 14, 8371 Lindberg
Dr. Elisabeth Mohr
NeuhiiuserstraBe 108, 7815 Kirchzarten
Prof. Dr. Willi Wirths
Lehrstuhl flir Erniihrungsphysiologie der Universitiit Bonn
RomerstraBe 164, 5300 Bonn 1
AIle Rechte vorbehaIten
Kein Teil dieses Buches darfin irgendeinerForm (durch Fotokopie, Xerographie, Mikro
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Copyright 1981 by Dr. Dietrich Steinkopff Verlag GmbH & Co. KG, Darmstadt
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Der Nahmngsbedarf des Menschen/hrsg. von
H. Kraut ... - Darmstadt: Steinkopff
Erscheint als: Beitriige zur Erniihrungswissenschaft; Bd. 7
NE: Kraut, Heinrich [Hrsg.]
Bd. 1. - Stoffwechsel, Erniihrung und Nahrungsbedarf, Energiebedarf, Proteinbedarf
Stoffwechsel, Erniihrnng und Nahmngsbedarf, Energiebedarf, Proteinbedarf/von Heinrich
Kraut ... -Darmstadt: Steinkopff, 1981.
(Der Nahrungsbedarf des Menschen; Bd. 1)
(Beitriige zur Erniihrungswissenschaft; Bd. 7)
ISBN-13: 978-3-7985-0527 -8 e-ISBN-13: 978-3-642-72338-4
DOl: 10.1007/978-3-642-72338-4
NE: Kraut, Heinrich [Mitverf.];
Current topics in nutritional sciences
GesamthersteIlung: Druckerei Winter, Darmstadt
Preface to this series
Founded in 1957 under the title BEITRAGE ZUR ERNAHRUNGSWISSEN
SCHAFT, this series now is entitled CURRENT TOPICS IN NUTRITIONAL
SCIENCES thus indicating both: its growing international reputation as well as
the fact that in future publications in English language will have priority. Never
theless, from time to time will be published also contributions in German as we
did when publishing the first six volumes.
This series will contain also in future contributions from all branches of nutri
tional sciences: Physiology, Clinical Nutrition, Chemistry (especially Agricul
tural Chemistry, Food Chemistry, Biochemistry), Chemical Engineering, Agri
culture (including Soil Research, Fertilizers, Feeding, Breeding, Parasite
Control), Animal and Plant Medicine (Phytomedicine), Engineering (especially
Food Preservation by Heat, Cold or Radiation; Food Drying, Pasteurizing,
Packing, and Transport &c.), Nutritional Statistics, Cooking and Boarding
Problems, Food Resources and Equal Distribution.
As in the volumes still available each contribution should be based on scientific
facts but clear and easy readable thus giving latest correct information of inter
nationally accepted levels.
So we do hope this series to be a forum for interdisciplinary research and
scientific discussion.
Editors and Publishers
v
Einftihrung
In der Reihe der Beitriige zur Erniihrungswissenschaft des Dr. Dietrich Stein
kopff Verlags, die 1957 mit Konrad Lang's "Biochemie der Erniihrung" begann,
besteht bisher eine Liicke; die DarsteIlung des Nahrungsbedarfs des Menschen.
Vergleicht man unsere heutigen Kenntnisse auf diesem Gebiet mit denen des
vorigen Jahrhunderts, so kommt man zu dem Ergebnis, daB in groBen Ziigen
Klarheit iiber den Bedarf an Nahrungsenergie und den der wichtigsten Niihr
stoffe erreicht wurde. Aber im einzelnen sind noch viele Fragen offen.
Nationale und internationale Organisationen geben Schriften heraus, die die
Unsicherheit schon durch die Wahl ihrer Titel erkennen lassen. Die Bezeichnung
"Bedarf' oder "Requirements" wird heute moglichst vermieden und durch
"Empfehlungen fUr die Niihrstoffzufuhr" oder "Recommended dietary intake"
oder gar "Recommended allowances" ersetzt. Zudem erscheinen jeweils nach
Ablauf einiger Jahre iiberarbeitete Ausgaben, die inzwischen erreichten Fort
schritten der Erkenntnis Rechnung tragen und damit erkennen lassen, daB stiin
dige Revisionen selbst der fUr die Praxis bestimmten Richtwerte notwendig
sind.
Einem Buch iiber den Nahrungsbedarf des Menschen ist daher die Aufgabe zu
steIlen, nicht nur die bisher ermittelten Werte mitzuteilen, sondern auch die
Grundlagen zu schildern, auf denen unsere heutigen Kenntnisse beruhen, und
auf die Liicken hinzuweisen, urn die sich die weitere Forschung bemiihen soIl.
Wir haben uns bewuBt daraufbeschriinkt, eine kritische Auswahl aus der FiiIle
der relevanten Literatur zu geben und sind uns dariiber im klaren, daB manche
wichtige Arbeit nicht geniigend berucksichtigt wurde.
Das Buch ist nicht nur fUr wissenschaftlichen Gebrauch bestimmt, sondern
auch fUr den weiteren Kreis, der auf dem Gebiet der Erniihrung Wissen anzu
wenden und zu vermitteln hat, also fUr Arzte, Naturwissenschaftler, Oekotro
phologen, Erniihrungsberater, Lehrer der einschliigigen Fiicher und fUr Stu
dierende auf diesen Gebieten. Wir haben uns bemiiht, den Text moglichst all
gemein verstiindlich zu halten, unter Verzicht auf ausgedehnte chemische und
mathematische DarsteIlungen. Dajedes Kapitel fUr sich lesbar sein solI, sind Ver
weisungen auf andere Kapitel m6glichst unterblieben. Aus demselben Grund
waren Wiederholungen in den Literaturregistern unvermeidlich.
Urn einen Uberblick iiber den Nahrungsbedarf zu geben, ist dem Gesamtwerk
ein aIlgemeiner Teil1 mit dem Titel: "Stoffwechsel, Erniihrung und Nahrungs
bedarf' vorangestellt. Eine Darstellung des Nahrungsbedarfs muB mit dem En
ergiebedarf beginnen, da nur bei einer ausgeglichenen Deckung des Energie
bedarfs eine Bestimmung des Bedarfs an den verschiedenen Niihrstoffen mog
lich ist. 1m Teil 2, Energiebedarf, wird auch der spezielle Bedarf an Kohlen
hydraten und Fetten behandelt.
Es folgt der Teil 3, in delI\, der Proteinbedarf geschildert wird, wiihrend im
Teil4 der Bedarf an Mineralstoffen einschlieBlich der Spurenelemente, im Teil5
der Bedarf an Vitaminen dargestellt wird.
Einen besonderen Hinweis zum Gebrauch von NiihrwerttabeIlen halten wir
fUr erforderlich. Urn in der Praxis zu berechnen, ob die Niihrstoffzufuhr den
empfohlenen Mengen entspricht, bedient man sich der Niihrwerttabellen. Sie
enthillten iiblicherweise Angaben dariiber,_ welche Mengen an Niihrstoffen in
der genieBbaren Substanz von 100 g eingekaufter Ware (as purchased) enthalten
sind.
VII
Wenn die Tabellen eine Spalte fUr Abfall haben, so handelt es sich stets urn den
sogenannten kiichentechnischen Abfall, z. B. urn die Verluste beim Putzen von
Gemiise oder beim Schiilen von Kartoffeln. Nicht angegeben wird meist der Ver
lust an hitzeunbestandigen Vitaminen wahrend des Kochens, weil dessen
Umfang zu sehr von der Dauer oder Art des Kochens (z. B. im offenen oder
bedeckten Topf) abhangt.
Zu beachten sind im Einzelfall auch die nicht verzehrten Reste am Ende einer
Mahlzeit, die besonders bei Kindem, aber auch bei Erwachsenen beachtliche
Mengen erreichen konnen. Diese Verluste sind in Notzeiten erheblich geringer
als in Zeiten des Uberflusses.
Aile derartigen Verluste werden im englischen Sprachgebrauch unter
"wastage" zusammengefaBt.
In manchen Tabellen ist auch der Nahrstoffgehalt von 100 g der verzehrbaren
Menge verzeichnet (edible portion). AuBerdem gibt es fUr volkswirtschaftliche
und andere statistische Zwecke Angaben iiber den Nahrstoffgehalt von Lebens
mitteln auf der GroBhandelsstufe. Hierbei muB der durchschnittliche Verlust
durch Schwund und Verderb bei Emte, Transport und Lagerung beriicksichtigt
werden. Je Gewiehtseinheit sind in dieser Rubrik daher die niedrigsten Nahr
stoffgehalte verzeiehnet.
SehlieBlieh muB man sieh beim Gebraueh von Nahrwerttabellen bewuBt sein,
daB es sieh urn Durchschnittswerte der Lebensmittel handelt, wahrend erheb
liehe Abweichungen des Nahrstoffgehalts je naeh Sorte und Qualitat der Nah
rungsmittel auftreten konnen.
Es hat also keinen Sinn, die Genauigkeit der Nahrwertberechnung zu weit zu
treiben, zumal ihr auf der Seite des Bedarfs ebenso hohe individuelle Unter
sehiede gegeniiber stehen. Aueh ist keineswegs erforderlieh, Tag fUr Tag oder gar
in jeder Tagesmahlzeit eine volle Deekung des Bedarfs an allen Nahrstoffen
anzustreben. Von allen Nahrstoffen gibt es im Korper Reserven, von manchen fUr
Tage, von anderen fUr Woehen oder sogar Monate. Es geniigt, wenn im Wochen
durehsehnitt eine vollwertige Deekung des Nahrstoflbedarfs erreieht wird.
Der Verlag gibt das Werk in 3 Banden heraus, da zu erwarten ist, daB nichtjeder
Leser an dem Gesamtgebiet des Nahrungsbedarfs interessiert ist.
Der 1. Band enthiilt den allgemeinen Teil, den Energiebedarf und den Protein
bedarf.
Der 2. Band betrifft den Mineralstoflbedarf, der 3. Band den Vitaminbedarf.
1m Januar 1981 H. Kraut
W. Kubler
E. Schutte
VIII
Inhaltsverzeichnis
Preface to this series V
EinfUhrung. . . . VII
1 Stoffwechsel, Emiihmng und Nahmngsbedarf . 1
1.1. Allgemeiner Stoffwechsel. . . . . . 3
1.1.1. Pflanzlicher und tierischer Stoffwechsel . 3
1.1.2. FlieBgleichgewicht . 3
1.1.3. Regelmechanismen. . . . . 4
1.2. Emiihrung ....... . 5
1.2.1. Nahrungsmittel und Niihrstoffe . 5
1.2.2. Die verwertbaren Inhaltsstoffe der Nahrungsmittel . 6
1.2.2.1. Essentielle Niihrstoffe . . . 7
1.2.3. Verdauung und Resorption . 7
1.3. Intermediiirer Stoffwechsel 9
1.3.1. Energiewechsel. . . . . 10
1.3.2. Energiereserven. . . . . 12
1.3.3. Proteinstoffwechsel. . . . 12
1.3.4. Vitamin- und Mineralstoffwechsel . 13
1.4. Ermittlung des Nahrungsbedarfs . 14
1.4.1. Bestimmung an Tieren. . . . . 15
1.4.2. Kriterien der Bedarfsdeckung des Menschen . 17
1.4.2.1. Biochemische Parameter. . 17
1.4.2.2. Anthropometrische Parameter . . . 18
1.4.2.3. Funktionelle Parameter . . . . . 19
1.4.3. Umsatzbestimmungen am Menschen . 20
1.4.3.1. Der Respirationsversuch . . . . . 20
1.4.3.2. Der Stoffwechsel-Bilanzversuch 20
1.4.3.3. Direkte Messung der Umsatzgr6Ben . 21
1.4.4. Individuelle Unterschiede des Nahrungsbedarfs . 21
1.4.5. Die Bezugssysteme des Nahrungsbedarfs 22
SchluBbemerkung . 23
Literaturverzeichnis. . 24
2. Energiebedarf . 25
2.1. Grundlagen des Energiebedarfs . 27
2.1.1. Definitionen . . . . . . . 28
2.1.1.1. EnergiemaBe . . . . . . . 28
2.1.1.2. Komponenten der Energiebilanz 29
2.1.2. Energieliefemde Substanzen . 29
2.1.2.1. Kohlenhydrate . . . . . . 30
IX
2.1.2.2. Sauren 30
2.1.2.3. Alkohole 30
2.1.2.4. Fette. 31
2.1.2.5. Proteine . 32
2.1.2.6. EnergieUbertrager 32
2.2. Verdauung und Resorption 35
2.3. Messung des Energieumsatzes 37
2.4. Respiratorischer Quotient. 38
2.5. Grundumsatz (GU) . 39
2.5.1. Das Gesetz der Stoffwechselreduktion in der hOheren Tierwelt . 41
2.5.2. Faktoren, die den Grundumsatz beeinflussen 43
2.5.2.1. Streubreite der Messungen 43
2.5.2.2. Hormone 44
2.5.2.3. Geschlecht . 44
2.5.2.4. Lebensalter 44
2.5.2.5. Korperzusammensetzung . 47
2.5.2.6. Ernahrung . 49
2.5.2.7. Klima und Hohenlage des Untersuchungsorts . 49
2.5.2.8. Rassische Unterschiede 51
2.6. Spezifisch-dynamische Wirkung (SDW) . 51
2.6.1. Auffindung. 51
2.6.2. Umfang der spezifisch-dynamischen Wirkung . 52
2.6.3. Bildungsort der spezifisch-dynamischen Wirkung . 55
2.6.4. Abhiingigkeit der spezifisch-dynamischen Wirkung
vom ErnahrungsZllstand 56
2.7. Regulierung des Energiewechsels . 57
2.7.I. Regulierung des Energiewechsels durch Enzyme und Hormone. 57
2.7.2. Bewegungsdrang . 60
2.8. Regulierung der Nahrungsaufnahme . 61
2.8.I. Hunger und Sattigung . 61
2.8.2. Energieumsatz und Nahrungsaufnahme 63
2.8.3. Mahlzeitenfrequenz . 64
2.9. Warmeregulation . 66
2.10. Arbeitsumsatz . 68
2.10.1. Leistungsfahigkeit und Leistungsbereitschaft 68
2.10.2. Ermiidung . 70
2.10.3. Maximale Arbeit . 73
2.10.4. Begrenzende Faktoren der maximalen Arbeit . 75
2.10.5. Energieumsatz bei korperlicher Berufsarbeit und bei Sport. 76
2.10.6. Energieumsatz bei geistiger Arbeit. . . . . 86
2.10.7. Energieumsatz wahrend der Wachstumsperiode . 86
2.10.8. Energiebedarfbei Schwangerschaft und Lactation. 87
2.lO.9. Energiebedarfim Alter. 88
2.11. Berechnung des Energiebedarfs . 88
2.12. Methoden und Formeln fUr die Bestimmung des Sollgewichts 91
X
2.13. Energiereserven . . . . . . . . . . . . . 93
2.13.1. Zusammensetzung und Menge der Energiereserven . 93
2.13.2. Folgen der Untererniihrung. . . . . . 93
2.13.3. Folgen der Ubererniihrung . . . . . . 98
2.14. Spezieller Bedarf an Kohlenhydrat und Fett . 100
2.15. Anwendung auf die Erniihrung von Sportlern . 101
2.16. Berechnung von Energiebedarf und Energieverbrauch
von Bev6lkerungen . 102
Literaturverzeichnis zu Teil2 . . . . . . . . . . . . . 105
3. Proteinbedarf . . . . . . . . . . . . 119
3.1. Allgemeine Gesichtspunkte. . . . . . . 121
3.1.1. Die Bedeutung der Proteine in der Erniihrung . 121
3.1.2. Definitionen . . . . . . . . 121
3.2. Chemische Struktur der Proteine . 124
3.2.1. Native Proteine . . . . 124
3.2.2. Denaturierte Proteine . . 126
3.3. Verdauung und Resorption 126
3.3.1. Verdauung . 126
3.3.2. Resorption. . . . . . 128
3.3.3. Excretion . . . . . . 129
3.4. Intermediiirer Stoffwechsel der Aminosiiuren . 131
3.4.1. Ausnutzung von L-und D-Aminosiiuren. . . 131
3.4.2. Essentielle und nieht essentielle Aminosiiuren . 132
3.4.3. Transport der Aminosiiuren . 133
3.4.4. Abbau der Aminosiiuren . 135
3.4.5. Aminosiiureimbalanz 135
3.4.6. Aminosauretoxizitat 138
3.5. Proteinstoffwechsel . 140
3.5.1. Proteinsynthese . . 140
3.5.2. Proteinaufbau und -abbau; N-bilanzausgleich . 140
3.5.3. Proteinreserven . . . . . . . . . . . 145
3.5.4. Hormonale Steuerung des Proteinstoffwechsels . 151
3.6. Bestimmung des Proteinbedarfs und der biologischen Wertigkeit 153
3.6.1.1. Abhiingigkeit des Bedarfs von der Zusammensetzung
der Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . 153
3.6.1.2. Abhiingigkeit des Proteinbedarfs von der Energiezufuhr . 153
3.6.1.3. Absolutes Stickstoffminimum (Abnutzungsquote) . 154
3.6.1.4. Proteinbedarf als Aminosiiurebedarf. . . . . . 155
3.6.2. Versuche zur Bestimmung des N-Bilanzminimums . 155
3.6.2.1. Abhangigkeit des N-Bilanzminimums von der Natur
der Nahrungsproteine . . . . . . . . . . . 155
3.6.2.2. Auffindung der essentiellen Aminosauren . 155
3.6.2.3. Der quantitative Bedarf an essentiellen Aminosauren . 157
XI