North Rhine-Westphalia Zentralabitur Nutrition Science cheat sheet

Kohlenhydrate liefern 4 kcal/g (17 kJ/g), Proteine ebenfalls 4 kcal/g (17 kJ/g), Lipide 9 kcal/g (37 kJ/g); Alkohol liefert 7 kcal/g (29 kJ/g).

Monosaccharide: Glucose, Fructose, Galactose; Disaccharide: Saccharose (Glucose+Fructose), Lactose (Glucose+Galactose), Maltose (Glucose+Glucose, α-1,4-glykosidisch).

Stärke besteht aus Amylose (α-1,4-verknüpft, helikal, weniger wasserlöslich) und Amylopectin (zusätzlich α-1,6-Verzweigungen); Cellulose ist β-1,4-verknüpft und für menschliche Amylasen nicht spaltbar.

Glykämischer Index (GI) = Fläche unter der Blutzuckerkurve des Testlebensmittels / Fläche des Referenzlebensmittels (Glucose oder Weißbrot) × 100; glykämische Last = GI × Kohlenhydratmenge (g) / 100.

Proteinqualität: biologische Wertigkeit = retinierter N / aufgenommener N × 100; Referenzprotein ist Vollei (Wertigkeit 100); Limitierung durch die essentielle Aminosäure mit dem geringsten Anteil am Bedarf.

Essentielle Aminosäuren (9): Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan, Valin; bei Säuglingen zusätzlich Arginin (semessentiell).

Fettsäuren: gesättigt ohne Doppelbindung, einfach ungesättigt (Ölsäure C18:1), mehrfach ungesättigt; Omega-3 (α-Linolensäure C18:3 n-3) und Omega-4/6 (Linolsäure C18:2 n-6) sind essentiell.

Trans-Fettsäuren entstehen bei partieller Hydrierung (gehärtete Fette) und erhöhen LDL, senken HDL; cis-Konfiguration ist die natürliche Form.

Wasserlösliche Vitamine (B-Gruppe, C) werden kaum gespeichert und bei Überschuss renal ausgeschieden; fettlösliche Vitamine (A, D, E, K) werden im Fettgewebe/Leber gespeichert und können kumulieren.

Vitamin A: Retinol, Retinal, Retinsäure; Provitamin β-Carotin wird mit einer Umrechnung von 12 µg β-Carotin = 1 µg Retinol-Äquivalent (RAE) bewertet (früher 6:1).

Vitamin D3 (Cholecalciferol) wird in der Haut aus 7-Dehydrocholesterol unter UVB gebildet; Aktivierung über 25-OH-D in der Leber und 1,25-(OH)2-D (Calcitriol) in der Niere.

Vitamin B12 (Cobalamin) benötigt Intrinsic Factor (Magenschleimhaut) für die Resorption im terminalen Ileum; Mangel bei veganer Ernährung und nach Gastrektomie.

Mineralstoffe mit Mengenelementfunktion (Ca, P, Mg, Na, K, Cl) > 100 mg/Tag Bedarf; Spurenelemente (Fe, Zn, Cu, Se, I, Mn) < 100 mg/Tag.

Eisen: Häm-Eisen (Fleisch) wird besser resorbiert als Nicht-Häm-Eisen; Ascorbinsäure und Fleischfaktor fördern, Phytat, Polyphenole (Tee, Kaffee) und Calcium hemmen die Resorption.

Jod wird für die Schilddrüsenhormonsynthese (Thyroxin, Trijodthyronin) benötigt; Jodmangel führt zu Struma und bei Schwangeren zu Kretinismus beim Kind.

Folsäure (Vitamin B9) ist Coenzym bei der DNA-Synthese und Methionin-Remethylierung; perikonzeptionelle Supplementierung senkt das Risiko für Neuralrohrdefekte.

Bioverfügbarkeit = Anteil eines aufgenommenen Nährstoffs, der resorbiert und am Zielort metabolisch wirksam wird; sie hängt von Matrix, Begleitstoffen, Zubereitung und individueller Physiologie ab.

Phytinsäure (Inositolhexaphosphat) in Vollkorn und Hülsenfrüchten bindet zwei- und dreiwertige Kationen (Fe, Zn, Ca, Mg) und senkt deren Resorption; Einweichen, Fermentation und Keimung reduzieren den Phytatgehalt.

Oxalsäure (Spinat, Rhabarber) bildet mit Calcium schwerlösliches Calciumoxalat und mindert die Calciumverfügbarkeit; Oxalat ist hitzestabil.

Carotinoide sind lipophil: Fettbegleitung und Erhitzen (Zerstörung der Zellwände) steigern die Bioverfügbarkeit von β-Carotin und Lycopin.

Referenzwerte der DGE: Empfohlene Zufuhr, Schätzwerte, Orientierungswerte und tolerierbare obere Zufuhrmenge (UL); UL gilt für chronische Zufuhr über alle Quellen.

Schwangerschaft: erhöhter Bedarf an Eisen, Folsäure, Jod, Vitamin D und Energie (ca. +250 kcal/Tag im 2./3. Trimester); Stillzeit: Energie ca. +500 kcal/Tag.

Säuglinge: ausschließliches Stillen oder Säuglingsmilch bis zum 5./6. Monat; Eisen- und Vitamin-D-Supplementierung (400 I.E./Tag) wird empfohlen; Beikost ab 6. Monat.

Ältere Menschen: Sarkopenie-Risiko, höherer Proteinbedarf (ca. 1,0–1,2 g/kg KG/Tag), verminderte Vitamin-D-Synthese der Haut und häufig reduzierte Energiezufuhr bei gestiegenem Mikronährstoffbedarf.

Grundumsatz (GU) nach Harris-Benedict oder Mifflin-St-Jeor; Gesamtumsatz = GU × PAL (Physical Activity Level, 1,2–2,4); Leistungsumsatz = Gesamtumsatz − GU.

Atwater-Faktoren: Kohlenhydrate 4 kcal/g, Protein 4 kcal/g, Fett 9 kcal/g, Alkohol 7 kcal/g; Bombenkalorimetrie misst Verbrennungswärme, nicht die physiologisch nutzbare Energie.

Glykolyse (Cytosol): Glucose → 2 Pyruvat, Netto 2 ATP und 2 NADH; Citratzyklus und Atmungskette liefern den Hauptanteil der ATP-Ausbeute (ca. 30–32 ATP pro Glucose).

Respirationquotient (RQ) = CO2-Abgabe / O2-Aufnahme; RQ ≈ 0,7 bei reiner Fettoxidation, ≈ 0,8 bei Protein, ≈ 1,0 bei reiner Kohlenhydratverbrennung.

Insulin senkt den Blutglucosespiegel durch GLUT4-Translokation in Muskel und Fettgewebe; Glucagon erhöht ihn über Glykogenolyse und Gluconeogenese in der Leber.

Verdauung: Kohlenhydrate durch α-Amylase (Mund, Pankreas) und Disaccharidasen der Bürstensaummembran; Proteine durch Pepsin (Magen) und Pankreasproteasen (Trypsin, Chymotrypsin, Carboxypeptidasen).

Fettverdauung: Gallensalze emulgieren Lipide zu Mizellen, Pankreaslipase spaltet Triglyceride; Resorption als Chylomikronen über die Lymphe (Vena subclavia).

Energiebilanz: positive Bilanz führt zur Speicherung (Glykogen, Fettgewebe), negative Bilanz zur Mobilisierung; 1 kg Körperfett entspricht ca. 7000 kcal Energiedefizit.

Nährwertangaben je 100 g/100 ml sind nach LMIV Pflicht; zusätzlich oft je Portion; Bezugsgröße und Portionsgröße müssen nachvollziehbar angegeben sein.

Nährwertprofile und Health Claims sind in der EU-Verordnung (EG) Nr. 1924/2006 geregelt; krankheitsbezogene Angaben (Health Claims) bedürfen der Zulassung durch die EFSA.

Nutri-Score: algorithmische Zusammenfassung günstiger (Ballaststoffe, Protein, Obst/Gemüse) und ungünstiger (Energie, Zucker, gesättigte Fettsäuren, Salz) Komponenten zu einem Punktwert.

Lebensmittelbasierte Empfehlungen (DGE): 5 Portionen Obst/Gemüse täglich, Vollkornprodukte bevorzugen, fettarme Milchprodukte, 1–2 Portionen Fisch pro Woche, maximal 300–600 g Fleisch/Woche.

Bewertung von Ernährungssituationen: 24-h-Recall, Wiegeprotokoll, Food Frequency Questionnaire (FFQ) und Duplikatmethode unterscheiden sich in Genauigkeit, Aufwand und Fehlerquellen (Underreporting).

BMI = Körpermasse (kg) / Körpergröße (m)²; Klassifikation: < 18,5 Untergewicht, 18,5–24,9 Normalgewicht, 25–29,9 Übergewicht, ≥ 30 Adipositas.

Taillenumfang als Risikomarker: erhöhtes Risiko bei Männern ≥ 94 cm und Frauen ≥ 80 cm; stark erhöht bei Männern ≥ 102 cm und Frauen ≥ 88 cm.

Energiedichte (kcal/g) und Nährstoffdichte (Nährstoff pro kcal) sind zentrale Bewertungskriterien; ballaststoffreiche, wasserreiche Lebensmittel haben niedrige Energiedichte.

Haltbarmachung durch Hitze: Pasteurisation (ca. 70–100 °C, Kühllagerung nötig) vs. Sterilisation/UHT (> 100 °C, lagerfähig); Konservierung durch Wasserentzug (Trocknung, Salzen, Zuckern), Säuerung, Kühlen, Gefrieren und Schutzgasverpackung.

HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points): systematische Identifikation von Gefahren, Festlegung kritischer Kontrollpunkte, Grenzwerte, Monitoring, Korrekturmaßnahmen und Verifizierung.

Mikrobiologische Gefahren: Salmonella, Campylobacter, Listeria monocytogenes, EHEC, Staphylococcus aureus (Toxin); Verderb durch Schimmelpilze und Hefen.

Zusatzstoffe sind in der EU durch E-Nummern gekennzeichnet und in Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 geregelt; sie müssen technologisch notwendig und gesundheitlich unbedenklich sein.

LMIV (Verordnung (EU) Nr. 1169/2011): Pflichtangaben u. a. Bezeichnung, Zutatenverzeichnis (absteigend nach Menge), Allergene hervorgehoben, Mindesthaltbarkeitsdatum, Nährwertdeklaration, Nettofüllmenge.

Allergenkennzeichnung: 14 Hauptallergene (u. a. Gluten, Milch, Ei, Soja, Nüsse, Erdnuss, Fisch, Krebstiere, Sellerie, Senf, Sesam, Lupine, Weichtiere, Schwefeldioxid > 10 mg/kg) müssen im Zutatenverzeichnis hervorgehoben werden.

Kühlkette: Lagerung bei ≤ 7 °C (Kühlschrank), Gefrieren bei ≤ −18 °C; Unterbrechung begünstigt Vermehrung von Mikroorganismen und Enzymaktivität.

Lebensmittelrecht in Deutschland: Basisverordnung (EG) Nr. 178/2002 (allgemeines Lebensmittelrecht), Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch (LFGB), Hygieneverordnung (EG) Nr. 852/2004.

Adipositas: BMI ≥ 30; multikausale Genese aus genetischer Disposition, energiedichter Ernährung, Bewegungsmangel und sozioökonomischen Faktoren; Folgeerkrankungen: Typ-2-Diabetes, Hypertonie, Fettleber, Gicht.

Diabetes mellitus Typ 2: Insulinresistenz und progredienter Betazellfunktionsverlust; Diagnosekriterien: Nüchternglucose ≥ 126 mg/dl, HbA1c ≥ 6,5 %, 2-h-Glucose ≥ 200 mg/dl im oGTT.

HbA1c spiegelt die durchschnittliche Blutzuckerkonzentration der letzten ca. 8–12 Wochen; Zielkorridor meist 6,5–7,5 % individuell.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen: LDL-Cholesterin als kausaler Risikofaktor; gesättigte Fettsäuren und Trans-Fette erhöhen LDL, einfach und mehrfach ungesättigte Fettsäuren senken es.

Hypertonie: Salzreduktion auf < 5–6 g/Tag, Gewichtsreduktion, DASH-Ernährungsmuster (reich an Obst, Gemüse, Vollkorn, fettarmen Milchprodukten) senken den Blutdruck.

Essstörungen: Anorexia nervosa (restriktives Essverhalten, Untergewicht, Amenorrhoe), Bulimia nervosa (Heißhungerattacken mit kompensatorischem Erbrechen/Abusus), Binge-Eating-Störung (Essanfälle ohne Kompensation).

Prävention: Primärprävention setzt vor Krankheitsbeginn an, Sekundärprävention bei asymptomatischer Frühphase (Screening), Tertiärprävention verhindert Folgeschäden und Rezidive.

Gicht: Hyperurikämie durch Purinstoffwechsel; purinreiche Lebensmittel (Innereien, Fleisch, Hülsenfrüchte) und Alkohol erhöhen den Harnsäurespiegel.

Nachhaltigkeit: Planetary Health Diet (EAT-Lancet) empfiehlt eine überwiegend pflanzliche Ernährung mit ca. 2500 kcal/Tag und einer Reduktion tierischer Lebensmittel.

Treibhausgasbilanz von Lebensmitteln: tierische Produkte (insbesondere Rindfleisch) weisen pro kg deutlich höhere CO2-Äquivalente auf als pflanzliche Lebensmittel.

Lebensmittelverschwendung: ca. ein Drittel der global produzierten Lebensmittel geht verloren oder wird verschwendet; Unterschied zwischen Verlusten (Ernte, Transport) und Verschwendung (Handel, Haushalt).

Globale Ernährungssicherung: vier Dimensionen der Food Security – Verfügbarkeit, Zugang, Verwertung (Utilization) und Stabilität; Ursachen von Hunger sind Armut, Konflikte, Klimawandel und Handelsstrukturen.

Ernährungsverhalten wird durch sozioökonomischen Status, Bildung, Kultur, Werbung und Lebensmittelumgebung (Food Environment) beeinflusst.

Verbraucherschutz: Lebensmittelüberwachung durch Länderbehörden, Rückrufsystem über das BVL, Schnellwarnsystem RASFF für grenzüberschreitende Risiken.

Kennzeichnung und Werbung: Health Claims sind nur zulässig, wenn sie durch die EFSA wissenschaftlich bewertet und in der EU-Liste zugelassen sind.

Ernährungsbildung und Verhältnisprävention (z. B. Kita- und Schulverpflegung, Werbebeschränkungen) ergänzen Verhaltensprävention.

Studientypen: Querschnitt (Prävalenz), Kohorte (Inzidenz, prospektiv), Fall-Kontroll-Studie (retrospektiv, Odds Ratio), randomisierte kontrollierte Studie (RCT, Kausalität), Metaanalyse.

Gütekriterien: Reliabilität (Zuverlässigkeit), Validität (Gültigkeit), Objektivität; ein valides Messverfahren muss reliabel sein, umgekehrt gilt das nicht zwingend.

Statistische Kenngrößen: Mittelwert, Median, Standardabweichung, Konfidenzintervall; Signifikanzniveau α = 0,05 und p-Wert als Wahrscheinlichkeit unter der Nullhypothese.

Korrelation ≠ Kausalität; Confounder (Störvariablen) können scheinbare Zusammenhänge erzeugen und müssen durch Studiendesign oder Adjustierung kontrolliert werden.

Experimentelle Methoden: Photometrie (Nährstoffbestimmung), Titration (Säuregehalt), Soxhlet-Extraktion (Fett), Kjeldahl-Verfahren (Protein, N × 6,25), Polarimetrie (Zucker).

Modellbildung: Modelle vereinfachen die Realität und müssen an Messdaten validiert werden; Annahmen und Grenzen des Modells sind offenzulegen.

Quellenkritik: Autor, Institution, Publikationsorgan, Peer-Review-Status, Datum, Interessenkonflikte und Finanzierung prüfen; Primärquellen vor Sekundärquellen.

Ethik und Qualitätssicherung: informierte Einwilligung, Datenschutz, Reproduzierbarkeit, Dokumentation von Messreihen und Angabe von Messunsicherheiten.