Eiweiß

Wie viel Eiweiß brauchen wir? 

Die Rolle von Eiweiß in der Ernährung wird in Folge der Empfehlung zur Verwendung von möglichst viel Eiweiß durch die produzierenden Firmen, viele Body-Builder und auch durch einige  Fitnessstudios oft kritisch beurteilt.

Die Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung die tägliche Eiweißzufuhr auf 0,8 g / kg Körpergewicht pro Tag für Menschen zwischen 18 und 60 Jahren zu beschränken, stehen im Widerspruch zu denen, die Sportwissenschaftler ihren Mitgliedern geben. Deswegen möchte ich mich im Folgenden mit der Fragestellung auseinandersetzen.

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) bezieht sich bei ihrer Empfehlung auf eine Stellungnahme der WHO, der Welt-Gesundheits-Organisation. In der Stellungnahme der WHO wird aber  ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich bei den Angaben um Empfehlungen handelt, was Menschen – auch in Ländern mit Mangelernährung – an Eiweiß mindestens brauchen.

WHO: Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition (2007); 1 – 265; 2.5, Seite 24

  • „Definition of requirement:  The lowest level of dietary protein intake that will balance the losses of nitrogen from the body, and thus maintain the body
    protein mass, in persons at energy balance with modest levels of physical activity, plus, in children or in pregnant or lactating women, the needs associated with the deposition of tissues or the secretion of milk at rates consistent with good health.
  • It is acknowledged that this definition of the requirement in terms of nitrogen balance does not necessarily identify the optimal intake for health.“

Eine höhere Zufuhr an Eiweiß kann nach WHO-Angaben also durchaus Vorteile bieten. Die eindeutige Fehlinterpretation der WHO durch die DGE hat in Deutschland dazu geführt, dass immer wieder zu wenig Eiweiß empfohlen wird, insbesondere bei Sportlern und bei denen, die Gewicht verlieren wollen.

Ausgesprochen deutlich wird die Problematik der Empfehlung der DGE, wenn man gleichzeitig die internationalen Bemühungen um den Nutri-Score bedenkt, der in Frankreich 2017 auf freiwilliger Basis eingeführt wurde und auch in Deutschland diskutiert wird. In dieser Bewertung gelten Nahrungsmittel als ungünstig, wenn sie viel Zucker und Fette enthalten. Diese muss man ja durch irgendein Nahrungsmittel ersetzen. Stärkehaltige Lebensmittel sind die eine Möglichkeit, Eiweiße die andere vernünftige. Als weitere Alternative käme allenfalls noch der Alkohol in Betracht. Das kann ja aber sicher nicht gemeint sein!! Bei Anwendung der Nutri-Score führt also kein Weg an einer höheren Zufuhr von Eiweiß vorbei!

Was sind Eiweiße, welche brauchen wir; wozu sind die eigentlich da?

Eiweiße sind Ketten von Aminosäuren, die in einer vom genetischen Code definierten Reihenfolge aneinandergehängt werden. (s. Abb. 1) In der  menschlichen Erbsubstanz – im Genom – sind die Baupläne von etwa 20.000 verschiedenen Eiweißen verschlüsselt.

Man kann auch sagen: ohne Eiweiße, kein Leben:

  • alle Stoffwechselvorgänge werden von Enzymen, speziellen Eiweißen geregelt
  • der Sauerstofftransport zu den Zellen benötigt Hämoglobin
  • die Aktivität von Muskelzellen funktioniert nur mit einer großen Zahl unterschiedlicher Proteine
  • viele Hormone und
  • die Strukturproteine in Haut, Knochen, Knorpeln und  Sehnen

sind einige Beispiele für die vielfältigen Funktionen der Eiweiße.

Welche Aminosäuren gibt es? Was sind die essentiellen Aminosäuren?

Chemisch gesehen sind Aminosäuren stickstoffhaltige (-NH2), kurze Kohlenstoffketten, die zusätzlich eine Säuregruppe  (-COOH) enthalten. Unser Organismus verwendet 20 Aminosäuren, davon sind 8 sogenannte essentielle Aminosäuren, das heißt: diese Aminosäuren kann der Körper nicht selbst herstellen, sie müssen von außen mit der Nahrung zugeführt werden. Zwei weitere sind semiessentiell, d.h. sie können nur in einem gewissen Umfang vom Körper selbst hergestellt werden.

Abb. 1 Aufbau von Eiweiß aus einzelnen Aminosäuren

Sieht der Bauplan der Erbsubstanz vor, dass bei der Eiweißsynthese eine essentielle Aminosäure eingebaut werden muss, dann kommt die Proteinsynthese zum Stillstand, wenn diese Aminosäure in der Zelle gerade nicht verfügbar ist. Ähnlich wie am Fließband, wenn das einzubauende Teil, seien es die Räder oder der Motor, nicht rechtzeitig geliefert wurden.

Was passiert dann?

Der Organismus baut – wenn alle „sofort verfügbaren Lagerbestände“ leer – sind, an den Stellen Eiweiße zu Aminosäuren ab, wo sie akut am wenigsten wichtig für das Leben sind und in sehr großer Menge vorliegen: In der Muskulatur.

Sobald die fehlende essentielle Aminosäure wieder verfügbar ist, läuft die Synthese weiter.

Kurzfristig ist das sicher kein Problem. Etwa 50 % des Eiweißes finden sich beim Mann in der Muskulatur, bei der Frau etwas weniger. Und ob wir beim Verlust von einigen Gramm Muskulatur einen gesundheitlichen Schaden nehmen, kann ich mir nicht vorstellen.

Geht das aber länger, führen wir auf lange Sicht zu wenig Eiweiß zu, dann kommt es zunächst zu Leistungsschwäche, später zu den fürchterlichen Bildern, wo die Menschen nur noch aus Haut und Knochen bestehen, nein dann werden auch absolut unverzichtbare Eiweiße zu wenig produziert, mit schwersten gesundheitlichen Folgen!

Nur in Entwicklungsländern vorstellbar? nein auch bei uns: Es muss leider nicht das erste Model an Magersucht sterben!

 

Wieviel Eiweiß sollen wir denn sinnvollerweise zuführen?

Wenn man diese Frage einigermaßen vernünftig beantworten will, dann muss man sich leider mit dem Proteinstoffwechsel etwas beschäftigen. Und der ist allerdings sehr komplex.

Selbst Trump hätte Probleme damit, die Vorgänge per Twitter zu beschreiben!

Abb. 2: Eiweißbestand des Körpers und Eiweißstoffwechsel. 70 kg schwerer Mann, ausgeglichene Bilanz.

Die Abb. 2:  Proteinstoffwechsel und Bestand soll die Verhältnisse bei einem etwa 70 kg schweren Mann verdeutlichen. Er führt etwa 70 g Eiweiß pro Tag zu, und verliert ca. 10 g mit dem Darm, etwa 10 g gehen auch über die Haut und Haare sowie den Schweiß verloren. Zusätzlich werden etwa 50 g Eiweiß pro Tag abgebaut, desaminiert: Der Stickstoff aus dem Aminosäuremolekül wird „herausgelöst“, und als Harnstoff mit der Niere ausgeschieden. Der Rest des Moleküls wird so wie Glucose oder Fett in den Zellen verbrannt, zur Energiegewinnung verwendet.

Wenn Sie sich die Überblicksabbildung (Abb. 2) genauer ansehen, dann können Sie ablesen, dass bei normaler Zufuhr – im Gleichgewicht – täglich etwa 300 – 400 g Eiweiße abgebaut und wieder neu synthetisiert werden. Da etwa die Hälfte der Eiweiße in der Muskulatur vorliegen, kann man davon ausgehen, dass täglich ca. 150 g Muskelprotein (rote Linie, Abbildung 3) abgebaut werden.

Abb. 3: Muskeleiweißstoffwechsel bei eine 70 kg schweren Mann. ca 25 kg Muskelmasse. Täglich werden ca 150 g Muskeleiweiß abgebaut, rote Linie. Ohne Mahlzeiten (blaue Linie) wir ein großer Teil auch wieder aufgebaut. Direkt nach den Mahlzeiten erfolgt ein zusätzlicher Eiweißaufbau (grüne Linie), der insgesamt zu einer konstanten Muskelmasse führt.

Aber nicht nur abgebaut, sondern auch wieder aufgebaut (blaue Linie). Dabei ist etwa 2 Stunden nach der Nahrungsaufnahme die Neusyntheserate von Eiweiß deutlich höher, in der Abb.3 als grüne Linie dargestellt. Als Resultat ändert sich bei ausreichender Zufuhr von Eiweiß und unveränderter Beanspruchung der Muskulatur nichts!

Unter Bodybuildern, Leistungs- und Freizeitsportlern hoffen viele, dass  um so mehr Muskelprotein aufgebaut werde, je mehr Eiweiß sie zuführen.  

Es ist sicher, dass eine höhere Eiweißzufuhr – ein Gleichgewicht vorausgesetzt – nicht zu mehr Muskulatur führt! Die zusätzlich zugeführten Eiweiße werden zur Energiegewinnung verwendet. Die höhere Energiezufuhr lässt das Fettgewebe mehr werden!

Wer mehr Muskelmasse haben will, der muss mehr von seiner Muskulatur fordern, z. B. Sport treiben, trainieren!

Wer Muskulatur aufbauen will, braucht er allerdings mehr Eiweiß. Ein kg Muskelmasse enthalten etwa 210 g Eiweiß, die müssen irgendwo her kommen. Dabei kann der Organismus bis zu einem gewissen Grad die Verwendung des aus dem Aminosäureabbau resultierenden, abgespaltenen Stickstoff verbessern. Aber ohne zusätzliche Zufuhr von Aminosäuren, insbesondere der essentiellen, geht es nicht. Deswegen empfehlen die Sportwissenschaftler für Menschen, die Muskulatur aufbauen wollen, vernünftigerweise eine Zufuhr von wenigstens 1,2 g Eiweiß pro kg Körpergewicht, bei intensivem Training auch bis zu 2 g pro kg Körpergewicht. Bodybuilder nehmen ja bis zu 4 g/kg. Wenn man über die Gefahren, in die sich Body-Builder begeben, die zu einem sehr hohen Grad dopen, mit ihnen redet, so trifft man in aller Regel auf taube Ohren! Wenn sie dann am Wettkampftag – nachdem sie auch noch hohe Dosen wassertreibender Medikamente geschluckt haben, „vor lauter Kraft nicht mehr laufen können“, dann ist in Wirklichkeit die extreme Zähigkeit (Viskosität) des Blutes die Ursache für die Schwäche; als Arzt wundert man sich nur noch darüber, warum nicht mehr passiert oder darüber berichtet wird.

Und wie kommt man dann zu mehr Muskulatur?

Das vielleicht zunächst Überraschende: Wer sich bewegt, baut während der Bewegung – sogar in Abhängigkeit von der Intensität – vermehrt Muskeleiweiß ab! (Abb. 4, Anfangsteil der roten Linie)

Abb. 4: Während des Sport wird – in Abhängigkeit von der Intensität – mehr Muskeleiweiß abgebaut. Nach dem Sport erfolgt für die Dauer von ca. zwei Stunden (open window) ein überschießender Wiedereinbau von Eiweiß in die Muskulatur. Führt man in dieser Phase Eiweiß zu, so werden mehr Aminosäuren in die Muskulatur eingebaut als ohne Eiweißzufuhr während des „open window“.

Um dann aber wieder in den ersten etwa zwei Stunden nach der Belastung (im „open window“) sogar überschießend  Muskeleiweiß wieder aufzubauen (rote Linie). Anschließend ist – zumindest für eine gewisse Zeit – mehr Eiweiß im Muskel vorhanden. Wenn nicht regelmäßig trainiert wird, ist das aber auch nach ca. einer Woche wieder weg!

Bietet man dem Organismus im „open window“ also eigentlich gleich nach dem Training zusätzlich ein hochwertiges Eiweiß an, dass möglichst reichlich essentielle Aminosäuren enthalten sollte (besonders Leucin), dann kann man allerdings tatsächlich einen etwas stärkeren Muskelaufbau erwarten (grüne Linie). Aber keine falschen Hoffnungen bitte! Wer nicht weiter trainiert, verliert auch diesen Zuwachs an Muskulatur schnell wieder! Ganz so einfach ist es allerdings nicht,  gleich 1 – höchstens 2 Stunden  nach dem Sport eine hohe Eiweißzufuhr zu erreichen. Natürlich könnte man sich beeilen, nach dem Training und dem Duschen nach Hause rennen und sich z.B. ein Steak oder einen Fisch braten. Ein Shake ist bequemer und sicher leicht in den ersten 2 Stunden nach dem Sport – im open Window – zuführbar. Also die machbare Lösung.

Zusammenfassend würde ich würde selbst Sportlern, die davon aus gehen, sehr viel Muskulatur zu brauchen, nicht zu einer regelmäßigen  Zufuhr von mehr als 2 g Eiweiß/kg Körpergewicht raten. Wenn eine Niereninsuffizienz vorliegt, dann ist schon von einer  Zufuhr von mehr als 1 g Eiweiß / kg eindeutig abzuraten.

Gibt es außer dem Sport noch Situationen, in denen man mehr Eiweiß zuführen sollte?

Eindeutig ja: immer dann, wenn mehr Körpereiweiß aufgebaut werden muss, bei Schwangeren, Stillenden, bei Kindern und Jugendlichen. Und auch bei älteren Menschen, die offensichtlich das Eiweiß schlechter verwerten, sollten wenigstens 1 – 1,2 g / kg Körpergewicht und Tag auf dem Speiseplan stehen.

Empfohlene Eiweißzufuhr pro Tag.
* gilt nicht bei Niereninsuffizienz

Abnehmen und Eiweiß

Ein absolut wichtiges Kapitel ist das Thema Abnehmen und Eiweiß. Werden beim Fasten weniger Kalorien zugeführt, als verbraucht, dann geht der Körper bevorzugt an die Fettreserven, was ja beim Abnehmen unbedingt gewollt ist. Auch die Vorräte an Glykogen, dem Zuckerspeicher gehen zurück, was aber gewichtsmäßig unbedeutend ist. Im Gegensatz zum Zucker spielt das Eiweiß – hier vor allem das Muskeleiweiß – auch eine wichtige Rolle als Energiereservoir! Mit den 5 kg Muskeleiweiß (s. Abb. 2) sind in der Muskulatur ca. 20.000 kcal „gebunkert“, die im dem Notfall bei „zu wenig Nahrung“ auch zur Energiegewinnung verwendet werden.

Mit das Wichtigste beim Abnehmen ist es aber, den „Jo-Jo-Effekt“ zu vermeiden! Wie vorhin dargestellt, wird auch Eiweiß, vorwiegend Muskeleiweiß bei einer Kalorienzufuhr, die den Kalorienbedarf nicht deckt, als Energiequelle verwendet. Die Muskelmasse sinkt! Das kann man durch Zufuhr von mehr Eiweiß etwas reduzieren, wobei man allerdings beim Abnehmen auch bedenken muss, dass man mit 1 g Eiweiß etwa 4 kcal zuführt!

Bei höherem Kaloriendefizit ist die Abnahme der Muskelmasse durchaus erheblich. Beendet man die Diätphase, hat man wegen der Abnahme der Muskelmasse einen messbar geringeren Grundumsatz. Die Konsequenz: das Gewicht steigt deutlich über das Ausgangsgewicht an, wenn man wieder so isst, wie vorher!

Deswegen sollte man allen, die Abnehmen wollen, unbedingt raten, gleichzeitig viel Sport zu betreiben, möglichst etwas zu tun,  ihre Muskelmasse zu erhalten! Dadurch erhöht man erfreulicherweise auch seinen Energieverbrauch, der zum Teil allerdings durch eine erhöhte Verbrennung von Eiweiß aus der Muskulatur zur Verfügung gestellt wird. Wenn dann in der „open Windows-Phase“ auch noch zu wenig essentielle Aminosäuren zum Einbau ins Muskeleiweiß  vorhanden sind, dann kann der Muskelabbau sogar höhere Ausmaße annehmen, als wenn man keinen Sport getrieben hätte! Die Freude über den schnelleren Gewichtsverlust infolge geringerer Muskelmasse wird nur kurz anhalten!

Deswegen sollte man beim Abnehmen und gleichzeitig trainieren und auf eine Eiweißzufuhr von etwa 1,4 g hochwertiges Eiweiß pro kg Körpergewicht und Tag achten, auch wenn das zu einer zusätzlichen Zufuhr an Kalorien führt, die man dann anderswo einsparen oder verbrauchen muss.

Woher aber weiß man, wie viel Eiweiß man zugeführt hat?

Im Zeitalter der Apps ist das gar nicht so schwierig. Praktisch und verlässlich ist z.B. die  App „fatsecret“.  Sollte man mit dessen Hilfe feststellen, dass die Zufuhr beim Training zum Muskelaufbau 1,2 g Eiweiß / kg bzw. 1,4 g beim Versuch  – mit Training und Kalorienreduktion –abzunehmen – , erreicht wird, so ist eine Substitution sicher nicht erforderlich. Was nicht mit der Nahrung erreicht werden kann, sollte allerdings substituiert werden; besser noch, man stellt die Nahrung so um, dass die Eiweißzufuhr ausreicht!

 

Zur biologische Wertigkeit von Eiweißen

Die biologische Wertigkeit soll angeben, wie gut körperfremdes Eiweiß in körpereigenes umgesetzt werden kann und hängt sowohl vom Gehalt an essentiellen und limitierenden Aminosäuren ab, sowie von dem Ausmaß der Resorption der Aminosäuren aus dem Darm ins Blut.

Die Analyse der Zusammensetzung der Aminosäuren in einem Eiweiß ist methodisch definiert und eindeutig. Schwieriger wird es, wie man die optimale Zusammensetzung der Aminosäuren definieren soll: An der essentiellen Aminosäure, die im Vergleich zu Ei den niedrigsten Wert aufweist? oder an einem wie auch immer definierten Bedarf (z.B. von Kleinkindern). Werbewirksame höhere Werte erhält man, wenn man mit dem Durchschnitt für alle Einzelwerte aus Hühnerei vergleicht. Die Beurteilung der Wertigkeit von Eiweißen ist derzeit einfach nicht befriedigend gelöst. Deswegen halten sich auch so viele unterschiedliche Angaben, aus denen sich die Hersteller von Eiweißpräparaten die für sie Besten heraussuchen können!

Noch schwieriger wird es, wenn man neben dem Gehalt an essentiellen Aminosäuren auch in die Beurteilung mit einfließen lässt, wie viel von den Aminosäuren vom Darm aufgenommen wird.

Müssen doch die Proteine im Darm zunächst in ihre Einzelbestandteile, die einzelnen Aminosäuren aufgespalten werden. Nur die einzelnen Aminosäuren (ggf. noch Peptide aus 2 oder 3 Aminosäuren) können vom Darm ins Blut aufgenommen werden und so dem Organismus zur Synthese seiner eigenen Aminosäureketten, seiner eigenen Proteine, zur Verfügung stehen.

Die Aufnahme der Aminosäuren aus dem Darm endet mit dem Dünndarm. Aminosäureketten, die in den Dickdarm gelangen, können nicht mehr in körpereigenes Eiweiß eingebaut werden. Allerdings freuen sich die Dickdarmbakterien über die noch ankommenden Proteinstücke, die sie durchaus noch in Aminosäuren aufspalten und dann für sich selbst verwenden können.

Für die Resorption spielt es eine entscheidende Rolle, wie die Nahrungsbestandteile vorbehandelt wurden: Gemahlen, gut gekaut (Vorbild Kuh) mit Hitze denaturiert, von Bakterien oder Enzymen vorverdaut (fermentiert oder hydrolysiert), wurden.

Ein tolles Beispiel für die Unterschiede in der Wertigkeit eines Eiweißes in Folge der Vorbehandlung ist Soja. Mit den diesbezüglichen Abhandlungen werden ganze wissenschaftlich Bücher gefüllt.  Ein Thema, das bei sich ändernden Ernährungsgewohnheiten allerdings sehr spannend ist. (vielleicht folgt ja bald ein diesbezügliches Kapitel.)

Unterschied zwischen tierischem und pflanzlichen Eiweißen

Die Zusammensetzung der Aminosäuren bei tierischen Eiweißen ist denen bei uns Menschen eindeutig ähnlicher und die Resorption unproblematischer. Bei der üblichen europäischen Kost reicht es allerdings aus, auf eine ausreichende Zufuhr von Eiweiß insgesamt zu achten, egal ob tierisch oder pflanzlich. Veganer allerdings sollten sich durchaus damit beschäftigen, welche Eiweiße sie zuführen und kombinieren, damit sie möglichst alle essentiellen Aminosäuren in ausreichendem Maße erhalten. Aber eindeutig: mit etwas Mühe geht auch das recht vernünftig möglich.

 

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