Funktionalität von Maiskeimöl und Dextrose

Dr. Günter Gnauck, Bestfoods Europe: Euro R&D Center; Nutrition and Health; Knorrstr. 1, D-74074 Heilbronn,
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"Functional Foods" sind derzeit ein aktuelles Thema in der Wissenschaft, wie auch in der industriellen Produktentwicklung. Dabei wird oft vergessen, daß funktionelle Wirkungen von Lebensmitteln nichts Neues sind. Jedes Lebensmittel ist funktionell, das Eine mehr, das Andere weniger. Deshalb sollen im Folgenden zwei traditionelle Lebensmittel betrachtet werden, deren Funktionalität durch eine Vielzahl von wissenschaftlichen Studien belegt ist. Es sind dies Mazola Maiskeimöl und Dextrose als Dextro Energen.

Mazola Maiskeimöl
Diätetik und Cholesterinsenkung

Mazola Maiskeimöl wurde bereits in den 50-iger und 60-iger Jahren für viele diätetische Anwendungen empfohlen, so z.B. bei Diabetes mellitus, Magen &endash; und Darmerkrankungen, Leber-, Galle- und Pankreaserkrankungen, in der Kinderernährung, bei Übergewicht und vielem mehr. Literatur hierzu findet sich bei Wachtel, (1966). Dies deutet bereits auf den hohen Stellenwert der fettmodifizierten Kostform im Allgemeinen und Maiskeimöl im Speziellen hin.

Darüber hinaus liegt eine Vielzahl von klinischen Studien vor, die zeigen, daß der diätetische Einsatz von Maiskeimöl zu einer besonders effizienten Senkung erhöhter Blutcholesterinspiegel führt. Dabei zeigte sich im direkten Vergleich mit anderen Fetten (Butter-, Distel-, Oliven-, Palm-, Sardinen-, Sonnenblumen-, Soja und Rapsöl), daß kein anderes Fett stärker cholesterinsenkend wirkt, als Mazola Maiskeimöl; selbst wenn die mehrfach ungesättigten Fettsäuren in ähnlicher oder sogar größerer Menge enthalten waren (Ahrens et al, 1957; Keys et al, 1957; Anderson, 1973; Hill et al, 1979; Laine, 1982; Sitori, 1986; Kohlmeier et al, 1988; Wardlaw, 1990; Lichtenstein, 1993; Insull et al, 1994).

Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang, die Studie von Kohlmeier, et al. (1988), bei der der cholesterinsenkende Effekt von Maiskeim- und Sonnenblumenöl verglichen wurde. Mazola Maiskeimöl führte dabei zu einer signifikant besseren Senkung des Serum-Cholesterins, sowohl beim Gesamt-Cholesterin (- 25 % vs. &endash; 18,2 %), als auch beim LDL-Cholesterin (- 29 % vs. &endash; 17 %), s.a. Abb. 1.

Die um 6,8 % stärkere Senkung des Gesamt-Cholesterinspiegels in der Maiskeimöl- im Vergleich zur Sonnenblumenöl-Periode mag auf den ersten Blick klein erscheinen. Legt man jedoch die Ergebnisse der Lipid Research Clinics-Studie (Lipid Research Clinics Program I, II, 1984) zugrunde, so ergibt sich ein anderes Bild. Wenn die Kernaussage dieser Studie, daß eine Senkung des Serum-Cholesterinspiegels um 1 % eine 2 %ige Senkung des Risikos, an koronarer Herzkrankheit zu erkranken bedeutet, auch auf die diätetische Intervention bei Bevölkerungsgruppen mit Hypercholesterinämie übertragbar ist, was von den Autoren der LRC-CPPT als wahrscheinlich angenommen wird, dann würde die um 12 % stärkere Senkung des LDL-Cholesterins in der Maiskeimöl-Periode gegenüber dem Sonnenblumenöl einer um 24 % erhöhten Risikosenkung entsprechen.

Dies wirft die Frage auf, wie dieser Wirkungsunterschied des Maiskeimöls trotz des im Vergleich zum Sonnenblumenöl geringeren Anteils an ungesättigten Fettsäuren möglich ist. Wahrscheinlich kommt dem höheren Gehalt an Tocopherolen und Ubichinonen in Keimölen (auch als unverseifbarer Anteil bezeichnet) eine über den Fettsäureeffekt hinausgehende, zusätzliche cholesterinsenkende Wirkung zu. Es ist denkbar, daß diese Substanzen den Wirkeffekt der mehrfach ungesättigten Fettsäuren im Organismus verstärken, indem sie diese vor Oxidation schützen (Kohlmeier et al, 1988).

Oxidationsschutz

Der Zusammenhang zwischen einem hohen Oxidations-Schutz im Blut und dem verminderten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen wird gerade in jüngster Zeit zunehmend stärker diskutiert (Gokce et al, 1996). Die direkte Korrelation von hohem LDL-Cholesterin und atherosklerotischen Gefäßveränderungen ist im wesentlichen auf Oxidationsprozesse zurückzuführen. Der Schutz des LDL-Cholesterins vor Oxidation ist deshalb ein wichtiger Faktor in der Prävention von kardiovaskulären Erkrankungen.

Für den Oxidationsschutz von LDL-Cholesterin spielen die fettlöslichen Antioxidantien Alpha- und Gamma-Tocopherol, sowie Ubichinon, die im Mazola Maiskeimöl reichlich vorhanden sind, eine wichtige Rolle. Insbesondere die antioxidative Aktivität des Gamma-Tocopherols, scheint nach neueren Studien (Esterbauer et al, 1996) nicht hinter der des Alpha-Tocopherols zurückzustehen. Demnach zeigen Alpha- und Gamma-Tocopherol im LDL-Oxidations-Resistenz-Test vergleichbare Oxidationsschutz-Wirkungen (s.a. Abb.2, Esterbauer et al, 1995, 1996).

Thromboserisiko und Ubichinon

Neben atherosklerotischen Prozessen tragen auch thrombotische Veränderungen wesentlich zur Erhöhung des Risikos von Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei. Für die Senkung des Thromboserisikos ist neben der Verminderung verschiedener Blutgerinnungsfaktoren auch eine Inhibierung der Vitamin K-Aktivität von Bedeutung. Vitamin K spielt eine wichtige Rolle für die Aktivierung von Blutgerinnungsfaktoren.

Dies ist ein weiterer Ansatzpunkt für die Wirkung von Ubichinon. Ubichinon ist, aufgrund der chemischen Verwandtschaft zum Vitamin K, in der Lage durch Blockierung von Enzym-Rezeptoren im Vitamin K-Zyklus die Vitamin K-Aktivität zu inhibieren (Ronden et al, 1996). Der genaue Wirkungsmechanismus ist noch nicht bekannt und Gegenstand weiterer Forschung. Falls diese Ergebnisse aus Tierversuchen in klinischen Studien bestätigt werden können, wäre dies ein weiteres wichtiges Argument, für die Funktionalität von Maiskeimöl in Bezug auf die mögliche Prävention von kardiovaskulären Erkrankungen. Erste Ergebnisse einer Interventionsstudie am Menschen deuten in diese Richtung (Elmadfa et al, 1997; Schurgers et al, 1999).

Dextrose
Dextrose und sportliche Leistungsfähigkeit

Kohlenhydrate und deren Abbauprodukt, Dextrose (D-Glukose), sind wesentlich für die Bereitstellung von Muskelenergie, vornehmlich in Form von ATP (Adenosin-Tri-Phospat). Zahlreiche Experimente und Studien aus der Sportmedizin belegen, daß kohlenhydratreiche Ernährungsformen und die Substitution mit Kohlenhydrat-Konzentraten (z.B. Dextrose) die sportliche Leistungsfähigkeit verbessern.

Wie läßt sich der leistungssteigernde Effekt von Kohlenhydrat-Konzentraten, speziell der Dextrose, erklären? Wir unterscheiden zwischen einem direkten und einem indirekten Effekt. Dextrose kann direkt in Muskelenergie umgewandelt werden. Sie trägt darüber hinaus zur Aufrechterhaltung der Muskel- und Leberglykogenspeicher bei und stimuliert die Glykogensynthese, sowie die Wiederauffüllung der Glykogenspeicher im Körper. Der indirekte Dextroseeffekt führt über die Insulinstimulierung zu einem Umschalten des Stoffwechsels von der Fettnutzung, die unter Ruhebedingungen am ökonomischten ist, auf eine bevorzugte Verwertung von Dextrose. Wesentlichster Vorteil ist eine um 13 % erhöhte ATP-Produktion pro Mol Sauerstoff. Hieraus resultiert ein klarer energetischer Vorteil für die Kohlenhydratmetabolisierung, speziell der Dextrose. Es liegt eine Vielzahl von Publikationen vor, die belegen, daß die Gabe von Kohlenhydrat-Konzentraten vor und während der sportlichen Belastung, die Leistungsfähigkeit erhöhen (Ahlborg et al., 1971; 1976; Bagby et al., 1978; Blom et al., 1987; Burke, 1993; Christensen et al., 1939; Coyle, 1986, 1991; Gebhard, 1966; Hultman et al., 1973; Ivy et al., 1979; 1983; Keul 1975).

Eine der überzeugensten Studien, ist die von Pirnay et al., 1977; 1982. Sie konnten nach Gabe von C-13-markierter Glukose zeigen, daß die exogen verabreichte Glukose sofort in den Energiestoffwechsel einfließt und somit dazu beiträgt endogene Kohlenhydratspeicher zu schützen (s.a. Abb. 3).

Besser noch als Dextrose, sind Maltodextrine geeignet. Dies sind teilabgebaute Stärken, mit relativ großer Kettenlänge. Sie haben bei gleicher Dextroseverfügbarkeit eine geringere osmotische Wirkung als Dextrose. Das ist z.B. für isotonische Sportdrinks von großer Bedeutung, in Bezug auf schnelle Resorption und gute Verträglichkeit, (s.a. Tabelle 1).

Kohlenhydrat (KH)

KH (g/100 ml) bei Isotonie

Faktor

kcal
(per g)

kcal
(%)

Süßkraft

 

Glukose/Fruktose

5

1

3,75

100

hoch

Maltose/Saccharose

10

2

3,95

105

hoch-moderat

Glukosesirup DE 30

17

3,4

4,12

110

moderat

Maltodextrin DE 19

25

5

4,12

110

wenig

Maltodextrin DE 5  

35-40

8

4,17

111

keine

Tab. 1 Kohlenhydratmenge und Energiegehalt verschiedener Substrate unter Isotoniebedingungen

Bezogen auf 100 ml isotonisches Getränk können ca. 5 g eines Monosaccharids (Dextrose/Fruktose) eingesetzt werden, oder 10 g Disaccharid bzw. 25 bis 40 g Maltodextrin, je nach Kettenlänge, hier als Dextroseäquivalent (DE) ausgedrückt. Die Kettenlänge steigt mit fallendem DE. Maltodextrin liefert, im Vergleich zum Monosaccharid, eine 5 bis 6-fach höhere Enerigemenge unter Isotoniebedingungen. Das von Vorteil bei energieverbrauchenden Sportarten wie Tennis, Fußball, Langlauf etc. Ein weiterer Vorteil ist die mit steigender Kettenlänge abnehmende Süßkraft. Maltodextrine schmecken praktisch neutral und erlauben in Kombination mit Dextrose bzw. Süßstoffen ein maßgeschneidertes Süßprofil. Zusammen mit der Isotoniebedingung ist dies wichtig, wenn größere Mengen konsumiert werden, wie im Sport üblich.

Dextrose und mentale Leistung

Obwohl das Gehirn nur 2 % des Körpergewichts ausmacht, bestreitet es 20 % des Körperenergiebedarfs, ist also eines der aktivsten Organe. Wichtig ist, daß das Gehirn unter Normalbedingungen zu 100 % Dextrose als Energiesubstrat nutzt. Es gibt nur eine Ausnahme von dieser Regel, das ist der Hungerzustand. Hier nutzt das Gehirn, quasi als Überlebensmechanismus, auch andere Energiesubstrate aus dem Eiweiß- und Fettstoffwechsel (Siebert et al, 1989; s.a. Abb. 4).

 

Dieser Sachverhalt läßt die Hypothese zu, daß eine Verabreichung schnell verfügbarer Dextrose die Konzentrationsleistung fördern müßte. Zur Bestätigung dieser Hypothese wurden eine Reihe von Humanversuchen durchgeführt. Der erste Versuch dieser Art, war eine Fahrsimulatorstudie, in Zusammenarbeit mit dem Volkswagenwerk in Wolfsburg. Die Testpersonen machten nach Dextrosegabe deutlich weniger Fahrfehler als im Kontrollversuch, (Abb. 5; Keul, 1982).

Abb. 5 Fahrleistung: Einfluß von Dextrose/Placebo auf Fahrfehler; sign. Verbesserung nach Dextrose-Gabe (p<0.05)

Vergleichbare Ergebnisse wurden auch bei der Testung von komplexen Reaktionsleistungen erzielt (Moser et al, 1983). Wiederum hatten die Testpersonen in der Dextrosegruppe signifikant bessere Ergebnisse in einfachen Rechen- und Reaktionstests. Diese Resultate zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Fahrsimulatorversuchen.

Um eine direktere Korrelation zur Hirnleistung zu bekommen, wurden nachfolgend EEG-Untersuchungen durchgeführt. (Geßner et al, 1983a und b, 1984, 1985, 1986a und b, 1987; Klasser, 1984; Klasser et al, 1983; Siebert, 1987; Siebert et al; 1986). Mit der Elektro-Enzephalo-Gramm-Methode lassen sich unterschiedliche Hirnaktivitäten messen. Dabei zeigt die sogenannte alpha-Aktivität eine direkte, positive Korrelation zur Konzentrationsfähigkeit, (s.a. Abb. 6).

 

Die Basislinie in Abbildung 6 entspricht der Kontrollgruppe, die Balkendiagramme zeigen die erhöhte alpha-Intensität nach Dextrosegabe. Es kommt bereits 5 Minuten nach Verabreichung zu einem meßbaren Anstieg, mit einem Maximum nach 30 Minuten und einem Rückgang auf das Ausgangsniveau nach 2 Stunden. Auch diese Unterschiede, insbesondere zu den Zeitpunkten 25 bis 45 Minuten, erwiesen sich als statistisch signifikant.

In weiteren Testreihen an Schülern im Rahmen des Projekts "Jugend forscht", konnten bei Reaktionszeitmessungen ebenfalls Verbesserungen durch Dextrose erzielt werden. Es kam zu einer deutlichen Verkürzung der Reaktionszeit. Besonders eindrucksvoll waren die Ergebnisse im Kurzzeit-Gedächtnistest, bei dem 4-stellige Zahlenfolgen zu erinnern und richtig wiederzugeben sind. Auch hier wurden deutlich bessere Ergebnisse nach Dextrosegabe erzielt. (Abb. 7, Gessner, 1996). Die Maxima der Leistungsverbesserungen liegen, ähnlich wie bei den EEG-Untersuchungen, im Bereich von 25 bis 45 Minuten nach Dextrosegabe.

Neben den dargestellten Studien, existiert eine Vielzahl von Publikationen, aus den USA, England und Frankreich, die in Tier- und Humanversuchen zu gleichen Aussagen kommen. (Gold, 1986a,b; Gonder-Frederick et al, 1987; Messier et al, 1984, 1987; Messier et al, 1988; Gold, 1986; Gold et al, 1986; Parsons et al, 1992; Stone et al, 1989; Hall et al, 1989; Azari, 1991; Benton, 1990; Benton et al, 1987, 1992, 1993; 1994; Lapp, 1981; Rogers et al, 1994). Somit ergibt sich für das relativ neue Feld der Konzentrations- und Gedächtnisstimulierung durch Dextrose eine solide wissenschaftliche Basis.

Wie lassen sich diese Wirkungen erklären? Hierzu liegen verschiedene, sich ergänzende Theorien vor. Erstens wird durch den direkten Dextroseeffekt der Blutzuckerspiegel angehoben und so Hypoglykämiezustände nach Dextrosegabe vermieden (Cnota et al, 1996). Zweitens wird durch Dextrosegaben die Bildung der Neurotransmittersubstanz Serotonin angeregt und so indirekt die Hirnleistung gesteigert. Hierzu haben Wurtmann et al, umfangreiche Studien zur Absicherung dieser Hypothese vorgelegt (Wurtmann et al, 1974 und 1986; Fernstrom et al, 1971 und 1972). Drittens wird durch Dextrosegaben, ähnlich wie durch das Pharmakon Epinephrin, die Glukosefreisetzung aus Glukosespeichern stimuliert (Stone et al, 1990).

Gold et al hatten in ihren Versuchen zum Nachweis der stimulierenden Epinephrin-Wirkung zunächst Dextrose als wirkungsloses Kontrollpräparat eingesetzt, mußten dann aber feststellen, daß Dextrose einen gleichen, teilweise sogar besseren Effekt wie das Epinephrin hatte. Das veranlasste Gold et al sich intensiver mit der Gedächtnis stimulierenden Wirkung von Dextrose zu befassen. In der Folge haben sie dann mit die überzeugensten Studien zur Stimulierung der Gedächtnisleistung durch Dextrose vorgelegt, (Gold et al, 1986; Gold, 1982; Stone, 1990). Selbst bei Alzheimer Patienten konnten solche Kurzzeit-Effekte nachgewiesen werden, (Gold, pers. Mittlg.).

Dies belegt, daß Dextrose ein geignetes und nebenwirkungsfreies Substrat zur positiven Beeinflussung der Konzentrations- und Gedächtnisleistung ist; gleiches gilt für die Stimulierung von konzentrationsintensiven, sportlichen Leistungen.

Zusammenfassend ist festzuhalten, daß Mazola Maiskeimöl und Dextrose ein physiologisch interessantes Eigenschaftsprofil haben und aufgrund der erwiesenen Funktionalität als traditionelle Lebensmittel mit "Functional Food"-Charakter bezeichnet werden können.

Literatur:

Kann beim Verfasser angefordert werden.
Guenter.Gnauck@eu.bestfoods.com

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