Alles pro für Proteine?

Juni 2013 | Fachlich-Sachlich

Eiweiß in der Human­er­nährung. Nut­ritive Pro­teine ver­fügen über ein posi­tives Image. Die Gründe hierfür sind man­nig­faltig und teil­weise indi­rekter Natur. So wird der Konsum tie­ri­scher Lebens­mittel, allen voran Fleisch, nach wie vor als Zeichen des Wohl­stands betrachtet. Eine fleisch- und somit pro­te­in­reiche Kost ist bei fest­lichen Anlässen in der west­lichen Welt kaum weg­zu­denken. Auch in sog. Schwel­len­ländern steigt die Zufuhr tie­ri­scher Lebens­mittel mit dem Ein­kommen. Ernäh­rungs­trends wie Low-​Carb-​Diäten zielen auf eine Senkung der Koh­len­hy­drat­zufuhr zugunsten des Eiweiß­an­teils ab. Auch im Sport genießen Pro­teine besondere Auf­merk­samkeit. Vor allem in Hin­blick auf den Mus­kel­aufbau werden mit­unter spe­zielle Eiweiß­prä­parate pro­pa­giert. Doch: Was können Pro­teine wirklich? 

Ste­fanie Pichler 

Die Kör­per­masse eines Erwach­senen besteht zu 15 bis 17% aus Pro­teinen, etwa die Hälfte davon findet sich in der Ske­lett­mus­ku­latur. Die Grund­bau­steine aller kör­per­ei­genen Pro­teine bilden Ami­no­säuren, die über Pep­tid­bin­dungen zu unver­zweigten, ket­ten­för­migen Mole­külen ver­knüpft sind. Ein­fache Pro­teine bestehen aus­schließlich aus Ami­no­säuren, wie etwa die Albumine oder Glo­buline. Kom­plexe Pro­teine besitzen darüber hinaus einen Nicht-​Protein-​Anteil wie chro­mo­phore Gruppen (z. B. Hämo­globin), Koh­len­hy­drat­sei­ten­ketten, Nukle­in­säuren, Metalle oder Lipide.1,2 Darüber hinaus werden fibrilläre von glo­bu­lären Pro­teinen unter­schieden. Fibrilläre Pro­teine sind was­ser­un­löslich, nicht oder schwer ver­daulich und dienen dem Struk­tur­aufbau. Zu Ihnen zählen Pro­teine des Zyto­ske­letts, Fila­ment­pro­teine, Keratine sowie Kol­lagen in Binde- und Stütz­gewebe, das ein Drittel der Gesamt­pro­te­in­masse des mensch­lichen Körpers aus­macht. Glo­buläre Pro­teine hin­gegen sind was­ser­löslich und erfüllen zahl­reiche bio­lo­gische Funk­tionen: als Enzyme, Transport- und Spei­cher­pro­teine, Hormone und Signal­stoffe, Anti­körper, mus­kuläre Sauer­stoff­speicher, Puffer im Säure-​Basen-​Haushalt, Gerin­nungs­fak­toren, Rezep­toren etc. Ihre hohe bio­che­mische Funk­tio­na­lität erklärt, warum Pro­teine nur begrenzt zur Ener­gie­be­reit­stellung ein­ge­setzt werden. Denn im Gegensatz zur kör­per­ei­genen Bildung von Fetten (welche aus Glukose syn­the­ti­siert werden können) und Koh­len­hy­draten (welche aus glu­ko­genen Ami­no­säuren umge­wandelt werden können) ist der mensch­liche Körper für die Bildung von Pro­teinen über­wiegend auf Nah­rungs­eiweiß ange­wiesen.1,2

Proteine in der Nahrung

Der Pro­te­in­be­stand des Köpers unter­liegt einem stän­digen Tur­nover, wobei Pro­teine je nach Bedarf in ihre Bestand­teile, die Ami­no­säuren und ihre Koh­len­stoff­ge­rüste sowie stick­stoff­haltige Ver­bin­dungen, abgebaut und zu neuen Mole­külen zusam­men­ge­setzt oder aus­ge­schieden werden. Da Pro­teine (neben Nukle­in­säuren) unsere wich­tigste Stick­stoff­quelle dar­stellen, müssen wir aus­rei­chend Protein über die Nahrung zuführen. Darüber hinaus wird das Element Schwefel größ­ten­teils über Pro­teine auf­ge­nommen. Im Wesent­lichen erklärt sich die Not­wen­digkeit einer ange­mes­senen Pro­te­in­zufuhr jedoch in der Ver­sorgung mit den 20 pro­te­inogenen Ami­no­säuren zum Aufbau von kör­per­ei­genem Protein. Man unter­scheidet dabei unent­behr­liche (früher: essen­zielle), bedingt unent­behr­liche und ent­behr­liche Ami­no­säuren. Unent­behr­liche Ami­no­säuren können vom Körper nicht selbst syn­the­ti­siert werden und müssen über die Nahrung zuge­führt werden. Für Erwachsene werden fol­gende neun Ami­no­säuren dieser Gruppe zuge­teilt: His­tidin, Iso­leucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phe­nyl­alanin, Threonin, Tryp­tophan und Valin. Bis auf Lysin, Threonin und His­tidin können die genannten Ami­no­säuren aller­dings aus den kor­re­spon­die­renden Ketosäuren syn­the­ti­siert werden 1,2,3, weshalb die klas­sische Zuteilung heute in Frage gestellt wird. Die Ami­no­säuren Tyrosin und Cystein können aus Phe­nyl­alanin bzw. Methionin syn­the­ti­siert werden, doch bei unzu­rei­chender Auf­nahme dieser beiden unent­behr­lichen Ami­no­säuren reicht die kör­per­eigene Pro­te­in­syn­these nicht aus. Tyrosin und Cystein zählen daher zu den bedingt unent­behr­lichen Ami­no­säuren, welche unter bestimmten Lebens­be­din­gungen zuge­führt werden müssen. Darüber hinaus bedarf es auch einer aus­rei­chenden Zufuhr an ent­behr­lichen Ami­no­säuren, um das Kör­per­pro­te­in­gleich­ge­wicht (Stick­stoff­bilanz) auf­recht­zu­er­halten und ein adäquates Wachstum zu ermög­lichen. 1,2,3

Bedarf, Empfehlungen & Zufuhr

Der quan­ti­tative Bedarf an Protein kann über die Messung stick­stoff­hal­tiger Abbau- bzw. Aus­schei­dungs­pro­dukte bestimmt werden. Hierzu stehen zwei Methoden, die fak­to­rielle Methode (die Hoch­rechnung der Stick­stoff­aus­scheidung) und die Stick­stoff­bilanz, zur Ver­fügung. Die Stick­stoff­bilanz zeigt an, in welcher Stoff­wech­sellage sich der Körper befindet (anabol, aus­ge­glichen oder katabol) und gibt Aus­kunft über den Min­dest­bedarf an Protein. Der hierfür berechnete durch­schnitt­liche Wert für Erwachsene liegt bei 0,34g/kg KG/​d und dient als Grundlage wei­terer Berech­nungen für die Zufuhr­emp­fehlung von Protein.2,4

Die Höhe der Emp­feh­lungen zur Pro­te­in­zufuhr beruht auf Erhe­bungen der Stick­stoff­bilanz unter Berück­sich­tigung indi­vi­du­eller Schwan­kungen, indi­vi­du­eller Ver­dau­lichkeit und unter­schied­licher bio­lo­gi­scher Wer­tigkeit. Dies ergibt eine in den D‑A-​CH-​Referenzwerten emp­fohlene Zufuhr von 0,8g/kg KG/​d für gesunde Erwachsene und ent­spricht einem Anteil von 9 bis 15% an der täg­lichen Gesamt­ener­gie­zufuhr. In bestimmten Lebens­si­tua­tionen, wie etwa während des Wachstums, in der Schwan­ger­schaft und Stillzeit, erhöht sich der Bedarf ent­spre­chend.2,3,4 Aktuelle expe­ri­men­telle Daten weisen darauf hin, dass auch im Alter (ab 65 Jahren) eine höhere Pro­te­in­zufuhr ange­zeigt ist, um gewisse Kör­per­funk­tionen auf­recht­zu­er­halten (Auf­recht­erhaltung der Kno­chen­dichte, Mus­kel­masse, usw.). Hier müssen aller­dings weitere Stu­di­en­ergeb­nisse abge­wartet werden, ehe eine höhere Zufuhr­emp­fehlung aus­ge­sprochen werden kann.3,4

Tat­sächlich ist die Pro­te­in­ver­sorgung der öster­rei­chi­schen Bevöl­kerung laut den Ergeb­nissen des Öster­rei­chi­schen Ernäh­rungs­be­richts 2012 zufrie­den­stellend. Die Erhe­bungen zeigen in allen unter­suchten Alters­gruppen (7 bis 80 Jahre) eine aus­rei­chende Pro­te­in­ver­sorgung im Rahmen von 13 bis 15 Ener­gie­prozent.6

Was den Pro­te­in­bedarf bei starker kör­per­licher Akti­vität betrifft, so ist dieser nur in den sel­tensten Fällen, z. B. bei (Hochleistungs)Sportlern mit for­ciertem Mus­kel­aufbau, erhöht. Doch auch da gibt es Grenzen nach oben und so ist selbst bei inten­sivem Training kom­bi­niert mit einer Pro­tein­auf­nahme von über 2,5g/kg KG/​d keine zusätz­liche Erhöhung der Mus­kel­masse und ‑kraft sowie kein Ein­fluss auf die Körperprotein-​Turnoverrate oder die fett­freie Kör­per­masse zu erwarten. Beachtet werden sollte hierbei auch, dass sich ein erhöhter Eiweiß­bedarf leicht durch eine viel­fältige Ernährung abdecken lässt. Schließlich geht eine Stei­gerung der kör­per­lichen Akti­vität mit einer Erhöhung des Ener­gie­be­darfs einher. Wird dieser nun über eine abwechs­lungs­reiche Ernährung bei gleich­blei­bendem Makro­nähr­stoff­ver­hältnis gedeckt, so ist auch eine höhere Pro­te­in­ver­sorgung gewähr­leistet und auf Eiweiß­pulver, Riegel und Co. kann getrost ver­zichtet werden. Diese können bei unkri­ti­scher Zufuhr zu einer Aminosäure-​Imbalance führen, welche dann das Gegenteil des gewünschten Effekts, nämlich Gewichts­verlust und ver­min­dertes Wachstum, bewirkt.3,5 Um Training und Nähr­stoff­ver­sorgung optimal auf­ein­ander abzu­stimmen, emp­fiehlt sich die genaue Betrachtung von Auf­nahme und Umsatz inklusive einer ent­spre­chenden Anpassung der Nah­rungs­zufuhr im Rahmen einer indi­vi­du­ellen Beratung. 

Quantität, Qualität & Biologische Wertigkeit

Nut­ri­tives Protein ent­stammt pflanz­licher oder tie­ri­scher Her­kunft, wobei jede Quelle über ihre eigene cha­rak­te­ris­tische Kom­bi­nation aus unter­schied­lichen Ami­no­säuren verfügt. Inwiefern kör­per­ei­genes Protein aus nut­ri­tivem Protein gebildet werden kann, hängt bei aus­rei­chender Ener­gie­ver­sorgung nicht nur von der Quan­tität des auf­ge­nom­menen Pro­teins ab, sondern vor allem von dessen Qua­lität. Diese wird maß­geblich von der Ami­no­säu­re­zu­sam­men­setzung beein­flusst. Das bedeutet, dass Auswahl und Kom­bi­nation unter­schied­licher Eiweiß­quellen darüber ent­scheiden, in welchem Ausmaß nut­ri­tives Protein für den Aufbau kör­per­ei­genen Pro­teins genutzt werden kann. Selbst­ver­ständlich spielen hierbei auch gene­tische Fak­toren eine tra­gende Rolle, da sie über die Zusam­men­setzung der kör­per­spe­zi­fi­schen Pro­teine sowie deren maximal mög­liche Quan­tität (Stickstoff-​Ansatzvermögen) bestimmen. Inwiefern das bezeichnete Maximum erreicht werden kann, hängt wie­derum von der Quan­tität des qua­li­tativ defi­nierten nut­ri­tiven Pro­teins ab.1,2 Zur Ermittlung der Pro­te­in­qua­lität stehen unter­schied­liche bio­lo­gische und che­mische Methoden zur Ver­fügung. In der Praxis finden vor allem die Bestimmung der Bio­lo­gi­schen Wer­tigkeit sowie der Protein Diges­ti­bility Cor­rected Amino Acid Score (PDCAAS) Anwendung. Die Bio­lo­gische Wer­tigkeit gibt das Ausmaß an, in welchem nut­ri­tives Protein zur Syn­these kör­per­ei­genen Pro­teins her­an­ge­zogen werden kann. Ent­scheidend dabei ist, inwieweit das Ami­no­säu­re­muster des Nah­rungs­pro­teins dem Bedarfs­muster an ein­zelnen Ami­no­säuren ent­spricht. Als Refe­renz­protein wird Hüh­nerei mit einem Wert von 100 her­an­ge­zogen. Die Bio­lo­gische Wer­tigkeit wird maß­geblich von der limi­tie­renden Ami­no­säure bestimmt. Hierbei handelt es sich um jene unent­behr­liche Ami­no­säure, die am wei­testen unter dem Bedarfs­muster liegt. Je eher ein Nah­rungs­protein also in seiner Aminosäure-​Zusammensetzung dem kör­per­ei­genen Protein ähnelt, desto höher­wer­tiger ist es. Tie­ri­sches Protein besitzt auf­grund des ähn­lichen Ami­no­säu­re­musters eine höhere bio­lo­gische Wer­tigkeit als pflanz­liches Protein. Durch geschickte Lebens­mit­tel­kom­bi­nation kann aller­dings die Ergän­zungs­wirkung ein­zelner Ami­no­säuren genutzt und somit die bio­lo­gische Wer­tigkeit erhöht werden, wobei Werte über 100 durchaus möglich sind. Besonders geeignet sind die Kom­bi­na­tionen Kar­toffel mit Ei oder Käse, Getreide mit Ei oder Milch­pro­dukten sowie Hül­sen­früchte mit Ei oder Getreide. So besitzt etwa eine Mahlzeit aus 36% Ei und 64% Kar­toffeln eine bio­lo­gische Wer­tigkeit von 136, die rein pflanz­liche Kom­bi­nation aus 52% Bohnen und 48% Mais erreicht immerhin eine bio­lo­gische Wer­tigkeit von 99 (siehe Tabelle 1). Diese Ergän­zungs­wirkung ist vor allem beim Ver­zicht auf tie­rische Lebens­mittel von großer Bedeutung und sollte bei vege­ta­ri­scher bzw. veganer Ernäh­rungs­weise berück­sichtigt werden.1,2 Auf­grund gewisser Mängel bei der Aus­sa­ge­kraft der Bio­lo­gi­schen Wer­tigkeit wurde von der WHO der PDCAAS als genauere Bestim­mungs­me­thode ein­ge­führt. Diese Methode berück­sichtigt den Ami­no­säu­re­gehalt, die Ver­dau­lichkeit und den Beitrag eines Lebens­mittels an unent­behr­lichen Ami­no­säuren ent­spre­chend dem Bedarf. Der PDCAAS bezieht sich dabei auf die limi­tie­rende Ami­no­säure. Das ist jene im Protein ent­haltene Ami­no­säure, welche vom Ami­no­säu­re­bedarf am wei­testen abweicht. Eine unzu­rei­chende Abde­ckung des Ami­no­säu­re­be­darfs wird durch einen PDCAAS unter 1 ange­zeigt. Den Berech­nungen nach der PDCAAS-​Methode zufolge stellen Soja, Milch, Fleisch und Fisch die besten Pro­te­in­quellen dar (siehe Tabelle 1). 1,2

Proteine im Diät-Trend … 

Viele Diät­formen der jün­geren Zeit zielen auf eine Reduktion des Koh­len­hy­drat­an­teils in der Ernährung ab. Durch den her­vor­ge­ru­fenen Mangel an Energie und Koh­len­hy­draten muss der Körper auf die Keton­kör­per­pro­duktion oder die Glu­co­neo­genese zur Ener­gie­be­reit­stellung zurück­greifen. Doch nicht ohne Neben­wir­kungen: Durch die kör­per­eigene Ener­gie­pro­duktion leidet zwangs­läufig auch die Mus­kel­masse, zudem werden die Nieren mit End­pro­dukten des Pro­te­in­stoff­wechsels belastet. In Bezug auf Low-​Carb-​Diäten will zudem bemerkt sein: Abneh­mer­folge können erst dann als solche bezeichnet werden, wenn der erreichte Gewichts­verlust auf lange Sicht bei­be­halten werden kann. Anfäng­liche rasche Gewichts­ver­luste können laut aktu­ellen Studien nicht lang­fristig gehalten werden. Sacks et al. (2009) stellten beim Ver­gleich ver­schie­dener Diät­formen fest, dass lediglich die Reduktion der Ener­gie­zufuhr und nicht die Zusam­men­setzung der Nahrung für eine lang­fristige Gewichts­re­duktion ver­ant­wortlich sind. Zudem weist die Studie von Lagiou et al. (2012) auf ein erhöhtes kar­dio­vasku­läres Risiko durch Low-​Carb-​Diäten hin. Unter Berück­sich­tigung der oben genannten Aspekte sowie der lang­fris­tigen Umsetz­barkeit sollte deshalb beim Ziel der Gewichts­re­duktion die Ener­gie­bilanz und weniger das Nähr­stoff­ver­hältnis im Vor­der­grund stehen.7,8,9

… und im Übermaß

Eine erhöhte Pro­te­in­zufuhr führt zum Anstieg aus­schei­dungs­pflich­tiger End­me­ta­bo­liten des Pro­te­in­stoff­wechsels, zur Erhöhung der glome­ru­lären Fil­tra­ti­onsrate und der renalen Kal­zi­um­ex­kretion. Bei Per­sonen mit gesunden Nieren bleibt dies ohne wesent­liche Folgen. Negative Effekte auf die Kalzium-​Bilanz sowie die Bildung von Kalzium-​Oxalatsteinen können jedoch nicht aus­ge­schlossen werden. Eine sehr stark erhöhte Pro­tein­auf­nahme geht zudem mit einer mäßigen meta­bo­li­schen Azidose einher, welche mit poten­ziell nega­tiven Aus­wir­kungen auf die Ske­lett­mus­ku­latur asso­ziiert wird. Eine Zufuhr von mehr als 2g/​kg/​KG/​d resul­tiert auch in einer ver­min­derten Ami­no­säu­re­kon­zen­tration im Plasma, welche sonst nur unter kata­bolen Stress­be­din­gungen beob­achtet wird. Der Konsum tie­ri­scher Pro­teine geht zudem mit einer erhöhten Zufuhr von Cho­le­sterin und gesät­tigten Fett­säuren bzw. Purinen einher.3 Zur Ver­meidung uner­wünschter Wir­kungen raten die D‑A-​CH-​Referenzwerte gesunden Erwach­senen deshalb von einer Zufuhr über 2g/​kg KG/​d ab.3

Fazit

Die Not­wen­digkeit einer ange­mes­senen Pro­te­in­zufuhr zur Auf­recht­erhaltung zahl­reicher Kör­per­funk­tionen steht außer Frage. Diese liegt laut den D‑A-​CH-​Referenzwerten für die Nähr­stoff­zufuhr bei 0,8g/kg KG/​d für gesunde Erwachsene, was einem Anteil von 9 bis 15% an der täg­lichen Ener­gie­zufuhr ent­spricht und von der öster­rei­chi­schen Bevöl­kerung gut erreicht wird.3,6 Eine Zufuhr über die Emp­fehlung hinaus ist nur in den sel­tensten Fällen ziel­führend und sollte im Rahmen indi­vi­du­eller Beratung dem tat­säch­lichen Bedarf ange­passt werden, um uner­wünschte Effekte zu vermeiden.

 

 

Kor­re­spondenz:
Mag.a Ste­fanie Pichler, Chef­re­dak­teurin der VEÖ-​Verbandszeitschrift „ein­blicke“ und selb­ständige Ernäh­rungs­wis­sen­schaf­terin (essquisite.U)

VEÖ – Verband der Ernäh­rungs­wis­sen­schafter Öster­reichs, Grundl­gasse 5/​8, 1090 Wien; Telefon: +43 1 333 39 81, E‑mail: sp@veoe.org, www.veoe.org

 

 

Lite­ratur:

1 Biesalski K, Bischoff St C, Puch­stein C (2010): Ernäh­rungs­me­dizin, 4. Auflage. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart. 

2 Elmadfa I, Leit­zmann C (2004): Ernährung des Men­schen, 4. Auflage. Verlag Eugen Ulmer Stuttgart. 

3 DACH (2012): Refe­renz­werte für die Nähr­stoff­zufuhr, 1. Auflage, 4., kor­ri­gierter Nach­druck 2012. Neuer Umschau Buch­verlag, Neu­stadt an der Weinstraße. 

4 Stehle P (2012): Ent­wicklung von Refe­renz­werten – Pro­teine und Ami­no­säuren. ERNÄHRUNG/​NUTRITION, 36: 392. 

5 Haber P (2005): Leit­faden zur medi­zi­ni­schen Trai­nings­be­ratung – Reha­bi­li­tation bis Leis­tungs­sport, 2. Auflage. Springer Verlag, Wien. 

6 Elmadfa I (2012): Öster­rei­chi­scher Ernäh­rungs­be­richt 2012. Institut für Ernäh­rungs­wis­sen­schaften der Uni­ver­sität Wien. 

7 Zok C (2012): Die Low-​Carb-​Diät – ein umstrit­tenes Ernäh­rungs­konzept. DMW – Deutsche Medi­zi­nische Wochen­schrift, 137(36): 1730–1731.

8 Sacks et al. (2009): Com­pa­rison of Weight-​Loss Diets with Dif­ferent Com­po­si­tions of Fat, Protein, and Car­bo­hy­drates. N Engl J Med, 360:859–73.

9 Lagiou et al. (2012): Low carbohydrate-​high protein diet and inci­dence of car­dio­vascular diseases in swedish women: pro­spective cohort study. BMJ, 344:e4026.

 

 

 

Tabelle 1: Bio­lo­gische Wer­tigkeit und PDCAAS ver­schie­dener Lebens­mittel (modi­fi­ziert nach Biesalski, 2010 und Elmadfa, 2009).

Leben­mittel Bio­lo­gische
Wer­tigkeit      
PDDAAS*
36% Hühner-​Vollei + 64% Kartoffel 136
75% Kuh­milch + 25% Weizenmehl 125
60% Hühner-​Vollei + 40% Soja 124
68% Hühner-​Vollei + 32% Weizenmehl 123
Hühner-​Vollei 100 1,0
52% Bohnen + 48% Mais 99
Kar­toffel 96 0,6
Rind­fleisch 87 0,9
Kuh­milch 85 1,0
Sojamehl/​-​bohnen 84 1,0
Mais 72 0,5
Wei­zenmehl 47–59 0,4

 

* PDCAAS: Protein Diges­ti­bility Cor­rected Amino Acid Score (um die Pro­te­in­ver­dau­lichkeit kor­ri­gierte Aminosäure-Bewertung) 

 

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