Ein Großteil der Kohlenhydrate, die mit der menschlichen Nahrung aufgenommen werden, zählt zu den komplexen Kohlenhydraten. Sie bestehen im Wesentlichen aus Stärke und gehören demnach zur Kategorie der stärkehaltigen Nahrungsmittel, die in vier Gruppen aufgeteilt werden:

Diese Stärken müssen mit Hilfe der Verdauungsenzyme in Glukose umgewandelt werden, um in den Blutkreislauf übergehen zu können.
Die Verdauung beginnt im Mund mit dem Kauen und setzt sich nach der Passage durch den Magen im Dünndarm fort.

Der Anstieg der Glykämie spiegelt die aufgenommene Menge an Glukose wieder und damit die Verdaulichkeit einer bestimmten Stärke.

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Diese Amplitude wird auf der Skala der glykämischen Indexe gemessen.
Beobachtungen haben gezeigt, dass bei gleicher Kohlenhydratmenge, die blutzuckersteigernde Wirkung nach der Mahlzeit von einem Nahrungsmittel zum andern stark schwanken kann. Der Grund dafür ist, dass ein Teil der Stärke des Nahrungsmittels nicht verdaut wird. Daraus ergibt sich die mehr oder weniger starke Aufnahme der Stärke.

Mehrere Faktoren sind für die unterschiedliche Verdaulichkeit von Stärke verantwortlich, deren blutzuckersteigernde Wirkung anhand des glykämischen Index gemessen wird.

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Struktur von Stärke:

Das Stärkekorn besteht aus zwei verschiedenen molekularen Bestandteilen: aus Amylose und Amylopektin. Sie können mit Fetten, Eiweißen, Ballaststoffen und Mikronährstoffen (Vitaminen, Mineralien ...) verbunden sein.
Ausschlaggebend für die den Stoffwechsel beeinflussenden Eigenschaften der stärkehaltigen Nahrungsmittel und ihre Auswirkungen auf den menschlichen Organismus ist das Verhältnis der Amylose zum Amylopektin.

Das Verhältnis Amylose/Amylopektin kann von einer botanischen Familie zur anderen, aber auch von einer Sorte zur anderen innerhalb derselben Familie sehr stark schwanken.

Getreidestärken enthalten im Allgemeinen zwischen 15 % und 28 % Amylose.

Manche Maissorten enthalten jedoch weniger als 1 % Amylose (Wachsmais, dessen Extrakte in der Nahrungsmittelindustrie als Verdickungsmittel verwendet werden). Andere Maissorten hingegen enthalten 55 % bis 80 % Amylose, werden aber selten angebaut, da bei steigendem Amylosegehalt der Ertrag sinkt.

Die Stärke von Knollengewächsen (zum Beispiel Kartoffeln) hat einen deutlich geringeren Amylosegehalt (zwischen 17 % und 22 %).

Die Stärke von Hülsenfrüchten hat hingegen einen sehr viel höheren Amyloseanteil (zwischen 33 % und 66 %).

Schwankungen des glykämischen Index

Der glykämische Index eines stärkehaltigen Nahrungsmittels hängt von verschiedenen Faktoren ab:

• Das Verhältnis Amylose-Amylopektin

Wenn Stärke mit zu viel Wasser erhitzt wird, verändert sich ihre Struktur. Die Stärkekörner nehmen allmählich Wasser auf und quellen auf. Ein Teil des Amylopektins geht in Lösung über. Wenn das Erhitzen fortgesetzt wird, geht auch ein Teil der Amylose in Lösung über.

Das Ergebnis ist eine mehr oder weniger starke Viskosität der Suspension. Es handelt sich um den Vorgang der Stärkegelatinierung.

Je niedriger der Amyloseanteil ist, desto stärker ist die Gelatinierung und umgekehrt.

Je mehr Stärke gelatiniert, desto besser kann sie durch die Alpha-Amylasen (Verdauungsenzyme für Stärke) aufgespalten werden und desto mehr steigt die Glykämie.

Je weniger Amylose in Stärke enthalten ist, desto höher ist ihr glykämischer Index. Und je höher der Amyloseanteil ist, desto weniger gelatiniert die Stärke und desto niedriger ist der glykämische Index.

Es ist nun leicht verständlich, warum der glykämische Index  von Kartoffeln, die einen sehr niedrigen Amyloseanteil haben, hoch ist. Linsen hingegen haben einen hohen Amyloseanteil und einen sehr niedrigen glykämischen Index.

Auch Mais ist ein interessantes Beispiel.
“Waxymais“ (Wachsmais) enthält fast gar keine Amylose und wird von der Nahrungsmittelindustrie aufgrund seiner hohen Stärkeviskosität geschätzt. Wachsmais wird verwendet, um Fruchtgelees einzudicken und Nahrungsmittel in Dosen oder Tiefkühlprodukte ansehnlich zu erhalten. Auf den Zutatenlisten wird er unter der Bezeichnung Maisstärke aufgeführt.

Der glykämische Index von Wachsmais ist sehr hoch (fast 100). Enthält Industrienahrung Wachsmais, trägt dieser dazu bei, die Glykämie der Produkte zu verstärken.

In Australien wurde ein interessantes Experiment gemacht, ein Brothersteller versetzte den Teig für herkömmliches Toastbrot mit einem Anteil Mais, der einen sehr hohen Amyloseanteil (über 80 %) hat, um den glykämischen Index des Brotes zu senken. Es heißt, dass die Verbraucher das Brot sehr positiv aufnahmen, vor allem Kinder, die normalerweise kein Vollkornbrot essen wollten.

• Technische und thermische Nahrungsmittelbearbeitung

Wasseraufnahme und Wärme steigern den glykämischen Index eines Nahrungsmittels. Rohe Karotten haben zum Beispiel einen glykämischen Index von 20. Sobald sie in Wasser gekocht werden, steigt der Index auf 50, weil die Karottenstärke gelatiniert.

Einige industrielle Prozesse führen zu maximaler Gelatinierung, zum Beispiel die Herstellung von Flocken (Kartoffelpüreepulver), Cornflakes oder Bindemitteln wie modifizierte Stärke und dextrinisierte Stärke.

Diese Verfahren verstärken den glykämischen Index beträchtlich (85 bei Cornflakes, 95 bei Kartoffelpüreeflocken, 100 bei modifizierter Stärke). Auch Popcorn und Puffreis haben einen 15 % bis 20 % höheren glykämischen Index als Mais oder Reis.

Die Pastifizierung senkt den glykämischen Index
Es gibt aber auch ein technisches Verfahren, durch das verhindert werden kann, dass Stärke aufquillt und gelatiniert: die „Pastifizierung“ von Hartweizen. Beim Extrudieren des Teigs wird dieser erwärmt und dabei bildet sich ein Schutzfilm, der die Gelatinierung der Stärke beim Kochen verlangsamt.
Spaghetti und manche Sorten Tagliatelle werden „pastifiziert“, das heißt unter starkem Druck extrudiert. Ravioli, Lasagne und frische Teigwaren werden von Hand aus dem Teig ausgeschnitten und haben daher einen höheren glykämischen Index, obwohl sie aus dem gleichen Hartweizen hergestellt werden.

Aus einer Mehlsorte kann man also Produkte herstellen, deren glykämischer Index enorm variieren kann (Ravioli 70, Spaghetti 40).

Das Kochen der Teigwaren wirkt sich ebenfalls auf den endgültigen glykämischen Index aus.

Werden Spaghetti al dente gekocht (max. 5 Minuten), bleibt der glykämische Index von unverändert. Werden die Teigwaren 20 Minuten lang gekocht, steigt der Index, da die Gelatinierung der Stärke beschleunigt wird.

• Die Retrogradation: der Umkehrprozess der Gelatinierung

Das Garen von Stärke führt zu Gelatinierung. Kühlt die Stärke ab, verändert sie sich erneut.

Die Amylose- und Amylopektin-Makromoleküle in dem Gel werden allmählich neu geordnet. Dieses Phänomen nennt man Retrogradation, das heißt die (mehr oder weniger starke) Rückkehr zu der vorherigen Molekülstruktur. Das Ausmaß der Retrogradation steigt mit zunehmender Zeit und sinkender Temperatur.

Werden stärkehaltige vakuumverpackte Gerichte lange bei niedriger Temperatur aufbewahrt (5 °C), begünstigt das die Retrogradation. Das Gleiche passiert, wenn manche Lebensmittel austrocknen. Je altbackener Brot ist, desto mehr wandert die Feuchtigkeit nach außen und begünstigt damit die Retrogradation der Stärke. Das geschieht auch beim Toasten von Brot.

Selbst wenn die Retrogradation nicht zu einer vollständigen Umkehrbarkeit der Gelatinierung führt, verringert sich dadurch der glykämischen Index. Kocht man Spaghetti (sogar weiße Spaghetti) al dente, lässt sie dann erkalten und verzehrt sie als Nudelsalat, haben sie einen glykämischen Index von 35.

Man kann daraus auch schließen, dass der glykämische Index einer bestimmten Brotsorte variiert, je nachdem ob das Brot frisch aus dem Ofen kommt und noch warm ist, altbacken ist oder getoastet wird.

Ebenso kann man davon ausgehen, dass das Einfrieren von Brot und anschließende Auftauen bei Raumtemperatur den ursprünglichen glykämischen Index des Brots spürbar senkt.

Kalte grüne Linsen haben einen noch niedrigeren glykämischen Index als frisch gekochte Linsen. Werden sie vor dem Verzehr mind. 24 Stunden im Kühlschrank aufbewahrt, sinkt ihr GI auf 10 bis 15. Je mehr Amylose die ursprüngliche Stärke enthält, desto effizienter ist die Retrogradation.

Das Hinzufügen von Fetten zu gelatinierter Stärke verlangsamt die Retrogradation.

Aaußerdem verliert retrogradierte Stärke, die wieder aufgewärmt wird, einen Teil ihrer Gelierfähigkeit. Ein Teil (ca. 10 %) der retrogradierten Stärke wird wärmeresistent. Somit trägt das Wiederaufwärmen eines Kohlenhydrats nach der Lagerung im Kalten dazu bei, den glykämischen Index zu senken.

Stärke kommt in natürlichem Zustand nicht nur in rohen Lebensmitteln vor. Sie kann in einigen Fällen auch nach dem Kochen in dieser Form weiter bestehen, wenn der Wassergehalt des Produktes stellenweise nicht für die Gelatinierung der Stärke ausreichte. Das ist vor allem bei Brotkruste und bei Sandgebäck der Fall, bei denen die körnige Struktur der Stärke teilweise nach dem Backen weiter besteht. Das führt dazu, dass sich der glykämische Index im Vergleich zu Stärken, die gelatinieren (wie zum Beispiel die Krume von Brot), verringert.

Das erklärt auch die verminderte Gelatinierung beim Dämpfen und Schmoren, also bei Garmethoden bei denen die Hydratationswirkung geringer ist als beim Kochen in Wasser.

• Protein- und Ballaststoffgehalt

Bei manchen Kohlenhydraten kann der natürliche Eiweißgehalt eine geringere Hydrolyse (Spaltung chemischer Verbindungen unter Aufnahme von Wasser) der Stärken bewirken und damit den glykämischen Index senken.

Das ist vor allem bei Getreideprodukten der Fall, insbesondere bei Teigwaren.

Das vorhandene Gluten verlangsamt die Funktion der Verdauungsamylasen, was wiederum die Glukoseresorption beschränkt.

Außerdem kann der Ballaststoffgehalt einer Stärke die Wirkung der Verdauungsamylasen einschränken und damit die Glukoseresorption verringern kann. Vor allem die löslichen Ballaststoffe (die vor allem in Hülsenfrüchten aber auch in Hafer vorkommen) wirken sich direkt oder indirekt auf die Verringerung der Glukoseresorption aus und senken somit den glykämischen Index der jeweiligen Stärke.

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• Reife- und Alterungsgrad

Der glykämische Index von stärkehaltigem Obst steigt mit dem Reifegrad. Das ist vor allem bei Bananen (und weitaus weniger bei Äpfeln) der Fall. Grüne Bananen haben einen relativ niedrigen glykämischen Index (ca. 40), der mit dem Reifungsprozess stark ansteigt (65), da die Stärke mit zunehmender Reife immer besser verdaut wird. Ähnlich verhält es sich, wenn grüne Bananen gegart werden.

Der Vollständigkeit halber muss auch darauf hingewiesen werden, dass das Aufbewahren von manchen Lebensmitteln, vor allem von Kartoffeln, zu einem Anstieg des glykämischen Index führt, da sich ihre Stärken auf natürliche Weise durch den Alterungsprozess verändern.

• Größe der Partikel

Wird ein stärkehaltiges Lebensmittel zerkleinert, wird die Hydrolyse der Stärkemoleküle erleichtert, je feiner die Stärkepartikel sind. Das wiederum steigert den glykämischen Index.

Das geschieht vor allem bei Getreide, das zu Mehl vermahlen wird.

Auch Reismehl hat einen höheren glykämischen Index als Reis.

Weizen wurde früher in Steinmühlen zu grobem Schrot vermahlen. Er wurde zwar vor der Weiterverarbeitung grob gesiebt, aber das Mehl blieb relativ grobkörnig. Der glykämische Index des damaligen so genannten „Weißbrots“ lag zwischen 60 und 65, was noch akzeptabel war. Eine der wenigen Brotsorten, die in Frankreich diesem Standard entspricht, ist das berühmte „Poilâne-Brot“, das man auch in den meisten ausländischen Hauptstädten findet. Dieses Brot ist besonders interessant, da es ausschließlich mit natürlichem Sauerteig hergestellt wird, was zusätzlich dazu beiträgt, den glykämischen Index zu senken.

Das normale Brot für den Großteil der Bevölkerung wurde aus ungesiebtem Vollkornmehl hergestellt, das alle Bestandteile des Weizenkorns enthielt und daher auch Vollkornbrot hieß. Da es relativ grobkörnig, sowie ballaststoff- und eiweißreich war, hatte es einen niedrigeren glykämischen Index (zwischen 35 und 45).

 

Mit der Erfindung der Zylindermühle im Jahre 1870 verbreitete sich die Herstellung von Weißmehl zuerst im Westen und dann überall auf der Welt. Diese neue technische Erfindung wurde natürlich als „Fortschritt“ betrachtet, obwohl sie zu einer verminderten Nährstoffqualität des Brots führte.

Fazit

Die Vielfalt der nährenden Eigenschaften von Kohlenhydraten sollte bedacht werden, denn es gibt nicht nur eine „Stärke“, sondern viele „Stärken“.

Die Eigenschaften von Stärken werden durch Wasser, Kälte oder Wärme, sowie zeitliche Faktoren beeinflusst.

Das Nahrungsmittel verändert sich durch jede industrielle,küchen- oder ernährungstechnische Bearbeitung in Bezug auf den glykämischen Index und die Verdaulichkeit.

Daraus ergibt sich eine bestimmte Darmresorption, die sich in einer entsprechenden glykämischen Wirkung äußert.

Der glykämische Index eines Nahrungsmittels resultiert also aus zahlreichen Faktoren, die man bei der Lebensmittelauswahl unbedingt berücksichtigen sollte.

Die Kalorienorientierte Diätetik hat diese wichtigen, wissenschaftlichen Begriffe vernachlässigt, die eigentlich seit mehr als 15 Jahren bekannt sind. Dadurch konnte die Nahrungsmittelindustrie nicht nur botanische Arten von bedenklichem Wert züchten, sondern vor allem industrielle Verfahren zur Verarbeitung, zum Garen und zum Konservieren entwickeln, die indirekt dazu beitragen, den Blutzuckerspiegel nach dem Verzehr moderner Nahrungsmittel besorgniserregend anzuheben.

Wir wissen heute, dass Hyperinsulinismus die Folge dieser negativen Auswirkungen auf den Stoffwechsel ist und die Ursache dafür, dass die Fälle und das Ausmaß von Fettleibigkeit, Diabetes Typ II und zahlreichen Herz-Kreislauf-Erkrankungen immer weiter zunehmen.

Mehr zu Hyperinsulinismus

Jetzt verstehen wir, wie unbedacht es ist, den Verbrauchern heutzutage offiziell zu empfehlen, 50 % bis 55 % ihres Tagesergiebedarfs durch Kohlenhydrate zu decken, ohne dabei genauer anzugeben, welche Kohlenhydrate sie zu sich nehmen sollen. Werden doch genauere Angaben gemacht, dann immer nach der Einteilung langsame/schnelle Zucker, die nicht richtig ist.

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Professor Walter Willett von der Harward Medical School hat kritisiert, dass diese Ernährungsempfehlungen nicht durch weitere Erklärungen ergänzt werden, dank derer die Kohlenhydrate unter Berücksichtigung ihres glykämischen Index richtig ausgewählt und behandelt werden können (Garen, Aufbewahren ...).

Es wird allenfalls „offiziell“ empfohlen, komplexe Kohlenhydrate zu verzehren, was im Hinblick auf den heutigen ernährungsphysiologischen Wissenstand nicht besonders aussagekräftig ist. Die Forscher F. Bornet und Professor G. Slama weisen auch darauf hin, „dass komplexe Kohlenhydrate nicht austauschbar sind“ wie lange Zeit angenommen wurde, man aber wissen sollte, dass „manche Stärken und stärkehaltigen Nahrungsmittel hyperglykämischer sind als einfache Zucker.“ Das gilt zum Beispiel für frittierte Kartoffeln (GI 95), die eine stärkere blutzuckersteigernde Wirkung haben als Zucker (GI 70).