Grundlagen der Ernährung/ Proteine

Grundlagen

Eiweiße (Proteine) bestehen aus Aminosäuren und sind ein wichtiger Baustoff für den Körper. Sie sind der Grundbaustein aller Zellen und erfüllen eine Vielzahl an Funktionen. Außerdem sind sie der Hauptbestandteil der Muskeln. Da der Mensch einige Aminosäuren nur durch das Eiweiß der Nahrung erhält, ist es ein lebenswichtiger Nährstoff. Im Gegensatz zum Fett und zu den Kohlenhydraten dient Eiweiß damit nicht primär der Energieversorgung des Körpers. Anders als Fett kann Eiweiß auch nicht langfristig gespeichert werden und muss daher regelmäßig mit der Nahrung zugeführt werden.

Proteine sind anfällig gegenüber Hitze. Bei starker Erhitzung werden sie denaturiert und können dann ihre Funktion verlieren. Daher ist bspw. hohes Fieber für den Menschen gefährlich, da das Eiweiß in den Zellen seine Funktion verlieren kann.

Aufbau

Aminosäuren bilden eine Gruppe von Biomolekülen, von denen in der Natur rund 400 verschiedene Arten vorkommen. Für die Bildung von Eiweißen sind jedoch nur genau 20 verschiedene Aminosäuren relevant.

Von Eiweißen spricht man, wenn diese aus wenigstens 100 Aminosäuren zusammengesetzt sind.

• Eiweiße machen rund 15 bis 20 % der menschlichen Körpermasse aus
• Im Körper kommen rund 50.000 verschiedene Eiweiße vor

Von den 20 Aminosäuren, die zur Bildung von Eiweißen notwendig sind, kann der Mensch – je nach Definition – 10 bis 12 selbst herstellen. Die anderen 8 bis 10 Aminosäuren muss er über eiweißhaltige Nahrung aufnehmen, sie gelten entsprechend als essenzielle Aminosäuren. Eine Mangelversorgung an Eiweiß kann daher zu schweren körperlichen Schäden führen, ist jedoch bei ausgewogener Ernährung im Grunde nicht möglich.

Verteilung der essenziellen Aminosäuren im Hühnerei (im Vergleich zum Tagesbedarf).

Zu den 8 essenziellen Aminosäuren gehören:

• Isoleucin
• Leucin
• Lysin
• Methionin
• Phenylalanin
• Threonin
• Tryptophan
• Valin

Daneben gibt es noch die beiden Aminosäuren Arginin und Histidin, die als semi-essenziell gelten.

Vorkommen

Im Vergleich zu den Fetten und Kohlenhydraten kommt Eiweiß in der Nahrung vergleichsweise selten vor. Es ist bspw. in Milchprodukten, im Hühnerei, im Fleisch und vor allem im Fisch enthalten sowie in Nüssen, Hülsenfrüchten und Getreide. In unserem Kulturkreis nehmen die Menschen im Schnitt 10 bis 15 % ihrer Energie in Form von Eiweißen auf.

Auch außerhalb der Nahrung treten Proteine in vielen Gestalten auf, so bspw. im Schlagen- und Insektengift (Toxine) oder in Spinnenweben.

Biologische Wertigkeit

Jedes Lebensmittel enthält eine bestimmte Menge an Eiweiß, das sich wiederum aus verschiedenen Amminosäuren in unterschiedlichen Anteilen zusammensetzt. Für den Menschen können Lebensmittel als ideal angesehen werden, die alle essenziellen Aminosäuren im gleichen Verhältnis enthalten. Dabei ist der Anteil zum empfohlenen Tagesbedarf ausschlaggebend, da (wie z.B. bei den Vitaminen) jede Aminosäure einen unterschiedlich großen Tagesbedarf aufweist.

Entscheidend ist daher nicht allein, wie viel Eiweiß ein Mensch aufnimmt, sondern auch welche Art von Eiweiß bzw. ob er alle essenziellen Aminosäuren in vollem Maß erhält. Um diese Qualität messen zu können, wurde das Maß der Biologischen Wertigkeit entwickelt. Ein Wert von 100 bedeutet, dass alle Aminosäuren im richtigen Verhältnis auftreten, ein geringerer Wert bedeutet, dass ein Ungleichgewicht vorliegt.

Das Hühnerei hat per Definition eine Wertigkeit von 100 und enthält damit die für den Menschen notwendigen Aminosäuren im einigermaßen richtigen Verhältnis. Milchprodukte, Fleisch und Fisch haben eine Wertigkeit von 80 bis 90, während Hülsenfrüchte bspw. nur noch eine Wertigkeit von 50 bis 60 besitzen.

In den letzten Jahren wurde die Biologische Wertigkeit als einziges Maß zur Beurteilung der Proteinqualität zunehmend kritisiert. So gibt es Lebensmittelkombinationen, die zu einem Wert deutlich über 100 führen, z.B. ein Menü aus zwei Dritteln Kartoffeln und einem Drittel Hühnerei. Zudem gibt es Eiweiße (z.B. Molkenprotein), von denen man ausgeht, dass sie vom menschlichen Körper tendenziell eher zur Energiegewinnung als zur Proteinsynthese verwendet werden. In diesem Fall würde eine hohe Wertigkeit keine Rolle spielen, da das Eiweiß nicht zum Aufbau der essenziellen Aminosäuren verwendet wird.

Verwendung im Körper

Verdauung

Die Aufnahme von Eiweißen geschieht im Darm. Enzyme zerlegen das Eiweiß dabei in seine einzelnen Aminosäuren, welche dann über die Darmwand ins Blut und damit zu den Körperzellen gelangen.

Die Zellen besitzen eine Art Eiweiß-Depot, in dem die Aminosäuren kurzfristig gespeichert werden. Die Zelle kann von diesem Depot Aminosäuren entnehmen, um den Zellaufbau oder die Zellerneuerung durchzuführen. Ebenso werden dort dann nicht mehr benötigte Aminosäuren für den Abtransport abgelegt.

Im Gegensatz zu Kohlenhydraten und Fetten wird Eiweiß, da es stets reichlich im Körper vorhanden ist, nicht auf Dauer gespeichert. Die Leber wandelt überschüssiges Eiweiß in Fett um.

Entsorgung

Nicht mehr benötigte Aminosäuren werden über das Blut entsorgt. Der Abbau erzeugt als Nebenprodukt Ammoniak, was ein relativ starkes Zellgift ist und in der Leber daher sofort zu Harnstoff umgewandelt wird. Der Harnstoff gelangt weiter über das Blut zu den Nieren, die ihn filtern und an die Blase abgeben, wo er schließlich ausgeschieden werden kann.

Für die Entsorgung von Eiweiß sind entsprechend funktionstüchtige Leber und Nieren notwendig. Menschen mit Leber- oder Nierenschäden haben daher Probleme mit der Eiweißentsorgung.

Eiweißbedarf

Allgemeiner Bedarf

Obwohl der Körper mit seinem Eiweiß gut haushaltet, gehen kleine Mengen an Eiweiß täglich verloren, die ersetzt werden müssen. Das betrifft z.B. Stoffwechsel, Verdauung und auch den Abbau des Ammoniaks.

Den genauen Eiweißverlust kann man über den Stickstoffgehalt von Stuhl und Urin bestimmen. Ein 70 kg schwerer Mensch verliert etwa 24 g Eiweiß am Tag. Daraus ergibt sich ein Tagesbedarf von etwa 0,3 g Eiweiß pro kg Körpergewicht. Auf Grund gewisser Verluste bei der Aufnahme, einer zumeist unter 100 liegenden Eiweiß-Wertigkeit in der Ernährung und anderer Faktoren rechnet man jedoch noch einen reichlichen Sicherheitszuschlag von 0,5 g hinzu. Daraus ergibt sich dann eine Empfehlung von 0,8 g Eiweiß je kg Körpergewicht und damit z.B. 56 g bei einer 70 kg schweren Person.

Die durchschnittliche Aufnahme von Eiweiß liegt in Deutschland etwa bei 1 bis 1,2 g pro Kilogramm Körpergewicht. Eiweißmangel stellt daher für gewöhnlich kein Problem dar.

Manche Menschen haben jedoch einen höheren Eiweißbedarf, z.B.:

• Kinder und Jugendliche, die sich noch im Wachstum befinden (0,9 .. 1 g).
• Schwangere und stillende Mütter
• Leistungssportler und Kraftsportler
• Ältere Menschen

Sportler

Leistungssportler, die starkes Ausdauertraining betreiben, benötigen mehr Eiweißzufuhr. Das liegt daran, dass bei langer körperlicher Aktivität die Glykogenspeicher (siehe Kapitel zu Kohlenhydraten) aufgebraucht werden und der Körper danach auf Fettverbrennung umsteigen muss. Um die Fettverbrennung durchzuführen, wird Traubenzucker benötigt, den der Körper aus Aminosäuren herstellen kann. Diesen Prozess nennt man Glyconeogenese. Daraus ergibt sich ein höherer Verbrauch von Eiweiß.

Leistungssportler müssen daher zusätzliche Mengen an Eiweiß aufnehmen, empfohlen werden oft 1,2 .. 1,4 g pro kg Körpergewicht. Für Freizeitsportler ist dies hingegen irrelevant, da sie in der Regel nicht ihre Glykogenspeicher ausschöpfen und damit genügend Traubenzucker im Blut besitzen.

Für Kraftsportler ist ebenfalls eine eiweißreiche Ernährung wichtig, da dies den Aufbau und die Leistungsfähigkeit der Muskeln erhöht. Empfohlen sind wenigsten 1,6 g pro kg Körpergewicht. Studien legen dabei nah, dass ab einer Aufnahme von 2 g pro kg Körpergewicht keine weitere Steigerung des Muskelaufbaus oder der Muskelleistung geschieht.

Obergrenze

Ob es eine notwendige Obergrenze der Eiweißzufuhr gibt, ist umstritten. Hohe Eiweißzufuhr belastet jedoch Leber und Nieren und führt auch zu Mineralstoffverlust (v.a. Calcium), der wieder ausgeglichen werden muss. Daher wird mitunter empfohlen, einen Eiweißkonsum von mehr als 2 g je kg Körpergewicht pro Tag zu vermeiden. Generell sollte auf eine zu hohe Proteinzufuhr im Fall von Nierenerkrankungen verzichtet werden.

Weitere Probleme, die mit einem übermäßig hohen Eiweißkonsum oft verbunden sind, sind Verstopfung oder Durchfall, Dehydrierung und Mundgeruch.

Gluten

Gluten ist ein sog. Klebeeiweiß, das als Bindungsmittel in vielen Lebensmitteln verarbeitet wird. Es sorgt z.B. im Brot für dessen Konsistenz und Zusammenhalt.

Gluten kommt an sich nur in drei Quellen vor: Weizen, Roggen und Gerste. Es ist jedoch Teil vieler Lebensmittel, die aus diesen Getreidearten hergestellt werden:

• Brotwaren
• Nudeln, Pizza
• Snacks und Süßigkeiten
• Fertigprodukte

Gluten kann zu verschiedenen Beschwerden führen und wird sogar zunehmend als allgemein schädlich angesehen, auch wenn bei vielen Menschen der Verzehr glutenhaltiger Produkte keine Probleme verursacht.

Die Probleme des Glutens

Gluten hat eine besondere Struktur, die nicht vollständig durch die Darmenzyme in Aminosäuren aufgespalten werden kann. Es bleiben somit größere Eiweißbruchstücke übrig, die sich an der Darmwand ansammeln. Aus noch ungeklärten Gründen lösen sie dort den Botenstoff Zolonin aus. Dieser signalisiert, dass sich die Lücken zwischen den Darmzellen öffnen sollen, so dass das Gluten in den Körper gelangt.

Das Gluten wird nun vom Immunsystem bekämpft. Unterliegt das Immunsystem im Kampf gegen das Gluten, so kann es zu starken Beschwerden kommen. Eine generelle Empfehlung ist daher, den Glutenkonsum so weit als möglich einzuschränken. Bei Beschwerden stellt sich eine vollständige Genesung meist schon nach zweiwöchigem Glutenverzicht ein.

Menschen, bei denen es zu Beschwerden beim Verzehr glutenhaltiger Produkte kommt, werden als glutensensitiv bezeichnet. Die Beschwerden können sein:

• Verdauungsprobleme, Schmerzen im Magen-Darm-Bereich
• Konzentrationsschwäche, Depressionen
• Migräne
• Blutarmut, Taubheitsgefühl in Händen und Füßen

Manche Menschen leiden auch an einer Autoimmunerkrankung, bei der das Immunsystem das Gluten heftig attackiert, der Darmtrakt sich schwer entzündet und eine normale Verdauung nicht mehr möglich ist. Diese Menschen müssen sich ein Leben lang glutenfrei ernähren.