Kohlenhydrate sind ein wichtiger Energielieferant für unseren Körper. Selbst wenn wir keine Kohlenhydrate zu uns nehmen, stellt der Körper selbst Kohlenhydrate aus anderen Stoffen wie Aminosäuren oder Laktat her, um den Blutzuckerspiegel konstant zu halten. Bei hohen sportlichen Intensitäten ist die Zufuhr von Kohlenhydraten unumgänglich. Es gibt jedoch eine große Vielzahl unterschiedlicher Kohlenhydrate mit teils unterschiedlicher Wirkung für die Energiezufuhr. Kohlenhydrate treten in unterschiedlicher Form auf. Sie können sich zu großen Molekülketten zusammenschließen oder ihre einfachste Form des Einfachzuckers (Monosaccharid) annehmen.
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Kohlenhydrate sind nicht gleich Kohlenhydrate
Die verschiedenen Arten von Kohlenhydraten in unserer Ernährung machen für unseren Stoffwechsel einen Unterschied. Kohlenhydrate haben eine unterschiedliche Länge, wobei sich diese Länge auf die Anzahl ihrer Moleküle und Atome der jeweiligen Kohlenhydrate bezieht. Um Kohlenhydrate zu verdauen, müssen sie von unserem Magen-Darm-Trakt gekürzt bzw. aufgeschlossen werden. Langkettige Kohlenhydrate, wie Stärke, werden in kurzkettige Kohlenhydrate zerlegt. Das dauert einige Zeit, weshalb langkettige Kohlenhydrate weniger schnell Energie liefern als kurzkettige Kohlenhydrate. Bei den kurzkettigen Kohlenhydraten handelt es sich um Zucker. Dabei ist Zucker nicht gleich Zucker. Auch bei Zucker gibt es Unterschiede. So werden unterschiedliche Zucker unterschiedlich verdaut (dazu mehr im nächsten Teil der Blog-Reihe „Flüssigkeits- und Energiezufuhr im Sport“). Zucker kommen als Einfach- und Zweifachzucker vor. Die bekanntesten Vertreter der Einfachzucker sind der Fruchtzucker sowie der Traubenzucker. Fruchtzucker wird auch als Fruktose bezeichnet. Traubenzucker heißt ebenfalls Dextrose oder Glukose, wobei der Name Glukose der gebräuchlichste Name ist. Unser gewöhnlicher Haushaltszucker ist ein Zweifachzucker und wird auch, Rohr-, Rübenzucker oder Saccharose genannt. Wie der Name „Zweifachzucker“ schon vermuten lässt, besteht er aus zwei Einfachzuckern. Der eine Teil ist der Fruchtzucker und der zweite Zuckeranteil ist der Traubenzucker bzw. die Glukose. Diabetiker kennen gerade den letzten Begriff, die Glukose, im Zusammenhang mit ihrer Blutzuckermessung. Bei der Zuckerart in unserem Blut handelt es sich um Glukose, dem Blutzucker. Essen wir Fruchtzucker, erhöht sich unser Blutzucker nicht unmittelbar, da Fruktose erst in Glukose umgewandelt werden muss, um den Blutzucker zu erhöhen. Der Ausdruck Traubenzucker könnte suggerieren, dass dieser Zucker besonders in Trauben vorkommt. Tatsächlich enthalten Obst und Früchte immer einen Teil Traubenzucker (Glukose), daneben aber auch einen Anteil Fruchtzucker und einen kleinen Teil des Zweifachzuckers Saccharose. Traubenzucker und Fruchtzucker sind bei den meisten Obstsorten in etwa halb-halb vertreten. In Trauben liegt der Fruchtzuckeranteil je nach Sorte sogar etwas höher als der Anteil des Traubenzuckers. Glukose wurde im 18. Jahrhundert in Trauben zum ersten Mal als Molekül isoliert entdeckt und bekam so den Namen Traubenzucker. Fruchtzucker schmeckt süßer als Traubenzucker, wodurch bei der Verwendung in Süßigkeiten für den gleichen Süßgeschmack weniger davon benötigt wird, was in der Herstellung Geld spart. Dazu lässt sich Fruchtzucker mittlerweile für die Industrie am kostengünstigsten herstellen. Die einzelnen Zuckerarten haben daher einen Einfluss auf den Süßgeschmack und die Süßkraft von Sportgetränken. Anhand der jeweiligen Zusammensetzung kann ein Sportler diese abschätzen und die für sich passende Süße wählen. Die Süßkraft bzw. der süße Geschmack sind gerade bei längeren Belastungen ein wichtiger Faktor bei Sportgetränken. Ein weiterer Einfachzucker ist die Galaktose, die zusammen mit Glukose den Zweifachzucker Laktose bildet. Sowohl die Galaktose, als auch die Laktose spielen für die Sporternährung als Energielieferant kaum eine Rolle. In Lebensmitteln enthaltene Ballaststoffe sind zum Teil auch Kohlenhydrate, können aber nicht von den Enzymen unseres Körpers zur Energiegewinnung zerkleinert werden, so werden sie unverdaut ausgeschieden. Einige der Ballaststoffe können jedoch über Bakterien in unserer Darmflora in alternative Energieträger wie Fettsäuren verwandelt werden und uns später als Energie zur Verfügung stehen.
Maltodextrin in Sportgetränken
Langkettige Kohlenhydrate kommen im Sport seltener zum Einsatz. Insbesondere komplexe Kohlenhydrate, die noch zusätzlich an Ballaststoffe gebunden sind, finden sich bei hohen Belastungen, wie im Wettkampf, nicht (Ausnahme sind u.a. Ultradistanzwettkämpfe, die hier aber nicht behandelt werden). Durch den längeren Verdauungsprozess, kann es zu einer zusätzlichen Belastung des Magen-Darm-Tracks kommen, was besonders im Wettkampf unerwünscht ist. Da die Verdauung längere Zeit in Anspruch nimmt, kommt Energie im Körper verzögert an, was zu „Energielöchern“ mit Leistungseinbußen führen kann und zudem die Steuerung der Wettkampfernährung erschwert. Eine Kompromiss stellt hier das Maltodextrin dar. Maltodextrin besteht aus einer längeren Kette von Zuckern, die hier der Einfachzucker Glukose und mitunter der Zweifachzucker Maltose sind, wobei Maltose aus zwei Glukosemolekülen besteht. Man unterscheidet zwischen der kürzeren Kette bei Maltodextrin 19, der mittleren Kettenlänge von Maltodextrin 12 und der längsten Kohlenhydratkette des Maltodextrin 6. Generell kann der Körper Maltodextrin problemlos und rasch in die einzelnen Zucker aufspalten. Die Aufspaltung passiert schnell und die Energielieferung insbesondere bei Maltodextrin 19 ist fast annähernd so schnell, wie bei reiner Glukose. Verdauungsprobleme sind durch Maltodextrin – bei richtiger Dosierung – eher selten. Viele Hersteller von Sportgetränken bzw. Energiepulvern setzen Maltodextrin ein, wobei die Kettenlänge meist nicht explizit angegeben wird und es sich oft um eine Mischung der unterschiedlichen Maltodextrinarten handelt. Maltodextrin lässt sich gut in Wasser lösen. Diese Maltodextrinlösung ist weniger zähflüssig als eine reine Glukoselösung, hat also eine geringere Viskosität, was das Trinken und Schlucken erleichtert. Ein großer Vorteil von Maltodextrin ist, dass die Konzentration der gelösten Teilchen in Wasser (Osmolarität) gering ist und so die Maltodextrinlösung schnell für Flüssigkeits- und Energiezufuhr sorgt. Maltodextrin wird häufig mit Fruktose in Gels und Sportgetränken kombiniert, was neben der energetischen Betrachtung auch damit zu tun hat, dass Maltodextrin kaum Süße aufweist, während die Süßkraft von Fruktose entsprechend höher ist (siehe oben).
Welche und wieviele Kohlenhydrate in Sportgetränken
Für den Großteil der gegessenen und getrunkenen Kohlenhydrate gilt: Werden Kohlenhydrate bzw. Einfachzucker zur Energiegewinnung verwendet, geschieht dies über die sogenannte Glykolyse, der Zerlegung von Einfachzuckern. Letztlich sind es die beiden Einfachzucker Glukose und Fruktose, die für unseren Körper während des Sports mit Energie versorgen.
In der Sporternährung sind drei Faktoren entscheidend:
- die absolute Dosierung der Kohlenhydrate
- das Verhältnis der Zucker Glukose und Fruktose in Sportgetränken (auch Riegeln etc.)
- die (chemische) Form der Zufuhr von Zucker
Die Einfachzucker Glukose und Fruktose können bei oraler Aufnahme zunächst eine andere chemische Form, als die reine Form der Einfachzucker, aufweisen. Wie oben beschrieben, kommt der Einfachzucker Glukose oft als Maltodextrin in Form einer längeren Molekülkette vor. Glukose und Fruktose sind in Sportgetränken auch als Zweifachzucker zu finden, wobei dies meist die Form des Zweifachzuckers Saccharose ist. Immer häufiger findet sich mittlerweile auch andere Zweifachzucker, wie das Disaccharid Isomaltulose, das ebenfalls aus Glukose und Fruktose besteht. Isomaltulose hat gegenüber der klassischen Saccharose den Vorteil, dass sie langsamer aufgespalten und aufgenommen wird. Dadurch steigt der Blutzuckerspiegel deutlich langsamer an. Da die Bakterien der Mundflora die Isomaltulose kaum verwerten können, ist eine mögliche Schädigung der Zähne verringert, was bei gewöhnlichem Haushaltszucker gerade bei höherem Konsum in zuckerhaltigen Getränken eine negative Begleiterscheinung sein kann. Allerdings kann Isomaltulose bei höherem Konsum zu Verdauungsproblemen führen und bei übermäßigem Verzehr abführend wirken.
Bei lockeren Trainingsfahrten ist eine Zufuhr von 40 Gramm Kohlenhydraten pro Stunde (g/h) ausreichend. Während früher für höhere Belastung eine maximale Zufuhr von 60 g/h angegeben wurde, rät man heute zu einer mitunter doppelt so hohen Zufuhr unter enormer Belastung. Die Kohlenhydratmenge muss allerdings an die Zufuhr der Zuckerarten gekoppelt werden. Dies hat mit der Aufnahme der Einfachzucker im Dünndarm zu tun. Übersteigt die Konzentration der jeweiligen Zucker die Aufnahmekapazität, kann es zu starken Verdauungsbeschwerden kommen. Häufig wird zu einem Fruktose:Glukose-Verhältnisse von 0,5 (1:2) geraten. Dieses Verhältnis hat in vielen Studien eine höhere Dosierung an Kohlenhydraten ohne Verdauungsbeschwerden, bei gleichzeitig besserer Leistungsfähigkeit ermöglicht. Des Weiteren wird dabei die Einnahme größer Mengen von 90 bis 100 g/h, gerade für eine Belastungsdauer von mehr als 2 bis 3 Stunden empfohlen. Ziel ist es, nicht nur ausreichend Energie für die Belastung bereitzustellen, sondern auch die Kohlenhydratspeicher (Glykogen) in Muskel und Leber zu schonen.
Jedoch verträgt nicht jeder Sportler größere Mengen an Kohlenhydraten und/oder Fruktose. Eine Überdosierung an Kohlenhydraten kann die Leistungsfähigkeit im Wettkampf beeinträchtigen. Gerade die Aufnahme von Fruktose ist stark individuell. Einige Menschen vertragen so gut wie keine Fruktose. Dann ist die maximale Aufnahme von Glukose von gut 60 Gramm pro Stunde das Maß aller Dinge. Ansonsten gilt es das persönliche Optimum herauszufinden. Um das Problem der Fruktoseunverträglichkeit zu umgehen bzw. abzuschwächen, kann die Verträglichkeit von Fruktose und Kohlenhydratmischungen durch regelmäßigen Verzehr trainiert werden (Train the gut).
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Seit ein paar Jahren wird vom Standard-Mischungsverhältnisses (Fruktose:Glukose-Verhältnisse 1:2) immer öfter abgerückt. So existieren mittlerweile einige Studien hinsichtlich eines Fruktose:Glukose-Verhältnisses von 0,8 (4:5), die eine damit einhergehende Steigerung der Leistungsfähigkeit sowie verhältnismäßig geringen Verdauungsbeschwerden, selbst bei höherer absoluter Kohlenhydratmenge, zeigen. Die absolute Kohlenhydratoxidationsrate sowie die Oxidationseffizienz waren in Studien mit diesem Mischungsverhältnis im Vergleich zu anderen Mischungsverhältnissen am größten. Interessanterweise war auch die Oxidationsrate und -effizienz von Glukose am höchsten, obwohl eine (2:1)-Mischung mehr absolute Glukose enthält. Die Oxidationseffizienz von Fruktose war bei (4:5) ebenfalls am höchsten und es zeigte sich eine moderate Steigerung der Ausdauerleistung. So scheint das Fruktose:Glukose-Verhältnis von 0,8 (4:5) gegenüber dem 0,5 (1:2)-Verhältnis von Vorteil für die sportliche Leistungsfähigkeit zu sein, da es den Rückgang des Leberglykogengehalts verhindert, allerdings ohne den Muskelglykogenabbau zu beeinflussen. Allerdings setzt dieses Verhältnis eine gute Verträglichkeit von hohen Kohlenhydratmengen und insbesondere Fruchtzucker voraus. Diese sollte vor Wettkämpfen umfangreich getestet und bestätigt werden.
Fazit:
Kohlenhydrate sollten unter starker Belastung in möglichst hoher Konzentration zugeführt werden. Dies setzt eine Kombination aus Fruktose und Glukose voraus, wobei diese Einfachzucker auch in Form von Zweifachzuckern oder Maltodextrin passieren kann. Schnell verdaubare Kohlenhydrate bzw. Zucker sind die erste Wahl. Die Verträglichkeit hoher Kohlenhydratdosen und unterschiedlicher Zuckerarten muss individuell getestet und geübt werden. Ein Verhältnis von 2:1 von Glukose zu Fruktose mit 90 Gramm Kohlenhydrate pro Stunde zeigt in Studien für die meisten Athleten die besten Ergebnisse hinsichtlich Verträglichkeit und Leistungsfähigkeit.
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