Vorwort 13 Abkürzungsverzeichnis 15 1 Allgemeine Aspekte der Ernährung 1.1 Das Studium der Ernährungswissenschaft 19 1.2 Die Entwicklung der Ernährung des Menschen 21 1.3 Historischer Überblick zu Forschungsansätzen in der Ernährungswissenschaft 24 1.3.1 Atmung und Energiewechsel 24 1.3.2 Verdauung und Absorption 26 1.3.3 Proteine und essenzielle Aminosäuren 27 1.3.4 Anorganische Nährstoffe 28 1.3.5 Vitamine 29 1.3.6 Essenzielle Fettsäuren 30 1.4 Weitere Aspekte in der Ernährungsforschung 31 2 Physiologische Grundlagen der Ernährung 2.1 Körperzusammensetzung 33 2.1.1 Entwicklung der Bestimmungsmethoden und Kompartimentmodelle 33 2.1.2 Chemische Analyse 34 2.1.3 Körperkomponenten 34 2.1.4 Bestimmung einzelner Körperkomponenten 36 2.1.5 Anthropometrie 37 2.1.6 Elektrische Konduktivitätsmethoden 40 2.1.7 Weitere Methoden zur Bestimmung der Körperzusammensetzung 43 2.1.8 Biochemische Parameter 44 2.2 Verdauung und Absorption 45 2.2.1 Allgemeines 45 2.2.2 Mund 45 2.2.3 Magen 45 2.2.4 Dünndarm 46 2.2.5 Kolon 51 2.3 Regulation der Nahrungsaufnahme und des Wasserhaushalts 52 2.3.1 Regulation der Nahrungsaufnahme 52 2.3.2 Sensorische Funktionen des Magen-Darm-Trakts 52 2.3.3 Die Rolle der Nährstoffe als metabolische Signale 54 2.3.4 Gastrointestinale Hormone und Botenstoffe 55 2.3.5 Kontrolle über die Körperenergievorräte 58 2.3.6 Orosensorik 59 2.3.7 Zentralnervöse Signalverarbeitung und Steuerung der Nahrungsaufnahme Hunger und Sättigung 60 2.3.8 Neuropeptide, Neurotransmitter und Neurohormone 61 2.3.9 Kognitive Einflüsse auf die Nahrungszufuhr: Das Belohnungssystem 62 2.3.10 Wasserhaushalt 63 2.3.11 Flüssigkeitsbilanz 64 2.3.12 Richtwerte für die Zufuhr von Trinkflüssigkeit 67 2.3.13 Regulation des Wasserhaushalts. 68 2.3.14 Störungen des Wasser- und Elektrolythaushalts 71 2.3.15 Physiologie des Durstes 73 2.3.16 Säure-Basen-Haushalt. 75 2.4 Ernährungsstatus und Nährstoffbedarf 80 2.4.1 Einflussfaktoren auf den Nährstoffbedarf 82 2.4.2 Grundlagen zur Bestimmung des Nährstoffbedarfs 86 2.4.3 Möglichkeiten zur Messung und Schätzung des Nährstoffbedarfs. 88 2.4.4 Empfehlungen für die Nährstoffzufuhr 90 2.4.5 Die Empfehlungen der Nährstoffzufuhr in Form der Nährstoffdichte 93 2.4.6 Weiterführende Überlegungen zu den nährstoffbasierten Zufuhrempfehlungen und zur Bedeutung der Ernährung in der Gesundheitsförderung 94 2.4.7 Erfassung des Lebensmittelverzehrs 97 2.4.8 Ermittlung des Ernährungszustandes 103 2.5 Ernährung und Darmmikrobiom 109 2.5.1 Zusammensetzung und Verteilung des Mikrobioms im Verdauungstrakt 110 2.5.2 Einfluss der Ernährung auf das gastrointestinale Mikrobiom 111 2.5.3 Bedeutung des intestinalen Mikrobioms für die Entstehung von Erkrankungen (Krebs, Infektionen) 114 2.6 Ernährung und Immunsystem 116 2.6.1 Allgemeines 116 2.6.2 Grundlagen des Immunsystems 117 2.6.3 Immunologische Bedeutung des Gastrointestinaltraktes 119 2.6.4 Einflüsse einzelner Nährstoffe auf das Immunsystem 120 2.6.5 Kohlenhydrate, Vitamine und Mineralstoffe 122 2.6.6 Besonderheiten in der frühen Kindheit und im Alter 125 2.7 Exkurs in Ernährung und Genetik (Nutrigenomics bzw. Nutrigenetics) 126 2.7.1 Die Regulation der Genexpression durch Nährstoffe und weitere Lebensmittelinhaltsstoffe 126 2.7.2 Genetische Determinanten der Nährstoffverwertung und des Nährstoffbedarfs 132 2.7.3 Epigenetische Mechanismen 132 2.7.4 Genetischer Hintergrund ernährungsassoziierter Erkrankungen 134 3 Energie liefernde Nahrungsbestandteile (Hauptnährstoffe) 3.1 Nahrungsenergie 137 3.1.1 Historische Entwicklung der Energiewechselforschung 137 3.1.2 Formen der Energie 138 3.1.3 Energiegehalt der Lebensmittel 139 3.1.4 Messung des Energieverbrauchs 141 3.1.5 Energiebedarf 146 3.1.6 Energiebilanz 150 3.2 Fette (Lipide, Lipoide) und Cholesterin 154 3.2.1 Chemischer Aufbau der Lipide 154 3.2.2 Merkmale und Einteilung der Fettsäuren 155 3.2.3 Fettsäuremuster in Nahrungsfetten 161 3.2.4 Biosynthese der Fettsäuren 161 3.2.5 Verdauung, Absorption und Transport der Fette und Fettsäuren 164 3.2.6 Abbau der Fettsäuren 171 3.2.7 Biologische Funktionen der Lipide 174 3.2.8 Die komplexen Lipide 177 3.2.9 Sterine 180 3.2.10 Versteckte Fette und mangelnde Fettzufuhr 183 3.2.11 Bedarf an Fett und essenziellen Fettsäuren 184 3.3 Kohlenhydrate 187 3.3.1 Allgemeines 187 3.3.2 Chemische Zusammensetzung, Einteilung und Vorkommen 187 3.3.3 Verdauung und Absorption der Kohlenhydrate 193 3.3.4 Verwertung der Kohlenhydrate im Körper 194 3.3.5 Der Blutglukosespiegel (Blutzuckerspiegel) 198 3.3.6 Weitere Wirkungen der Kohlenhydrate 203 3.4 Ballaststoffe 207 3.4.1 Allgemeines 207 3.4.2 Natürliche und isolierte Ballaststoffe 208 3.5 Proteine 217 3.5.1 Aufbau, Klassifizierung und Vorkommen von Proteinen 217 3.5.2 Die Bausteine der Proteine: Die Aminosäuren (AS) 218 3.5.3 Funktionen der Proteine 222 3.5.4 Verdauung, Absorption und Transport 223 3.5.5 Protein-Turnover 226 3.5.6 Protein- und Aminosäurestoffwechsel 228 3.5.7 Stickstoffausscheidung und Stickstoffbilanz 229 3.5.8 Proteinqualität 232 3.5.9 Einflussfaktoren auf die Aminosäurenverfügbarkeit in Proteinen 237 3.5.10 Bedarf an Aminosäuren und Protein 240 3.6 Alkohol (Ethanol) 245 3.6.1 Absorption, Verteilung und Abbau 245 3.6.2 Vorgänge des Alkoholstoffwechsel 247 3.6.3 Alkohol als Nahrungsmittel? 248 3.6.4 Alkoholkonsum – Nutzen und Risiko 249 3.7 Das Fasten und der Hungerstoffwechsel 251 3.7.1 Allgemeines 251 3.7.2 Physiologie des Fastens 252 3.7.3 Veränderungen im Organstoffwechsel 253 3.7.4 Fasten als therapeutische Maßnahme 259 4 Mineralstoffe: Mengen- und Spurenelemente 4.1 Allgemeine Aspekte 262 4.1.1 Basis der Unterscheidung von Mengen- und Spurenelementen im Körper 262 4.1.2 Funktionen der Mengenelemente 264 4.1.3 Funktionen der Spurenelemente 267 4.1.4 Bedarf, Bioverfügbarkeit und homöostatische Regulation 269 4.1.5 Toxizität 274 4.1.6 Bestimmungsmethoden 274 4.2 Mengenelemente 275 4.2.1 Natrium 275 4.2.2 Chlor/Chlorid 279 4.2.3 Kalium 281 4.2.4 Calcium 283 4.2.5 Phosphor 294 4.2.6 Schwefel 299 4.2.7 Magnesium 301 4.3 Spurenelemente 308 4.3.1 Eisen 308 4.3.2 Jod 314 4.3.3 Fluor 320 4.3.4 Zink 322 4.3.5 330 4.3.6 Cobalt 335 4.3.7 Mangan 336 4.3.8 Selen 338 4.3.9 Strontium 345 4.3.10 Molybdän 346 4.3.11 Lithium 347 4.3.12 Bor 348 4.3.13 Zinn 349 4.3.14 Vanadium 350 4.3.15 Nickel 352 4.3.16 Silicium 353 4.3.17 Aluminium 354 4.3.18 Chrom 355 4.4 Toxische Spurenelemente 361 4.4.1 Allgemeine Aspekte 361 4.4.2 Blei 361 4.4.3 Cadmium 362 4.4.4 Quecksilber 363 4.4.5 Arsen 364 5 Vitamine 5.1 Allgemeine Aspekte 366 5.1.1 Einteilung und Wirkungen 366 5.1.2 Vitaminmangel 371 5.1.3 Vitaminbestimmungsmethoden 377 5.1.4 Bedeutung der Vitamine im Radikalstoffwechsel 379 5.1.5 Vitamine und Krebs 381 5.2 Fettlösliche Vitamine 384 5.2.1 Vitamin A, Retinoide und Carotinoide 384 5.2.2 Vitamin D 398 5.2.3 Vitamin E 409 5.2.4 Vitamin K 423 5.2.5 Ubichinone (Coenzym Q) 432 5.3 Wasserlösliche Vitamine 438 5.3.1 Thiamin (Vitamin B19) 438 5.3.2 Riboflavin (Vitamin B2) 443 5.3.3 Niacin 449 5.3.4 Pyridoxin (Vitamin B6) 458 5.3.5 Pantothensäure und Coenzym A 467 5.3.6 Folsäure 473 5.3.7 Cobalamin (Vitamin B12) 484 5.3.8 Biotin 492 5.3.9 Vitamin C 500 6 Biologisch aktive Metabolite und Nahrungsinhaltsstoffe 6.1 Organische Substanzen mit Bedeutung in der Ernährung 513 6.1.1 Allgemeines 513 6.1.2 Cholin 513 6.1.3 Carnitin 517 6.1.4 Kreatin 521 6.1.5 myo-Inosit 524 6.1.6 Taurin 526 6.2 Bioaktive Substanzen in Lebensmitteln 529 6.2.1 Allgemeines 529 6.2.2 Bioaktive Substanzen in fermentierten Lebensmitteln 532 7 Ernährungswissenschaftliche Aspekte der Lebensmittelqualität 7.1 Allgemeine Aspekte der Lebensmittelqualität 534 7.2 Nährstoffverluste durch Lebensmittelverarbeitung 537 7.2.1 Allgemeines 537 7.2.2 Empfindlichkeit der Nährstoffe 538 7.2.3 Verfahren der Lebensmittelverarbeitung 540 7.3 Anreicherung von Lebensmitteln mit Nährstoffen und Nahrungsergänzungsmittel 546 7.3.1 Anreicherung von Lebensmitteln 546 7.3.2 Nahrungsergänzungsmittel 549 7.4 Zusatzstoffe 552 7.4.1 Allgemeine und geschichtliche Aspekte 552 7.4.2 Lebensmittelrechtliche Regelung 553 7.4.3 Toxikologische Untersuchungen 554 7.4.4 Beurteilung gesundheitlicher Risiken/Akzeptanz 558 7.5 Unerwünschte Stoffe in Lebensmitteln 560 7.5.1 Allgemeines 560 7.5.2 Natürlich vorkommende unerwünschte Stoffe in Lebensmitteln 561 7.5.3 Anthropogene Kontaminantenin Lebensmitteln 567 7.6 Neuartige und gen technisch hergestellte Lebensmittel und deren Sicherheitsbewertung 582 7.6.1 Neuartige Lebensmittel (Novel Food) 582 7.6.2 Gentechnisch modifizierte Lebensmittel 586 7.6.3 Anwendungen der Gentechnologie in der Zucht und Produktion von Pflanzen 588 7.6.4 Transgene Tiere 590 7.6.5 Gentechnisch veränderte Mikroorganismen (GVMO) 592 7.6.6 Sicherheitsbewertung und Kennzeichnung neuartiger Lebensmittel 595 7.6.7 Functional Food 596 7.7 Ernährungsökologie 599 7.7.1 Allgemeines 599 7.7.2 Ernährung als mehrdimensionales Phänomen 599 7.7.3 Ernährung im komplexen Beziehungsgefüge Mensch, Umwelt und Gesellschaft 600 8 Ernährung bestimmter Bevölkerungsgruppen 8.1 Schwangere und Stillende 602 8.2 Säuglinge, Kleinkinder und Jugendliche 609 8.3 Senioren 620 8.4 Sportler 626 8.5 Menschen in Schwellen- und Entwicklungsländern 636 9 Ernährungsabhängige Krankheiten und Ernährungspolitik 9.1 Übergewicht 644 9.1.1 Allgemeines 644 9.1.2 Entstehung von Übergewicht 646 9.1.3 Stoffwechsel des Fettgewebes 650 9.1.4 Behandlung 652 9.2 Anorexia nervosa und Bulimia nervosa 655 9.2.1 Anorexia nervosa 655 9.2.2 Bulimia nervosa 658 9.3 Hyperlipoproteinämien 660 9.3.1 Allgemeines 660 9.3.2 Primäre Hyperlipoproteinämien 661 9.3.3 Zusammenhänge zwischen Ernährung und Serumcholesteringehalt 663 9.3.4 Zusammenhänge zwischen Ernährung und Serumtriglyzeridgehalt 666 9.4 Koronarerkrankungen 668 9.4.1 Allgemeines 668 9.4.2 Erscheinungsformen der koronaren Herzerkrankungen 668 9.4.3 Pathologie und Entstehung der Atherosklerose 669 9.4.4 Risikofaktoren der Atherosklerose 671 9.4.5 Behandlung 675 9.5 Diabetes mellitus und Insulinresistenz 677 9.5.1 Insulinresistenz und Prädiabetes 677 9.5.2 Diabetes mellitus Typ 1 677 9.5.3 Diabetes mellitus Typ 2 678 9.5.3 Diagnose und Therapie 680 9.5.4 Spätkomplikationen 683 9.5.5 Nährstoffe und Lebensmittelkomponenten als Beitrag zur Diabetestherapie und Prophylaxe von Komplikationen 684 9.6 Gicht 686 9.6.1 Allgemeines 686 9.6.2 Biochemie und Pathogenese 686 9.6.3 Hyperurikämie und Gicht begünstigende Faktoren 689 9.6.4 Diätempfehlungen bei Hyperurikämie und Gicht 690 9.7 Leberzirrhose 692 9.7.1 Ursachen. 692 9.7.2 Komplikationen 693 9.7.3 Metabolische Veränderungen und Ernährungstherapie 694 9.8 Hypertonie 696 9.8.1 Allgemeines 696 9.8.2 Pathogenese der primären Hypertonie und Einflussfaktoren 696 9.8.3 Therapie der Hypertonie 699 9.9 Zahnkaries 701 9.9.1 Zahnaufbau und Zahnentwicklung 701 9.9.2 Entstehung der Zahnkaries 702 9.9.3 Kariesbehandlung und Prophylaxe 705 9.10 Malnutrition 706 9.10.1 Allgemeines 706 9.10.2 Marasmus 707 9.10.3 Kwashiorkor 708 9.10.4 Stoffwechselveränderungen bei Mangelernährung 710 9.10.5 Organveränderungen 712 9.10.6 Dauerschäden durch fortgeschrittene Malnutrition 714 9.11 Anämien 715 9.11.1 Allgemeines und Einteilung 715 9.11.2 Eisenmangelanämie 716 9.11.3 Vitamin-B12-Mangelanämie 719 9.11.4 Folsäuremangelanämie 719 9.11.5 Pyridoxinmangelanämie 720 9.11.6 Weitere ernährungsbedingte Anämieformen 721 9.12 Osteoporose 721 9.12.1 Definition, Ursachen und Genese 721 9.12.2 Prävention und Therapie 724 9.13 Nahrungsmittelintoleranzen 726 9.13.1 Allgemeines 726 9.13.2 Pseudoallergien und ihre Symptome 726 9.13.3 Intoleranzen gegen Nahrungskohlenhydrate 728 9.13.4 Intoleranzen gegen Nahrungsproteine 730 9.14 Nahrungsmittelallergien 732 9.14.1 Allgemeines 732 9.14.2 Absorption und Allergene 732 9.14.3 Symptome der Nahrungsmittelallergien 733 9.14.4 Nahrungsmittel als Allergene 733 9.15 Krebs 736 9.15.1 Allgemeines und Pathogenese 736 9.15.2 Einfluss der Nahrung 737 9.15.3 Risikofaktoren für bestimmte Krebsarten 739 9.15.4 Ernährung von Krebspatienten 739 9.16 Rheumatoide Arthritis 741 9.16.1 Allgemeines 741 9.16.2 Ätiologie und Pathogenese der rheumatoiden Arthritis 741 9.16.3 Medikamentöse Therapie und die Rolle der Ernährung 742 9.17 Infektionskrankheiten 747 9.17.1 Allgemeines 747 9.17.2 Einflussfaktor Ernährung 748 9.17.3 Nahrungsrestriktion und Nahrungsüberangebot 750 9.18 HIV/AIDS 752 9.18.1 Allgemeines 752 9.18.2 Ernährungsprobleme bei HIV/AIDS 752 9.18.3 Prävention von Mangelernährung und Lebensmittelinfektionen 753 9.19 Prävention ernährungsabhängiger Krankheiten 755 9.19.1 Allgemeines 755 9.19.2 Präventive Ernährung und Ernährungstherapie 755 9.20 Ernährungspolitik 758 9.20.1 Grundlagen der Ernährungspolitik 758 9.20.2 Internationale Ernährungspolitik 759 9.20.3 Aufgaben und Ziele der internationalen Ernährungspolitik 761 9.20.4 Das Konzept des Ernährungssystems (Food System) 763 9.20.5 Politische Maßnahmen zur Förderung gesünderer und nachhaltigerer Ernährung 764 9.20.6 Lebensmittelverluste und -verschwendung bedrohen die Ernährungssicherheit 765 10 Verschiedene Ernährungsformen 10.1 Vegetarismus 768 10.1.1 Formen des Vegetarismus 768 10.1.2 Motive des Vegetarismus 768 10.1.3 Historische Entwicklung 769 10.1.4 Ernährungsphysiologische Bewertung 771 10.1.5 Vollwert-Ernährung 773 10.2 Weitere alternative Ernährungsformen 774 10.3 Außer-Haus-Verpflegung/ Gemeinschaftsverpflegung 779 10.4 Moderne Ernährungstrends: Convenience Food und Fast Food 781 10.5 Reduktionsdiäten 784 10.6 Künstliche Ernährung 786 10.6.1 Allgemeine Aspekte und geschichtlicher Hintergrund 786 10.6.2 Nahrungsenergiebedarf und Nährstoffbedarf schwerkranker Patienten 787 10.6.3 Postaggressionsstoffwechsel 788 10.6.4 Enterale Ernährung 789 10.6.5 Parenterale Ernährung 794