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Chitosan

Chitosan

Die Vorteile auf einen Blick:

Chitosan trägt zur Aufrechterhaltung eines normalen Cholesterinspiegels im Blut bei*

Ideal als Ergänzung an Lade- und Schummeltagen

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Inhaltsverzeichnis

Alles zum Thema Chitosan

Allgemeine Informationen über Chitosan

Bei Chitosan handelt es sich um ein lineares Biopolymer (eine große Menge an biologisch aufgebauten Makromolekülen) auf Polysacchharidbasis (Vielfachzuckergrundlage). Es besteht aus den zwei Grund-Monosaccharid-Komponenten: dem N-Acetyl-D-glucosamin und dem D-Glucosamin, welche wiederum aus unverzweigten Ketten von ca. 2000 Monomeren (Einzelbausteine) bestehen. Bei der Aufbereitung wird das Chitosan zu einem Pulver zermahlen und durch ein chemisches Verfahren (partielle Deacetylierung) aus Chitin hergestellt. Bei diesem Prozess werden die Chitosan Moleküle mit einer starken, positiven Aufladung versehen. So kann Chitosan negativ geladene Moleküle wie z. B. Fettsäuren sehr effektiv binden. Chitin wiederum ist ein N-haltiges Polysacharid (Vielfachzucker) mit ß-1,4-glykosidischer Bindung. Dieses gehört neben der Cellulose zu den am meisten in der Natur vorkommenden Polymeren. Die Grundsubstanz für die Chitosanherstellung ist das Chitin, welches im Exoskelett (Außenskelett, welches dem jeweiligen Organismus seine Stabilität verleiht) von Insekten, in den Zellwänden niederer und höherer Pilze (Basidiomycota, Ascomycota, Zygomycota) und als Gerüstsubstanz im Panzer von Schalentieren (Krabben, Hummer, Krebse, Schnecken, etc.) vorzufinden ist. Ein geringer Teil ist auch in Würmern, Flechten und in Bakterien vorzufinden (Ammon, 2004). Allerdings muss dazu gesagt werden, dass der Hauptteil der Chitosanherstellung aus den Abfällen aus der Fischerei von Krabbenschallen stammt. Die erste Entdeckung des Chitosans und des Chitins stammt aus 19. Jahrhundert. Ab diesem Zeitpunkt stieg das Interesse an dem Chitosan stetig an, da es vielseitig verwendet werden kann. Nach den letzten Schätzungen zufolge werden pro Jahr ca. 100 Billionen Tonnen Chitin als eigenständig restaurierbare natürliche Ressource hergestellt (Knorr, 1984). Die untere Abbildung zeigt den Anstieg von 1970 bis zum Jahre 2012:

 

 Abb. 1: Zahl der Publikationen pro Jahr zum Thema Chitosan (SciFinder; 5.5.2012 unter der Verwendung der oben genannten Suchbegriffe)

Anhand der obigen Grafik lässt sich gut erkennen, dass der Rohstoff Chitosan in den letzten Jahren immer mehr an Popularität gewonnen hat. Die dabei herangezogenen Publikationen sind aus den verschiedensten Fachbereichen wie Chemie, Biologie und Medizin. Neben seiner Verwendung als Supplement findet Chitosan vor allem als Katalysator und Katalysatorträger in der Industrie rege Anwendung.

Chitinarten

Anhand der Struktur muss man drei polymorphe Formen des Chitins unterscheiden. Unterschieden wird in α-Chitin, ß-Chitin und γ-Chitin (Hirano et al., 1978). Die bekannteste Größe ist das α-Chitin. Es wird hauptsächlich aus dem Exoskelett von Arthropoden (Gliederfüßer) und aus den Zellwänden vieler Pilzgruppen (Basidiomycota, Ascomycota und Zygomycota) gewonnen. ß-Chitin ist ein wesentlicher Bestandteil des Skeletts von Tintenfischen oder Tuben (Tiefseebewohner des Meeres). Bei dem γ-Chitin ist sich die Wissenschaft bis heute nicht einig, ob dies aus einer natürlichen Quelle (Tier, Pflanzen etc.) entstehen kann.

Technische Gewinnung von Chitosan

Die Grundlage für die Herstellung von Chitosan ist das Chitin. Der erste Schritt besteht darin, Chitin aus den Krabbenschalen zu gewinnen. Dies geschieht durch die Entfernung der Fleischreste und nennt sich Deproteinierung. Durch das Enzym Chitinase wird das Chitin zum Chitosan abgebaut. Bei diesem Verfahren werden überwiegend der Panzer von Krabben oder Shrimps (Krustazeen) durch ein spezielles Verfahren (Deacetylierung) mit Natronlauge gewonnen. Das bedeutet, dass den Molekülen des Chitins eine Acetylgruppe entfernt wird. Zum besseren Verständnis zeigt die untere Grafik die einzelnen Schritte des Verfahrens.

 

 Abb. 2: Technische Gewinnung löslicher Chitosanpräparate aus Chitin.

Eigenschaften des Chitosans

Das Chitosan und das Chitin sind sogenannte Copolymere. Ihr Aufbau wurde ja bereits unter dem Punkt “Allgemeine Informationen über Chitosan“ beschrieben. Der grundlegende Unterschied zwischen dem Chitin und dem Chitosan liegt nur in der Anzahl der acetylierten Monomereinheiten (einzelne Moleküle). Beiden gemein ist ihre Ungiftigkeit und sie sind biologisch verwertbar/abbaubar. In der Medizin wird Chitosan gern aufgrund seiner antimikrobiellen Wirkung eingesetzt. Jedoch besitzt es noch eine weitere wichtige Eigenschaft, welche es gerade für den Bodybuilding- und Kraftsport äußerst interessant macht. Durch seine positive Aufladung hat es einen gewissen Einfluss auf die negativ geladenen Moleküle, wie sie in Fettsäuren vorkommen und was eine mögliche Fähigkeit zur Fettbindung erklären wurde. Es besitzt noch weitere wichtige Eigenschaften, welche in der unteren Tabelle zu sehen sind.

 Tab. 1: Wichtige chemische und biologische Eigenschaften des Chitosans

chemische Eigenschaftenbiologische Eigenschaften
polykationisch biokompatibel
hohes Molekulargewicht biologisch abbaubar
einstellbare Viskosität ungiftig
hohe Affinität gegenüber Metallen nicht allergen
Zahlreiche Modifizierungsmöglichkeiten antimikrobiell

 

Eine ganz besonders erwähnenswerte Eigenschaft von Chitosan ist seine Schutzfunktion vor freien Radikalen. Als Beispiel könnte man hier einen Apfel nennen, der mit einem Film aus Chitosan überzogen wurde. Durch diesen Chitosanfilm ist dieser vor äußeren Einflüssen wie den freien Radikalen, die einen Bräunungsprozess verursachen, geschützt (Sapers und Douglass, 1987).

Die oben genannten Studien brachten wahrlich interessante und sogar erstaunliche Ergebnisse zum Vorschein, dennoch bleibt abzuwarten, inwieweit diese durch weitere aktuelle Studien bestätigt werden können.

Um es klarzustellen, es existiert keine klare Richtlinie, wodurch Chitin und Chitosan strikt voneinander getrennt werden. Es existieren nur bestimmte Verallgemeinerungen, bei der man sagt, wenn über 50 % der Monomereinheiten deacetyliert vorliegen, handelt es sich um Chitosan.

Mögliche Einsatzgebiete von Chitosan

Wie in der Tabelle 1 dargestellt, besitzt das Chitosan eine große Anzahl von interessanten Eigenschaften. Seine Anwendungsmöglichkeiten sind wahrlich vielfältig und dies blieb auch der Industrie, Medizin, der Pharmaindustrie und dem Supplementbereich nicht verborgen. Folgende Einsatzmöglichkeiten sind bis heute bekannt:

  • Als Zusatz in Nahrung und Futter
  • Antibakterielle Wundauflage
  • Aufbereitung von Trinkwasser
  • Basischer Organkatalysator
  • Gewebeersatzstoff (Haut, Knochen etc.)
  • Insektizid/Pflanzenschutz
  • Lipidabtrennung und Entfernung
  • Nahrungsergänzungsmittel (Chitosan)
  • Papierindustrie
  • StabilisatorTextilien
  • Transportmittel für Medikamente

 Jetzt folgt eine Tabelle von natürlichem Vorkommen, wo Chitosan enthalten ist.

Vorkommen in der Natur
Pilze: Chitingehalt bis zu 40 % in den Zellwänden
Austernpilze
Champignons
Jochpilze
Absidia coeruela
Köpfchenschimmel (mucor)
Schalentiere: Chitingehalt bis zu 80 % der Gesamtmasse des Exoskeletts
Garnelen
Krabben
Hummer
Shrimps
Krebse
Insekten: Chitingehalt zwischen 30 – 60 % der Gesamtmasse des Exoskeletts
Ameisen
Käfer
Schmetterlinge
Libellen
Falter
Pflanzen
Zooplankton: Chitingehalt bis zu 80 %

 

Wie in der obigen Tabelle zu erkennen ist, ist eine große Auswahl an Tieren und Pflanzen gegeben, aus denen das Chitin/Chitosan gewonnen werden kann. Wobei die primäre Quelle für das Chitin/Chitosan immer noch die Schalentiere darstellen, da sie das meiste Chitin/Chitosan enthalten.

Chitosan im Sport

Bei der Reduktion von Gewicht kommen allerlei Diät-Supplemente zum Einsatz. Durch wissenschaftliche Studien konnte zweifelsfrei bestätigt werden, dass Chitosan zur Aufrechterhaltung eines normalen Cholesterinspiegels im Blut beiträgt*. Fragt man Top-Athleten bezüglich eines Fettblockers bzw. Fettsaugers, wird immer wieder Chitosan genannt. Nach deren Aussagen ist das Chitosan neben anderen Supplementen ein fester Bestandteil ihres selbstgebauten „Abnehmstacks“ in der Definitionsphase. Zusätzlich wird es von den Athleten gerne an Schlemmer- oder Ladetagen vor besonders fetthaltigen Mahlzeiten verzehrt.

Neben der Verwendung im Fitness- und Kraftsportbereich ist Chitosan inzwischen in vielen anderen Sportarten vertreten, einige davon werden nun genannt.

  • Aikido
  • Eishockey
  • Geräteturnen
  • Kraftdreikampf
  • Mountainbike
  • Rock `n` Roll
  • Sportaerobic
  • Schwimmen
  • Tauchen
  • Turnen allgemein
  • etc.

Wirkungsweise von Chitosan

Als Ballaststoff kann Chitosan vom menschlichen Körper nicht verwertet werden. Wenn es um den fettbindenden Effekt von Chitosan geht, ist folgende Theorie bekannt: Durch das Zermahlen des Chitosans zu Pulver und durch die partielle Deacetylierung werden die Chitosan Moleküle mit einer positiven Aufladung überflutet. Fettsäuren hingegen besitzen überwiegend negativ geladene Moleküle. Diese Eigenschaft räumt die Möglichkeit ein, dass es die negativ geladenen Fettsäuren an sich binden könnte. Vom Chitosan ist es wissenschaftlich erwiesen, dass es zu einer Aufrechterhaltung eines normalen Cholesterinspiegels im Blut beiträgt*. Es ist genau der richtige Wegbegleiter an Lade- und Schummeltagen, wie z. B. in der Weihnachtszeit und an Geburtstagen, wo es ein Übermaß an leckeren Köstlichkeiten gibt, die aber gleichzeitig wahre Fett- und Zuckerbomben sind.

* Die positive Wirkung von Chitosan stellt sich ab einer täglichen Aufnahme von 3 g Chitosan ein.

Anwendung und Nebenwirkungen

Bei der Verwendung von Chitosan gibt es nicht viel zu sagen, da es kaum Nebenwirkungen besitzt. Es sollte darauf geachtet werden, dass es ausschließlich bei fettreichen Mahlzeiten eingesetzt wird, die überwiegend gesättigte und wenig einfach- und mehrfach ungesättigte Fettsäuren enthalten. Dies hat den Grund, dass die einfach- und mehrfach ungesättigten Fettsäuren essentiell sind und dem menschlichen Körper nicht entzogen werden. Als Beispiel könnte man hier den Verzehr von Lachs mit Kartoffeln und Spinat anbringen. Hier wäre es absolut kontraproduktiv, Chitosan einzusetzen. Da dieses Essen nicht nur gute Fette enthält, sondern auch noch viele Vitamine, ist es eine ideale Proteinquelle, welche aus einer Kombination von tierischem und pflanzlichem Protein besteht, welche die biologische Wertigkeit auch noch nach oben schraubt. Gerade diese Punkte sollte man als Kraftsportler berücksichtigen.

 

 Bei der Einnahme von Chitosan sind folgende Punkte zu beachten:

  • Nehmen Sie das Chitosan 30-45 Minuten vor einer fettreichen Mahlzeit
  • Trinken Sie immer ausreichend Flüssigkeit bei der Chitosaneinnahme, da es sich um einen Ballastsoff handelt

 

Die Anzahl der frei verkäuflichen Chitosanvarianten ist wahrlich riesig auf dem deutschen Supplementmarkt. Sie unterscheiden sich jedoch erheblich in den Punkten Qualität und Dosierung. Das CHITOSAN aus dem Sortiment von Peak Performance Products liefert Ihnen folgende Zusammensetzung:

 

CHITOSAN

Zutaten 
Vitamine Tagesportion (4 Kapseln)
Vitamin C 180 mg
*Nährstoffbezugswerte  
Inhaltsstoffe /Tagesportion (4 Kapseln)
Chitosan 2100 mg

 

Nebenwirkungen und Überdosierung

Die Einnahme von Chitosan ist so gut wie nebenwirkungsfrei. Eine allerdings bekannte Nebenwirkung sollte hier genannt werden: Eine chronische Einnahme von Chitosan kann zu einer Hypovitaminose (Vitaminmangel) führen, denn durch den Entzug der Fette ist die Aufnahme und der Transport der fettlöslichen Vitamine auf kurze oder lange Sicht erheblich gestört. Besonders die Vitamine A, K, E und das Vitamin D sind davon betroffen. Einige Studien weisen auch darauf hin, dass bei einer chronischen Einnahme das Vitamin B12 zerstört wird (Rodrigues MR 2012). Als weitere Nebenwirkung können Durchfall, Völlegefühl, Magenschmerzen und Krämpfe genannt werden. Dies lässt sich vermutlich auf die Eigenschaften des Chitosans zurückführen. Es ist für den Organismus wie ein Ballaststoff und somit für den menschlichen Körper unverdaulich und es könnte die Bindung des Nahrungsfettes unterstützen. Durch den Kontakt mit Flüssigkeit bildet sich im Magen eine Art Gel, das Fette anzieht und so die Aufnahme durch die Darmwände verhindert. Diese entstandene Masse kann dann zu den oben genannten Nebenwirkungen führen. Zur Vollständigkeit werden noch die Personen erwähnt, die aufgrund einer Krankheit kein Chitosan verzehren sollten. Gerade Personen, die unter einer sogenannten Krustentierallergie oder Schalentierallergie leiden, sollten vom Verzehr mit Chitosan Abstand nehmen. Auch Personen, die an einer Krankheit oder Störung des Magen-Darmtraktes leiden, ist die Einnahme von Chitosan abzuraten.

 

 

Quellen:

  • Ammon HPT (2004): Hunnius - Pharmazeutisches Wörterbuch. Walter de Gruyter, Berlin 9. Auflage: 1027, 340
  • C. K. S. Pillai, W. Paul, C. P. Sharma, Prog. Polym. Sci. 2009, 34, 641–678.
  • F. Shahidi, J. K. V. Arachchi, Y.-J. Jeon, Trends Food Sci. Technol. 1999, 10, 37–51.
  • Hirano S; Mizutani C; Yamaguchi R; Miura O (1978). Formation of the polyelectrolyte complexes of some acidic glycosaminoglycans with partially N-acylated chitosans. Biopolymers 17, 805-810.
  • Knorr D. (1984).Use of chitinious polymers in food-A challenge for food research and development. Food Tech, 38, 85-97.
  • Rodrigues MR, de Oliveiea HP.: Use of chitosan in the treatment of obesity: evaluation of interaction with vitamin B12. Int J Food Sci Nutr. 2012 Aug;63(5): 548-52
  • S. Leonhardt, Diplomarbeit: "Deacetylierungsverhalten von Chitin-Proben - Aspekte der Chitosan-Herstellung", FSU-Jena, Jena 2006.
  • S. Hirano, in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim 2000, 471–483.
  • Sapers GM; Douglass FW (1987). Measurement of enzymatic browning at cut surfaces and in juice of raw apple and pear fruits. J Food Sci, 52, 1258-1262.

 

Internetquellen:

  • https://de.wikipedia.org/wiki/Polymer