Mehr als nur Ballast

Ballaststoffe sind Bestandteile pflanzlicher Lebensmittel, die von den menschlichen Verdauungsenzymen nicht oder nur teilweise abgebaut werden können. Sie werden deshalb im Dünndarm nicht resorbiert und gelangen in den Dickdarm, wo sie teilweise von Mikroorganismen abgebaut werden. Dadurch entstehen die kurzkettigen Fettsäuren (engl. short chain fatty acids, SCFA) Acetat, Butyrat und Propionat, deren Abundanz die Zusammensetzung der Darmflora mit beeinflusst.

Bei den Ballaststoffen handelt es sich nicht um eine einheitliche Substanzgruppe. Die meisten Ballaststoffe sind komplexe Kohlenhydrate. Die einzige Ausnahme ist der Holzstoff Lignin. Er ist ein komplexes Phenylpropan-Konstrukt und wird ebenfalls zu den Ballaststoffen gezählt.

Diese komplexen Kohlenhydrate sind in erster Linie unverdauliche Oligo- und Polysaccharide, die aus einfachen Monosacchariden wie z. B. Glucose, Fructose, Arabinose und Galactose sowie deren Derivaten bestehen. Resistente Stärke, welche hinsichtlich der Verwertbarkeit ähnliche Eigenschaften wie die klassischen Ballaststoffe aufweist, wird ebenfalls zu diesen gezählt. Resistente Stärke ist durch Amylasen weitgehend nicht angreifbar und entgeht dadurch der enzymatischen Hydrolyse im Dünndarm. Auch das Auskristallisieren von Stärke beim Abkühlen führt zu Resistenz gegenüber Amylasen; diese Art von resistenter Stärke nennt sich retrograde Stärke und entsteht z. B. in gekochten und wieder abgekühlten Kartoffeln.

Löslich oder unlöslich

Grundsätzlich können Ballaststoffe in zwei Großgruppen unterteilt werden: die unlöslichen und die löslichen Ballaststoffe. Die ersteren bestehen überwiegend aus Zellulose und Hemizellulose, auch Lignin zählt hierzu. Sie haben ein niedriges Wasserbindungsvermögen und werden bakteriell kaum abgebaut. Die löslichen Ballaststoffe hingegen haben eine ausgeprägte Wasserbindungskapazität und werden von der anaeroben Darmflora rasch und nahezu vollständig abgebaut. Dazu zählen unter anderem Pflanzenextrakte wie Pektin, Pflanzenexsudate (z. B. Gummi arabicum), Samenschleime (z. B. Guarkernmehl, Leinsamenschleim), Meeresalgenextrakte (z. B. Agar, Carrageen) sowie Beta-Glucan und Inulin. Diese strikte Einteilung ist allerdings meist nicht zufriedenstellend, da viele Nahrungspflanzen beide Typen von Ballaststoffen enthalten, und gleichzeitig einige dieser Ballaststoffe sowohl unlösliche als auch lösliche Eigenschaften aufweisen können.

Ballaststoffzufuhr und Ballaststoffquellen

Die europäischen Fachgesellschaften empfehlen eine tägliche Aufnahme von mindestens 30 g Ballaststoffen, während die WHO mit mindestens 25 g pro Tag eine etwas niedrigere Menge angibt. Die Richtwerte gelten für Erwachsene; Kinder sollten laut Deutscher Gesellschaft für Ernährung (DGE) ca. 10 g Ballaststoffe pro 1.000 kcal zu sich nehmen, die WHO empfiehlt 15 g für Zwei- bis Fünfjährige und 21 g für Sechs- bis Neunjährige. All diese Zufuhrempfehlungen werden allerdings in den meisten Ländern nicht erreicht. Die DGE hat für ihre Kohlenhydrat-Leitlinie über zehn nationale Verzehrstudien ausgewertet. In keiner dieser Studien konnte die empfohlene Menge von mindestens 30 g erreicht werden, im Schnitt betrug der Ballaststoffkonsum der Deutschen zwischen 16 und 29 g pro Tag. In Nordamerika ist die Zufuhr mit 17 g täglich noch niedriger. Dabei wird vermutet, dass unsere Vorfahren bis zu 100 g Ballaststoffe täglich konsumierten!

Die wichtigsten Ballaststoffquellen in der westlichen Ernährung sind nach wie vor Getreide, Gemüse und Obst. Die Empfehlungen liegen hier selbstverständlich auf Vollkorngetreide. Gleichermaßen tragen Nüsse, Samen und Hülsenfrüchte zu einer ausreichenden Ballaststoffversorgung bei.

Bei einer unzureichenden Zufuhr oder bei bestimmten Beschwerden (z. B. bei Verdauungsproblemen) kann kurzfristig auch die Einnahme von isolierten Ballaststoffen oder Ballaststoffpräparaten helfen. Hier werden meist Flohsamenschalen (Psyllium, Plantago indica und Plantago afra, Plantaginaceae), teilhydrolysiertes Guarkernmehl (PHGG; engl. Partially Hydrolyzed Guar Gum) oder Präparate mit einer Mischung aus verschiedenen Ballaststoffen eingesetzt. Für PHGG konnte in Studien gezeigt werden, dass es bei Gesunden die Zusammensetzung der Darmflora positiv beeinflussen und einen signifikanten Effekt auf Stuhlfrequenz und -konsistenz haben kann und bei Betroffenen den Symptomen eines Reizdarm-Syndroms entgegenwirken und so die Lebensqualität dieser Personen verbessern kann.

In der Lebensmittelindustrie werden ebenfalls – meist aus technologischen Gründen – isolierte Ballaststoffe verwendet, mitunter auch, um Produkte ballaststoffreicher zu machen.

Wirkung ohne klassische Metabolisierung

Ballaststoffe werden nicht als klassische Nährstoffe metabolisiert; viele Effekte beruhen auf physikalischen Eigenschaften und der Fermentation durch Mikroorganismen, die wiederum zahlreiche metabolische Signalwege beeinflussen.

Die verringerte Energiedichte und das Wasserbindungsvermögen führen beispielsweise zu einem höheren Sättigungsgefühl und zu einer verlangsamten Magenentleerung bzw. Dünndarmpassage. Das führt zu einem gleichmäßigen Blutzuckeranstieg und resultiert in erniedrigten postprandialen Blutzucker- und Insulinspiegeln. Im Dickdarm hingegen wird die Transitzeit durch die Zunahme des Volumens und der Peristaltik verkürzt; das normalisiert den Stuhlgang und erleichtert somit die Defäkation.

Ebenso besitzen Ballaststoffe die Fähigkeit zur Adsorption und zum Ionenaustausch. Ballaststoffe binden Kationen und fördern so die Ausscheidung von Schwermetallen. Auch großmolekulare kanzerogene Chemikalien werden leicht an Ballaststoffe gebunden. Kombiniert mit der positiven Beeinflussung der Darmflora durch die Fermentation zu SCFA (präbiotische Wirkung) kann dies eine Reduktion des Krebsrisikos zur Folge haben. 
Ballaststoffe können auch Gallensäuren adsorbieren, welche dann vermehrt mit den Fäzes ausgeschieden werden. Zur Neusynthese dieser wird vom Körper Cholesterin verwendet, welches auch zum Teil von der Leber aus LDL-Cholesterin gewonnen wird. Insgesamt sinkt also der Blutcholesterinspiegel. Das bei der Fermentation gebildete Propionat trägt durch eine Hemmung der Cholesterinsynthese in der Leber direkt zur Cholesterinsenkung bei.

Präventive Rolle von Ballaststoffen 

Der gleichmäßigere Anstieg des postprandialen Blutzuckers und daraus resultierend des Insulinspiegels kann längerfristig die Insulinsensitivität verbessern. Eine Studie verglich zwei Gruppen an übergewichtigen Personen mit Symptomen eines metabolischen Syndroms, die über einen Zeitraum von 18 Wochen unterschiedliche Kostformen bekamen. Die Gruppe mit der hohen Ballaststoffzufuhr hatte am Ende eine um 25 % höhere Insulinsensitivität als die Gruppe mit der ballaststoffarmen Kost. In weiteren Studien konnte durch eine hohe Ballaststoffzufuhr eine Reduktion und Verbesserung des HbA1C-Wertes erreicht werden.

Bei der Prävention von metabolischen Erkrankungen spielen die bei der Fermentation von Ballaststoffen gebildeten SCFA eine interessante Rolle. So konnte gezeigt werden, dass diese kurzkettigen Fettsäuren den postprandialen GLP-1-Spiegel (engl. Glucagon-like peptide-1) steigern können und somit das Sättigungsgefühl und die Kalorienzufuhr positiv beeinflussen. Dies kann längerfristig zu einer geringeren Gewichtszunahme führen.
Durch die Verbesserung der Insulinsensitivität, die Senkung des Cholesterinspiegels, die Anpassung des Sättigungsgefühls und die Beeinflussung der Darmflora können Ballaststoffe im Endeffekt auch das Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen (CVD) reduzieren. Das Risiko für CVD ist in entwickelten Ländern am höchsten und wird unter anderem auf den übermäßigen Konsum von hochverarbeiteten Lebensmitteln zurückgeführt – welche wiederum als sehr ballaststoffarm gelten. Die Auswertung von mehreren Studien kam zu dem Schluss, dass pro 7 g Ballaststoffzufuhr pro Tag das Risiko für CVD um 9 % verringert werden kann.

Ebenso kann womöglich die Mortalität in Hinblick auf CVD um 9–13 % reduziert werden, wenn die Ballaststoffmenge um 10 g pro Tag gesteigert wird. Die direkte Kausalität ist hier allerdings in Frage zu stellen, da andere Lebensstilfaktoren in der Entstehung von CVD ebenfalls eine gewichtige Rolle spielen – und Menschen, die einen gesunden Lebensstil pflegen, meist sowieso mehr Ballaststoffe konsumieren. Eine auf Dauer zu niedrige Ballaststoffzufuhr kann das Risiko für Kolorektalkarzinom (CRC) erhöhen. Dies ist vor allem in entwickelten Ländern zu beobachten, in denen die Ballaststoffversorgung suboptimal ist. Eine Erhöhung der Ballaststoffzufuhr um 10 g pro Tag hat je nach Studie zu einer Risikoreduktion von bis zu 13 % geführt. In der EPIC-Studie, welche mehr als eine halbe Million Menschen umfasste, konnte gezeigt werden, dass diejenige Gruppe, die in dieser Auswertung die höchste Ballaststoffzufuhr aufwies, ein um 40 % geringeres CRC-Risiko hatte als die Gruppe mit der niedrigsten Zufuhr. Die Mechanismen dieser risikomindernden Wirkung der Ballaststoffe sind komplex und wohl einer Kombination von verringerter Transitzeit, den präbiotischen Effekten der SCFA (v. a. von Butyrat) und der Fähigkeit zur Bindung von Gallensäuren und Kanzerogenen zu verdanken – weitere Forschung ist für eine endgültige Klärung notwendig.

Quellen
•   Leitzmann C, et al.: Ernährung in Prävention und Therapie: Ein Lehrbuch (2009), 3. Auflage, Hippokrates Verlag, Stuttgart
•   Knasmüller S, et al.: Krebs und Ernährung: Risiken und Prävention – wissenschaftliche Grundlagen und Ernährungsempfehlungen (2014), 1. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart
•   Evidenzbasierte Leitlinie: Kohlenhydratzufuhr und Prävention ausgewählter ernährungsmitbedingter Krankheiten (2011), Deutsche Gesellschaft für Ernährung e. V., Bonn.
•   McKeown NM, et al.: Fibre intake for optimal health: how can healthcare professionals support people to reach dietary recommendations? BMJ 2022;378:e054370
•    Barber TM, et al.: The health benefits of dietary fibre. Nutrients 2020, 12, 3209.

Weiter Literatur auf Anfrage.