Glykämischer Index (GI) und Glykämische Last (GL)

Die Konzepte Glykämischer Index und Glykämische Last beschreiben die Auswirkungen von unterschiedlich kohlenhydratreichen Lebensmitteln auf den Blutglucosespiegel, welche aufgrund dessen oft als schlecht für die Gesundheit eingestuft werden[1]. Die Klassifizierung nach hohem und niedrigem Glykämischen Index ist neben Diabetikern besonders für Bodybuilder interessant, welche auf ihr Blutglucoselevel achten.

Kohlenhydrate (synonym auch oft einfach „Zucker“ genannt“) spielen in der heutigen Ernährung eine sehr prominente Rolle. Ob in Form von stärkehaltigen Naturprodukten wie Kartoffeln, verarbeiteten Getreideprodukten wie Nudeln und Pizza oder in Form von zuckerhaltigen Süßwaren, Kohlenhydrate sind in vielen Nahrungsmitteln und Getränken vertreten.
Dabei wird gemeinhin zwischen komplexen Kohlenhydraten (Stärke) und einfachen Kohlenhydraten (Glucose, Fructose, Saccharose, etc.) unterschieden.
Der Verzehr dieser Lebensmittel wirkt sich unterschiedlich stark auf den Blutglucosespiegel aus.
Um diese unterschiedlichen Wirkungen zu definieren wurde zuerst der Glykämische Index und später die Glykämische Last eingeführt.

Glykämischer Index – Eine Chronik zur Entstehung

Als erster wiesen Otto et al. 1973 auf den Zusammenhang zwischen verschieden komplexen Kohlenhydraten (KH) und deren Einfluss auf das Blutglucoselevel im Kontext einer Diabetes mellitus Erkrankung hin[2]. Erst einige Jahre später jedoch wurde aufgrund des immer besseren Verständnisses des Zusammenspiels von Kohlenhydraten aus der Nahrung und Blutglucose von Jenkins et al. im Jahr 1981 der Begriff und das Konzept des Glykämischen Index (GI) geprägt (griechisch „glykos“ = „süß“, „aima“ = „Blut“, lateinisch „index“ = „Verzeichnis“)[3].
Sie haben im Zuge ihres Experiments gesunden Menschen verschiedene Lebensmittel gegeben und den Blutzuckeranstieg in den darauf folgenden zwei Stunden gemessen.
Die Lebensmittel enthielten 50g verwertbare Kohlenhydrate pro Portion. Verwertbar ist deshalb wichtig, da es auch Kohlenhydrate in Form von Ballaststoffen gibt, welche dem Körper keine oder kaum Energie liefern, da sie nicht durch menschliche Verdauungsenzyme gespalten und verdaut werden können.
Als Referenz dienten Gruppen, welche 50g reine Glucose bekamen und deren Blutzuckeranstieg ebenfalls gemessen wurde.

Dadurch definierten Jenkins et al. den Glykämischen Index (GI) als denjenigen prozentualen Anteil, welchen Lebensmittel mit 50g verwertbaren Kohlenhydraten unter der Kurve des gemessenen Blutzuckeranstiegs von 50g reiner Glucose einnehmen.
Einfach gesagt bedeutet dies, wie stark ein kohlenhydrathaltiges Lebensmittel den Blutzucker im Verhältnis zur reinen Glucose ansteigen lässt.
Es wurden im Laufe der Zeit verschiedene Messungen durchgeführt und somit für allerlei Lebensmittel GI-Werte festgelegt. Beispielsweise lässt der in Wassermelonen enthaltene Zucker den Blutzucker etwa um 80% so sehr ansteigen, wie es die gleiche Menge reine Glucose machen würde, sie besitzt also einen GI von 80 (Literaturwerte können sich unterscheiden!), Naturjoghurt dagegen hat nur einen GI von 19[4].

Diese Werte lassen zwei Rückschlüsse zu:
Erstens scheinen sich Lebensmittel aufgrund ihrer unterschiedlichen Zuckerzusammensetzung – Wassermelone mit hohem Glucose, Fructose und Saccharose-Anteil, Joghurt mit hohem Lactose-Anteil – verschieden stark auf die Blutglucose auszuwirken.
Zweitens scheinen weitere Komponenten wie Eiweiß und Fett im Naturjoghurt Einfluss auf das Blutzuckerlevel zu haben.
Diese beiden Annahmen haben sich mit der Zeit tatsächlich als wahr erwiesen, wie neuere Untersuchungen zeigen konnten, genaueres dazu im nächsten Abschnitt:
Glykämischer Index – Anstieg des Blutglucosespiegels (Biochemie)
[5][6][7].

Insbesondere Fett in der Nahrung sorgt für eine langsamere Absorption von Glucose im Dünndarm, was sich in einem langsamer ansteigendem und somit niedrigerem Blutzuckerspiegel zeigt[7].
Auch Ballaststoffe scheinen sich positiv auf den Blutzuckerspiegel auszuwirken, indem dieser nicht so stark erhöht wird wie bei ballaststoffarmen Lebensmitteln[8].
Dies ist außerdem ein Hinweis darauf, dass naturbelassene Lebensmittel, zum Beispiel aus Vollkornmehl, eine positivere Auswirkung auf den Blutzuckerspiegel haben als Lebensmittel aus raffiniertem Mehl mit geringem Ballaststoffanteil.

Glykämischer Index – Anstieg des Blutglucosespiegels (Biochemie)

Die in Speisen und Getränken enthaltenen Kohlenhydrate werden, wie bereits erwähnt, in komplex und einfach unterschieden, was sich wiederum auf den Glykämischen Index auswirkt. Stärke, ein komplexes Kohlenhydrat, ist beispielsweise in Kartoffeln, und Getreideprodukten enthalten, wird aber im Laufe der Verdauung in Einfachzucker (Glucose) zerlegt.
Im Dünndarm wird diese dann absorbiert und über die Blutbahn an die Zellen des Körpers verteilt. Wenn direkt einfache Kohlenhydrate wie Glucose (Traubenzucker) und Fructose (Fruchtzucker) über die Nahrung aufgenommen werden, müssen diese zwar nicht mehr gespalten werden, werden aber trotzdem großteils erst im Dünndarm  absorbiert und nur zum geringen Teil im Mund.

Ähnlich verhält es sich mit Disacchariden (Zweifachzuckern) wie Lactose (Milchzucker) und Saccharose (Haushaltszucker, aufgebaut aus Glucose und Fructose).
Damit die Kohlenhydrate nach Dünndarmabsorption  von der Blutbahn in die Zellen aufgenommen werden können, muss der Körper aus der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) Insulin ausschütten. Diese „schließt“ mit dem Insulin die Zellen auf, indem es den Einbau von sogenannten „GLUT-4“-Transportern (Glucose-Transporter in insulinabhängigen Zellen) in den Zellmembranen der Empfängerzellen veranlasst.
Wichtig ist dabei zu verstehen, dass Glucose-haltige Kohlenhydrate sowohl in Form von Stärke als auch in  zweifacher und einfacher Form den Insulinspiegel im Blut anheben, Fructose jedoch wird Insulin-unabhängig verstoffwechselt.

Ebenso sollte erwähnt sein, dass trotz seines guten Rufs auch Obst Glucose-haltige Zucker wie Saccharose, teils auch Stärke oder einfach Glucose in Reinform enthält.
Daher verursacht auch Obst, wie alle anderen Glucose-haltigen Kohlenhydrate einen Anstieg des Insulinspiegels, was wichtig für das Verstehen der Konzepte des Glykämischen Index und der Glykämischen Last ist.

Glykämischer Index –  Die Gruppierung von Lebensmitteln

Der Glykämische Index teilt Lebensmittel also nach ihrer Eigenschaft ein, den Blutzucker im Verhältnis zu Glucose zu erhöhen. Dabei unterscheidet man Lebensmittel mit hohem, mittleren und niedrigem GI. Definiert sind diese Grenzen für niedrig (0 – 35), mittel (36-50) und hoch (51-100)[9].
Allerdings variiert diese Einteilung ebenso wie der Glykämische Index selbst je nach Literatur.
Der Verbraucher selbst spürt den unterschiedlichen GI meistens anhand von zwei Anzeichen.

Das erste ist die Sättigung, die bei Lebensmittel mit niedrigem Glykämischen Index oft größer ist, da diese oft Ballaststoffe, Fett und/oder Proteine enthalten, welche ein stärkeres Sättigungsgefühl hervorrufen. Zweitens anhand des persönlichen Wohlbefindens und Leistungsfähigkeit, da ein schneller, starker Blutzuckeranstieg (hoher GI) nach etwa 1-2 Stunden einen Abfall des Blutzuckers unter das Niveau von vor dem Verzehr des Lebensmittels verursacht, was sich in Müdigkeit und Kraftlosigkeit zeigen kann.

Glykämischer Index (GI) und Glykämische Last (GL)_Lebensmittel

Glykämische Last – Die Alternative zum Glykämischen Index

Dem aufmerksamen Leser dürfte aufgefallen sein, dass das Konzept des Glykämischen Index ein großes Problem aufweist: Der GI bezieht sich immer auf den Verzehr von 50g verwertbarer Kohlenhydrate. Jedoch enthalten einige hoch glykämische Lebensmittel viel weniger Kohlenhydrate je Portion oder 100g als viele niedrig glykämische Nahrungsmittel.
Somit hinkt die Aussagekraft des GI deutlich.
Ein Beispiel:
Wassermelone enthält Kohlenhydrate in Form von einfachen Zuckern, welche ausschlaggebend für einen hohen GI sind (GI = 80). Vollkornnudeln hingegen enthalten hauptsächlich komplexe Kohlenhydrate, welche einen niedrigeren GI verursachen (GI=42).
Die beiden Lebensmittel enthalten allerdings vollkommen unterschiedliche Mengen Kohlenhydrate je 100g. Wassermelone liefert etwa 8g, Vollkornnudeln 64g Kohlenhydrate, also die achtfache Menge auf 100g[10][11].
Mehr Kohlenhydrate bedeuten auch einen größeren Blutzuckeranstieg!
Aufgrund dieses offensichtlichen Problems wurde die sogenannte Glykämische Last (GL) als Richtwert eingeführt, welche die tatsächliche Auswirkung eines Lebensmittels auf den Blutzuckerspiegel abhängig von der zugeführten Menge des Lebensmittels wiedergibt und besitzt folgende Formel:

Glykämische Last (GL) = (GI * verzehrte verwertbare Kohlenhydrate in g)/100

Beispielrechnung:

100g verzehrte Melone enthalten 8g Kohlenhydrate bei einem GI von 80.
Die GL beträgt also: (80*8)/100 = 6,4

100g verzehrte Vollkornnudeln enthalten 64g Kohlenhydrate bei einem GI von 42.
Die GL beträgt also: (42*64)/100 = 26,9

Die Auswirkung auf den Blutzuckerspiegel durch die Vollkornnudeln ist also etwa vierfach stärker als die der gleichen Menge verzehrter Wassermelone.

Bevor ein Lebensmittel also aufgrund des hohen GI gemieden wird, aus Gründen der Gesundheit oder der gewünschten Leistung, sollte man sich erst die Glykämische Last anschauen, da diese eine bessere Einschätzung der Wirkung eines Lebensmittels auf den Blutzucker hat.

Glykämischer Index (GI) und Glykämische Last (GL) – Der Insulin Index

Sowohl der Glykämische Index als auch die Glykämische Last beziehen sich auf die Erhöhung des Blutglucosespiegels. Wie eingangs erwähnt folgt auf eine Belastung des menschlichen Organismus mit Glucose eine Insulinantwort, um die Nährstoffe in die Zellen aufzunehmen.
Diese Insulinausschüttung ist jedoch oftmals nicht proportional zur Erhöhung der Blutglucose und kann auch durch nicht kohlenhydrat-haltige, jedoch proteinreiche Lebensmittel ausgelöst werden[12].

Aufgrund dieser Tatsache führten Holt et al. In einer experimentellen Studie mit 38 Lebensmitteln den sogenannten Insulin Index oder oft auch Insulin Score (IS) genannt als Ergänzung zum Glykämischen Index ein[12].
Der Aufbau dieser Studie war sehr ähnlich zu jenem, welcher in der Erschließung des Glykämischen Index verwendet wurde, jedoch wurde als Vergleichslebensmittel mit dem Wert 100 statt Glucose Weißbrot verwendet[12].

Danach wurde die jeweilige Insulinantwort auf das getestete Lebensmittel in einer Kurve aufgetragen und die Fläche unter der Kurve (AUC = Area under the curve) mit der des Weißbrots verglichen und mit 100 multipliziert – fertig ist der Insulin Index[12].
Dieser soll besonders zur Einschätzung der benötigten Insulinmenge bei Diabetikern eine Rolle spielen, kann allerdings auch zur Beurteilung der Insulinantwort auf Lebensmittel im Sport, insbesondere dem Bodybuilding nützlich sein. Interessant für Sportler, welche oftmals einen hohen Proteinkonsum aufweisen, ist hierbei besonders die Tatsache, dass Lebensmittel, welche außer Eiweiß kaum etwas anderes enthalten (wie Fleisch und magerer Fisch), trotzdem eine Insulinantwort generieren.
Das ist der Grund, warum die Nährstoffe auch in einer Low-/No-Carb-Ernährung die Zellen erreichen.

Glykämischer Index –  Schirmherr der Diabetes-Prävention

Diabetes kurz erklärt:
Diabetes mellitus, im Volksmund oft einfach Diabetes genannt, ist eine Stoffwechselerkrankung, welche keine ordnungsgemäße Aufnahme von Blutzucker in die Zellen gewährleistet.
Dies geschieht im Fall des Diabetes mellitus Typ 1, welcher hauptsächlich von Geburt an auftritt, da die Bauchspeicheldrüse kein oder zu wenig Insulin produziert.
Im Fall des Diabetes mellitus Typ 2, welcher oftmals in der zweiten Lebenshälfte entsteht und im Gegensatz zum Typ 1 nur selten genetische Ursachen hat, liegt eine sogenannte Insulin-Resistenz vor, was bedeutet, dass die Zellen nicht mehr angemessen auf das Insulin reagieren und die Bauchspeicheldrüse mehr Insulin produzieren muss.
Irgendwann ist die Bauchspeicheldrüse jedoch erschöpft und die medikamentöse Insulingabe wird nötig.

Allein in Deutschland sind laut IDF (International Diabetes Federation) etwa 7,5 Millionen Menschen von Diabetes mellitus betroffen, weshalb die Forschung in diesem Bereich große Wichtigkeit erlangt hat[14]. Dabei darf allerdings nicht vergessen werden, dass einer der Hauptgründe für das Entstehen eines Diabetes mellitus Typ 2 Übergewicht ist, daher spricht man bei Diabetes mellitus auch oft von einer „Zivilisationskrankheit“[15].

Wie bereits wiederholt erwähnt spielen jedoch auch Glykämischer Index und Glykämische Last besonders für die Entwicklung und Behandlung von Diabetes eine Rolle, wie innerhalb der Nurse-Health-Study mit über 80.000 Teilnehmerinnen gezeigt werden konnte[13].
Eine langfristige Ernährung mit hohem Anteil an hochglykämischen Lebensmitteln scheinen demnach das Auftreten einer Diabetes mellitus Erkrankung um bis zu 40% zu erhöhen[13].
Auch konnte gezeigt werden, dass hingegen die Zufuhr von Ballaststoffen das Risiko einer Diabetes-Erkrankung signifikant senken kann, was für eine Verwendung von Vollkornprodukten als Kohlenhydratquellen spricht[13].
Somit kann die Ernährung über Lebensmittel mit niedrigem Glykämischen Index offenbar zur Diabetes-Prävention beitragen.

Allerdings sollte hier vor Extremen gewarnt werden:
Hochglykämisches Obst beispielsweise enthält wichtige Vitamine und Mineralstoffe, warum dieses nicht gemieden werden sollte. Des Weiteren ist ein gesunder Körper durchaus in der Lage, Belastungen mit Lebensmittel mit hohem Glykämischen Index zu verkraften, solange es nicht im Übermaß und zur Regel wird.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) gibt eine Referenzzufuhr von bis zu 10% der Gesamtkalorienzufuhr durch Zucker exklusive Zucker aus Früchten und Milchprodukten an[16].

Glykämischer Index (GI) und Glykämische Last – Einfluss auf die Leistungsfähigkeit

Ein Argument vieler Vertreter von Low-GI Diät-Konzepten ist die gesteigerte, konstantere Leistungsfähigkeit über den Tag, da hohe Blutzuckerspitzen und somit auch ein Abfall des Blutzuckers unter das Normalniveau vermieden werden. In der Tat konnte gezeigt werden, dass insbesondere der Konsum von Lebensmitteln mit simplen Kohlenhydraten wie Softdrinks und Süßwaren nach 1 – 2 Stunden in einem unterdurchschnittlichen Blutzuckerspiegel resultiert[3].
Dies wirkt sich in Müdigkeit und Antriebslosigkeit aus, Gefühle, welche viele Arbeitnehmer 1 – 2 Stunden nach Konsum eines typischen Kantinen-Lebensmittels wie Kartoffeln (GI  85) zum Mittagessen nur zu gut kennen[4].

Deshalb macht der Konsum von Lebensmitteln mit niedrigem Glykämischen Index durchaus Sinn.
Ein weiteres Argument der Low-GI Verfechter ist oftmals, dass neben der (bewiesenen!) Prävention von Diabetes mellitus Typ 2 ein besserer Gewichtsverlust als mit einer High-GI-Diät erreicht werden würde[13]. Diese Behauptung konnte jedoch in einer sechs-monatigen Studie mit über 120 Teilnehmern nicht bestätigt werden, da die Teilnehmer mit einer hochglykämischen Diätform ihr Gewicht ebenso gut reduzieren konnten wie die Gruppe mit der niedrig-glykämischen Diät, beide Gruppen konnten gleichermaßen ihr Gewicht reduzieren und halten[17].
Somit können auch Ernährungsansätze wie „If it fits your macros“ (IIFYM) beziehungsweise „flexible dieting“, deren Anhänger neben der „klassischen“ Bodybuildingnahrung wie Reis, Pute und Broccoli Teile des Kalorienbedarfs auch durch raffinierte und verarbeitete „Junk“-Lebensmittel gedeckt werden, welche oft viel Zucker enthalten, gerechtfertigt werden.
Allerdings auch hier wieder der Hinweis: Eine einseitige Ernährung ist nie gut! Die Dosis macht das Gift, das gilt auch für den Zucker (siehe Richtlinie WHO)[16].

Zwei – drei Stunden vor dem Sport gilt der Konsum von niedrig-glykämischen Kohlenhydraten als besonders günstig, da so langfristig ein erhöhtes Level der Blutglucose erreicht wird, was in Kombination mit anderen Faktoren zur optimalen Leistungsfähigkeit führen kann[19].
Für Kraftsportler kann der maßvolle Konsum von kurzkettigen Kohlenhydraten, in der Realität zum Beispiel Gummibärchen oder anderen fettfreien Süßigkeiten direkt nach dem Sport zu einem schnellen Wiederauffüllen der Glykogenspeicher genutzt werden, was sich oftmals nicht nur auf die Regeneration, sondern auch auf das persönliche Wohlbefinden positiv auswirken kann[18].

Glykämischer Index (GI) und Glykämische Last (GL)_Lebensmittel_Diagramm_Voll

Das Resümee Glykämischer Index (GI) und Glykämische Last (GL)

Abschließend lässt sich sagen, dass kein Konzept – ob GI, GL oder IS – komplett fehlerfrei ist.
Eine Kombination aus allen liefert den größten Mehrwert für den Konsumenten, sowohl auf die Gesundheit wie auch die Leistungsfähigkeit bezogen. Allerdings sollte man sich nie zu sehr auf diese Konzepte versteifen, da auch Faktoren wie Protein-, Fett- und Ballaststoffgehalt des Lebensmittels Einfluss auf das Blutglucoselevel und die Insulinantwort nehmen können. Für Sportler sind die Konzepte besonders in Bezug auf Leistungsfähigkeit und Regeneration interessant, sogar „ungesunde“ Lebensmittel wie Süßwaren können, in Maßen, somit positive Auswirkungen haben.

Grundlegend gilt aber: Eine gesunde Mischkost mit günstiger Makro- und Mikronährstoffbilanz, sowie adäquate Flüssigkeitszufuhr und Schlaf können zusammen mit guter Nutzung des Glykämischen Index, der Glykämischen Last und des Insulin Score legen die Grundsteine für Erfolg im Sport und für die Gesundheit, es sollte immer das große Ganze und nie nur einzelne Bausteine betrachtet werden!

In diesem Sinne:
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© Copyright by Fit mit Plan – Franz Ketzer

Quellenangaben:

  • Glykämischer Index [1]
  • Erster Hinweis auf Glykämischer Index (Otto) [2]
  • Einführung Glykämischer Index (Jenkins) [3]
  • Definition Glykämischer Index [4]
  • Einfluss verschiedener Zucker auf Blutglucose [5]
  • Einfluss von Nahrungsprotein auf Blutglucose [6]
  • Einfluss von Nahrungsfett auf Blutglucose [7]
  • Einfluss von Ballaststoffen auf Blutglucose [8]
  • Einteilung Glykämischer Index [9]
  • Nährwerte Wassermelone [10]
  • Nährwerte Vollkornnudeln [11]
  • Insulin-Index [12]
  • Glykämischer Index und Diabetes [13]
  • IDF Diabetes [14]
  • Übergewicht und Diabetes [15]
  • WHO Zucker [16]
  • Low Glykämischer Index vs. High Glykämischer Index Diät [17]
  • Glykogen-Resynthese durch Zucker [18]
  • Leistung durch Low-GI [19]

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