Wachsmaisstärke – Ein Post-Workout Kohlenhydrat

Wachsmaisstärke versorgt den menschlichen Organismus mit schnell verfügbaren, komplexen Kohlenhydraten (Stärke), dieser Energiespender eignet sich hervorragend für eine rasche und langanhaltende Versorgung der Glykogenspeicher[1].
Pflanzliche Stärke besteht überwiegend aus Polysacchariden (Vielfachzucker), Amylopektin (70-80%) und Amylose (20-30%)[2][3].


Wachsmaisstärke als eine spezielle Form der Maisstärke besteht jedoch aus bis zu 99% aus Amylopektin – ein Umstand, welcher sie für Sportler als profitabel erscheinen lässt[4].

Im Bodybuilding und Kraftsport versprechen kohlenhydrathaltige Post-Workout-Shakes die gezielte Unterstützung des Muskelaufbau durch eine flinke Aktivierung der körpereigenen Wachstumshormone und Proteinsynthese, bei zeitgleich schneller Bereitstellung der aufgenommen Kohlenhydrate durch die Magenwand in den Blutkreislauf[5].
Gewiefte Nahrungsergänzungshersteller propagieren, dass Wachsmaisstärke aufgrund seines höheren Molekulargewichts im Verdauungstrakt in der Lage ist, die Glykogenspeicher signifikant schneller wieder aufzufüllen, als dies beispielsweise bei der Einnahme von Dextrose oder Maltodextrin der Fall wäre.
Doch was bleibt von derartigen Werbeversprechen hängen, wenn man mehr als über die ernährungstechnischen Grundlagen verfügt und wissenschaftliche Studienergebnisse richtig deutet?

Wachsmaisstärke – Die Historie eines Süßgrasgewächses 

Archaisch stammt Wachsmais, laut ersten Überlieferungen (1909), womöglich aus China[6].
Die vermeidlich erste wilde Form von Wachsmais wurde im Jahr 1908 von einem Reverend. J. M. W. Farnham, Missionar in Shanghai, als wortwörtlich “besondere Art von Mais” entdeckt und anschließend von ihm als Samen an das damalige US-amerikanische Büro für Saatgut und Einführung von neuen Pflanzenarten eingesandt[6][7].
Bereits im selben Jahr (1908) wurden die Samen von dem Botaniker G.N. Collins in der Nähe von Washington im District of Columbia eingepflanzt, sodass bald darauf 53 Pflanzen für wissenschaftliche Untersuchungen bereitstanden.
Seine Untersuchungen an der neuen Maissorte dokumentierte dieser mittels Fotographien, welche im Dezember 1909 im USDA Bulletin veröffentlicht wurden[10].

Fortlaufend häuften sich nach der ersten Entdeckung die Sichtungen von Wachsmais wie beispielsweise in Burma (1915) und auf den Philippinen (1920).
Währenddessen entschlüsselten Wissenschaftler bereits im Juni des Jahres 1919, dass der Samen der den Keimling des Wachsmais umgibt (Endosperm), im Gegensatz zur üblichen Gelbmaisstärke fast ausschließlich aus Amylopektin bestand[11][12].

Während des zweiten Weltkriegs wurden immer mehr Versorgungswege der Alliierten (speziell Amerika) durch die Achsenmächte (insbesondere Japan) unterbrochen und die bisher wichtigste Speisestärke Tapioka (hergestellt aus getrockneter Manihot esculenta) wurde immer knapper[13][14].
Im Rahmen dieser Ausnahmesituation entstand die flächendeckende Bestellung der Felder mit Wachsmais zur Wachsmaisstärke Gewinnung.

Wachsmaisstärke – Ein simpler Herstellungsprozess

Der Aufbau von Kohlenhydraten ist bereits durch ihre Namensgebung erkennbar – weniger bekannt ist den meisten jedoch das auch die Photosynthese ihren Einfluss auf die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser durch Pflanzen und Mikroorganismen hat[16].
Die chemische Zusammensetzung des Hydrats der Kohlenhydrate erstreckt sich von Kohlenstoff (C) über Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O), dieses enthaltene Sauerstoff Molekül ermöglicht die Oxidation (Verbrennung) als rentable Energiequelle[15].

Die gespeicherte Sonnenenergie – in Form von komplexen Kohlenhydraten (Stärke) macht Wachsmaisstärke für Bodybuilder und Kraftsport mutmaßlich interessant[20].
Auch wenn Wachsmais äußerlich nicht von normalem Gelbmais zu unterscheiden ist, erscheint die Namensgebung anhand der Ähnlichkeit der mikroskopischen Struktur zu Wachs als Begrifflichkeit[17].

Wachsmaisstärke wird im sogenannten Stärkegewinnungsverfahren gewonnen – hierbei werden die Maiskeime vom stärkehaltigen Maisbrei getrennt.
Während Maiskeime für die Produktion von Speiseöl verwendet werden, blüht den Schalen des Wachsmais nach der Schiebung ein Schicksal als Futtermittel[19].
Zurück bleibt Maisbrei, ein Stoffgemisch aus Stärke und Kleber, dieses wird getrennt und jeweils in Maisgluten und native Stärke (natürliche Stärke) filtriert[18].
Diese verarbeitete Stärke (Wachsmaisstärke) wird anschließend beispielsweise als Verdickungsmittel in der Lebensmittelindustrie, als Emulsionsmittel für Salatsaucen, Säuglingsnahrung oder Milchprodukten verwendet[4].
Weitere Einsatzbereiche sind beispielsweise die Papierindustrie, welche ihre Pappkartons durch die Verwendung von wachsmaisstärkehaltigen Klebebändern verstärken[4].

Stärke und ihre Verstoffwechselung

Wachsmaisstärke besteht aus bis zu 99% pflanzlicher Stärke in Form von Amylopektin und entspricht somit einem Glucose Polymer, dieser kann weniger schnell durch den Körper in Glukose umgewandelt werden als Einfachzucker (Fructose oder Galaktose) oder Zweifachzucker (Saccharose oder Laktose)[20][21][22].

Nach dem Konsum von stärkehaltigen Lebensmitteln beginnt der Körper bereits im Mund- und Rachenraum mit der anfänglichen Verdauung der komplexen Kohlenhydrate[23][24].
Der Verdauungsprozess wird durch das im menschlichen Speichel enthaltene Enzym “Amylasen”  eingeleitet, dieses sorgt dafür, dass Stärke (beispielsweise nach dem Konsum von Wachsmaisstärke) in weniger verzweigte Kohlenhydratverbindungen (Mehrfachzucker) zerlegt werden[25[26][27][28].

Vom Körper angestrebt ist die Umwandlung von Kohlenhydraten in Glucose und Ribose[34][37].
Während die, unter anderem stärkehaltige, Nahrung ihre Reise durch den Körper fortsetzt, passiert sie den Magen – hier wird sie nur geringfügig vom Magensaft (ein saures Gemisch aus Wasser, Salzsäure und Pepsinogen) aufgespalten[29][30][31][38].

Die schlussendliche Umwandlung von Stärke erfolgt im Zwölffingerdarm (Teil des Dünndarms), dieser wird durch Enzyme (Amylasen) aus dem Pankreas (Bauchspeicheldrüse) angehalten, die restlichen “Verzweigungen” der Kohlenhydrate (Polysaccharide) zu lösen.
Durch die Maltase-Glucoamylase erreichen die in der Darmwand befindlichen Enzyme (Maltase), eine Zerlegung von Maltose in Glucose[24][33][39].

Sobald diese Umwandlung vollzogen ist, werden die Einfachzucker (Glukose) von den Zellen der Darmwand in Beschlag genommen und in die Blutbahn geschleust[34].
Immer, wenn unsere Zellen die zur Verfügung stehende Glukose nicht benötigen, wird diese, mittels der Muskulatur (2/3) und Leber (1/3), im Rahmen der Glykogensynthese als Energievorrat eingelagert[35][36].
Sind auch diese Speichermöglichkeit (300g-600g Glykogen) ausgeschöpft, werden die überschüssigen Kohlenhydrate als Fettgewebe gespeichert[36].

Wachsmaisstärke – Der wissenschaftliche Exkurs hinter einer Kohlenhydrat-Quelle

Die Wiederauffüllung eines entleerten Glykogenspeichers – nach einer intensiven Trainingsbelastung, wie sie beispielsweise bei einem Marathon auftritt – kann bis zu 48 Stunden in Anspruch nehmen[40].
Vergleicht man diese intensive Trainingsbelastung mit einer kraftraubenden Trainingseinheit mit schweren Gewichten, ähnlich dem Bodybuilding, verbraucht man jedoch durchschnittlich deutlich weniger Energie (unter anderem in Form von Glykogen)[40][41].

Unglücklicherweise besteht der vermeintliche Vorteil von Wachsmaisstärke in der schnellen Wiederauffüllung der Glykogenspeicher, welche nach einer Trainingseinheit (Krafttraining) lediglich im Bereich von 10 bis 15% entleert ist. Doch wurden die wissenschaftlichen Studien tatsächlich richtig gedeutet?[42][43].

Wachsmaisstärke – Studie #1 – Wachsmaisstärke/Dextrose/Maltodextrin/resistente Stärke

In einer der ersten Studien mit Maisstärke aus dem Jahre 1996 sollte untersucht werden, welche der folgenden vier Kohlenhydratformen (Wachsmaisstärke, Dextrose, Maltodextrin und resistente Stärke) innerhalb von 24 Stunden nach dem Training die Glykogenspeicher am “besten” wiederbefüllen könne[47].
Die acht männlichen Probanden im Alter von 21 bis 22 Jahren absolvierten ein 60-minütiges Ausdauertraining (Belastungsintensität von 75%), gefolgt von sechs ein-minütigen Sprinteinheiten, welche jeweils durch eine weitere Minute Pausenzeit ergänzt wurden.
In den ersten zwölf Stunden nach dem Ausdauertraining konsumierte jeder Proband eine Kalorienmenge von 3000 Kilokalorien, welche aus Kohlenhydraten, Fett und Eiweiß bestand.
24 Stunden nach dem ersten 60-minütigen Ausdauertest und dem Konsum unterschiedlicher Kohlenhydrate sollte in einem zweiten 30-minütigen Ausdauertest untersucht werden, welche Kohlenhydratquelle (beispielsweise Wachsmaisstärke) die Trainingsleistung in Folge ihres Konsums steigern könne.

Als Ergebnis dokumentierten die Wissenschaftler, dass sich die Glykogen Konzentration der Muskulatur lediglich in geringem Maße von Dextrose (197,7 mmol/kg-1), Maltodextrin (136,7 mmol/kg-1) und Wachsmaisstärke (171,8 mmol/kg-1) unterschieden.
Lediglich resistente Stärke, welche vom Verdauungssystem nicht verwertet werden kann (Ballaststoff), zeigte deutlich geringere Auswirkungen auf die Glykogen Konzentration[47].

Auch wenn sämtliche zugeführte Kohlenhydratquellen zu einer Besserung der Trainingsleistung führen können, besteht kein kausaler Zusammenhang einer signifikant besseren Wiederauffüllung der Glykogenspeicher durch den Konsum von Wachsmaisstärke[47].

Wachsmaisstärke – Studie #2 – Schnellere Glykogenresynthese durch schnelle Magenentleerung

Im Jahr 2000 untersuchten Wissenschaftler aus Helsinki die Geschwindigkeit der Magenentleerung eines Glucose Polymer, deren Zusammensetzung aus 78% Amylopektin und 22% Amylose bestand[42][43][44].
Es handelte sich hierbei um eine auf Kartoffel basierender Stärkeverbindung[43][44].
Bei der Versuchsgruppe handelte es sich um 16 männliche Probanden im Alter von 20 bis 27 Jahren und einem Körpergewicht zwischen 64 und 83 Kilogramm.
Im Versuchsaufbau wurden jeweils 500ml Flüssigkeit (Wasser) mit 75g Kohlenhydraten aus Kartoffelstärke (Drink C) oder Maltodextrin (Drink G) hinsichtlich der Neigung zum Verlassen des Magens verglichen.

Die Verweildauer der jeweiligen Getränke wurde durch eine “Intubation” überprüft, das Ergebnis zeigte, dass Drink C (Kartoffelstärke = 78% Amylopektin) dazu neigt, im Magen eine “gelartige Masse” zu bilden, welche potenziell schneller für die Blutglukose bereitstünde[42][43][45].
Das Ergebnis zeigte jedoch auch, dass das Potenzial für die schnelle Steigerung der Blutglukose-Konzentration gegenüber dem Gemisch aus Maltodextrin (Drink G) keine unterschiedlichen Blutglukose- und Insulin Konzentrationen ausweisen konnte[44].

Abgesehen davon, dass in dieser Studie keinerlei Wachsmaisstärke zum Einsatz gekommen ist, scheint die “schnellere und damit ggf. wirkungsvollere” Auffüllung der körpereigenen Glykogenspeicher, durch Amylopektin, als nicht erwiesen.

Wachsmaisstärke – Studie #3 – Die Auswirkungen auf den Blutzucker- und Insulinspiegel

Erstmals im Jahre 2002 untersuchte die Medizinische Fakultät der Universität von Toronto (Canada) die Auswirkungen einer Kohlenhydratzufuhr auf den Blutzucker- und Insulinspiegel[48].
Die Versuchsgruppe bestand aus gesunden, nichtrauchenden Männern im Alter von 18 bis 35 Jahren mit einem Body Mass Index zwischen 20 und 25.
Verglichen wurden neben Kohlenhydraten mit einem hohen glykämischen Index (Glucose, Polycose und Sucrose) auch Kohlenhydrate mit einem geringen glykämischen Index (Amylose und Amylopektin).

Die Gesamtbetrachtung verglich somit Amylopektin aus Wachsmaisstärke mit Maltodextrin, Sucrose (Tafelzucker = Redpath Sugar) und langsamer Stärke (Polycose )[48][49][50][51].

Nach einer nächtlichen Fastenkur konsumierten die Männer jeweils eine ausgewählte Kohlenhydratquelle, welche ihnen rund 300 Kilokalorien (1255 Kilojoule) an Energie spendete.
60 Minuten nach der Nahrungsaufnahme wurden die Auswirkungen auf den Blutzucker verglichen – hierbei zeichnete sich ab, dass Wachsmaisstärke gegenüber Maltodextrin, Tafelzucker und sogar langsamer als Polycose absorbiert wurde[48][52].

Hinsichtlich der niedrigen Insulinreaktion, welche anhand der Daten der glykämischen Reaktion in Folge einer kohlenhydratreichen Mahlzeit mit Wachsmaisstärke (Amylopektin) dokumentiert wurde, kann diese Kohlenhydratquelle nicht als rasch absorbierbar bezeichnet werden[48][52].

Wachsmaisstärke – Studie #4 – Der Konsum gekochter Wachsmaisstärke und die Blutzuckerreaktion

Im Jahre 2008 erschienen die Ergebnisse einer Studie der Purdue University in West Lafayette (Indiana), welcher seither wenig Beachtung geschenkt wurde – dennoch sind die Resultate, fernab vom Versuchsaufbau, als äußerst interessant einzustufen[54].

Der besagte Versuchsaufbau unterschied sich von den vorherigen dahingegen, dass hier eine Paste aus 25 Gramm Wachsmaisstärke in Verbindung mit Wasser verabreicht wurde.
Verglichen wurde die Reaktion des Blutzuckers mit derselben Einnahmemenge von Dextrose.
Überraschend konnte festgestellt werden, dass die Blutzuckerreaktion gegenüber Dextrose, innerhalb einer Stunde nach Einnahme, lediglich minimale Unterschiede verzeichnete.
Wie von komplexen Kohlenhydraten zu erwarten, regulierte sich der Blutzuckerspiegel innerhalb der zweiten 60 Minuten deutlich “seichter” als bei Dextrose.

Als Resultat bleibt zu dokumentieren, dass die Wissenschaftler die Auswirkungen von gekochter Wachsmaisstärke mit einem glykämischen Index von 90 bewerteten, dieser Wert unterscheidet sich jedoch deutlich vom glykämischen Index 63, welcher Wachsmaisstärke im “ungekochten” Zustand zugestanden wurde[53][54].

Wachsmaisstärke – Studie #5 – Wachsmaisstärke/Maltodextrin-Syrup/Weißbrot

Eine der bisher letzten wissenschaftlichen Untersuchungen zu den Auswirkungen von Wachsmaisstärke auf den Blutzucker und die Insulinausschüttung, stammt aus dem Jahre 2009.
Zugegen eine verhältnismäßig kleine Probandengruppe bestehend aus jeweils sechs Frauen und Männern im Alter von 21 bis 23 mit einem durchschnittlichen Body Maß Index von 23.
Verglichen wurden die Auswirkungen von 50 Gramm Kohlenhydraten in Form von Wachsmaisstärke (A), Maltodextrin-Sirup (B) und Weißbrot (C).
Nach dem Konsum der jeweiligen Kohlenhydratquelle wurden über einen Zeitraum von vier Stunden die Glukose im Blutplasma dokumentiert und mit einander verglichen[53][55].

Zunächst konnte lediglich ausgeschlossen werden, dass der Konsum von Wachsmaisstärke eine höhere Glukose Konzentration als Maltodextrin-Sirup zur Folge hätte, da auch die Insulinreaktion nach dem Konsum deutlich geringer ausgefallen ist, als beispielsweise beim Weißbrot.
Die Schlussfolgerung beweist jedoch auch, dass Wachsmaisstärke nachhaltig, wenn auch zu höheren Kosten, annähernd dieselbe Blutzuckerkonzentration erreicht wie Weißbrot.

Der Showdown – Das abschließende Fazit zum Post-Workout Kohlenhydrat Wachsmaisstärke

Zweifelsohne ist der Konsum von Kohlenhydraten nach dem Training ein probates Mittel, die beim Training verringerten Glykogenspeicher wiederaufzufüllen.
Begründete Vorteile einer Nahrungsergänzung von Wachsmaisstärke gegenüber Maltodextrin sind nach genauer Betrachtung sämtlicher wissenschaftlichen Studien nicht zu finden.
Natürlich besitzt auch Wachsmaisstäke als insulinogene Kohlenhydratquelle diverse Vorteile, diese liegen jedoch in der Handhabung, weil sie von Konsumenten als deutlich magenschonender wahrgenommen werden.

Die Einnahme von Wachsmaisstärke als Zusatz im Post-Workout Shake unterscheidet sich deutlich vom guten Preis-/Leistungsverhältnis des Maltodextrin – der Umstieg ist für jeden Interessierten mit circa acht Euro Mehrkosten pro Kilogramm Kohlenhydrat gegenüber Maltodextrin verbunden.
Grundsätzlich ist es nicht notwendig, bereits in Folge des Trainings ein Gemisch aus Protein und Kohlenhydraten zu konsumieren, wenn auch der Einsatz von Whey Protein die Proteinsynthese begünstigt[56].
Generell empfiehlt sich eine eiweiß- und kohlenhydratreiche Ernährung, welche durch gesunde Fettsäuren zu ergänzen ist, dies allein, fernab sämtlicher Nahrungsergänzungsmittel, ermöglicht einen langfristigen Muskelaufbau, sofern das Training intensiv und die Regeneration ausreichend ist.

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Quellenangaben:

  • Stärke [1]
  • Amylose [2]
  • Amylopektin [3]
  • Maisanbau – Alternative gefällig? [4]
  • Protein blend ingestion following resistance exercise promotes human muscle protein synthesis [5]
  • Waxy corn [6]
  • Plant introductions [7]
  • Index to USDA Farmers Bulletins [8]
  • Washington, D.C. [9]
  • Florida Agricultural Experiment Station – Corn [10]
  • Endosperm [11]
  • Inheritance of Waxy Endosperm in Maize [12]
  • Tapioka [13]
  • Maniok [14]
  • Hydrate [15]
  • Kohlenhydrate [16]
  • Einführungskurs in die Mikroskopie für Einsteiger [17]
  • Native Stärke [18]
  • Maisstärkeherstellung [19]
  • Stärke [20]
  • Stoffwechsel – Kohlenhydrate, Fett und Eiweiß [21]
  • Abbau und Verwendung von Stärke [22]
  • Kohlenhydratstoffwechsel [23]
  • Einige Grundlagen zur Biochemie der Nahrungsmittelverwertung [24]
  • Amylasen [25]
  • Disaccharide [26]
  • Maltose [27]
  • Oligosacchariden [28]
  • Magensaft [29]
  • Pepsinogen [30]
  • Farbverlauf beim Universalindikator [31]
  • Pankreas [32]
  • Maltase-Glucoamylase [33]
  • Glukose [34]
  • Glykogensynthese [35]
  • Glykogenspeicher [36]
  • Ribose [37]
  • Pepsinogen [38]
  • Duodenum (Zwölffingerdarm) [39]
  • Leistungsphysiologie – Grundlagen für Trainer, Physiotherapeuten und Masseure [40]
  • Kalorienverbrauch bei 30 Minuten Sport [41]
  • Improved gastric emptying rate in humans of a unique glucose polymer with gel-forming properties [42]
  • Improved Gastric Emptying Rate in Humans of a Unique Glucose Polymer with Gel-forming Properties [43]
  • Muscle glycogen resynthesis rate in humans after supplementation of drinks containing carbohydrates with low and high molecular masses [44]
  • Glucidex(R) Maltodextrin – Introduction [45]
  • The effects of pre-exercise starch ingestion on endurance performance [46]
  • The influence of starch structure on glycogen resynthesis and subsequent cycling performance [47]
  • Inverse association between the effect of carbohydrates on blood glucose and subsequent short-term food intake in young men [48]
  • Polycose Nutrition Information [49]
  • Redpath Sugar [50]
  • Sucrose [51]
  • Glucostatic Mechanism of Regulation of Food Intake [52]
  • Consumption of the slow-digesting waxy maize starch leads to blunted plasma glucose and insulin response but does not influence energy expenditure or appetite in humans [53]
  • Slowly Digestible Waxy Maize Starch Prepared by Octenyl Succinic Anhydride Esterification and Heat−Moisture Treatment: Glycemic Response and Mechanism [54]
  • Glycemic response and fermentation of crystalline short linear α-glucans from debranched waxy maize starch [55]
  • A whey-protein supplement increases fat loss and spares lean muscle in obese subjects: a randomized human clinical study [56]
Fotos im Artikel “Wachsmaisstärke – Ein Post-Workout Kohlenhydrat”: (C) fotolia, Coprid ; (C) fotolia, kevma20 ; (C) fotolia, Jrgen Flchle

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Kommentare

  1. Moin aus HH,

    Vielen Dank für die Uebersicht

    Welches KH ist am wenigtsen belastend fuer den Magen?

    Was haltet ihr von reisschleimsirup?

    Gruß Andreas

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