Was ist Protein?

Proteine sind organische Verbindungen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Sie sind die einzigen dem Körper über die Ernährung zur Verfügung stehenden Stickstoffquellen. Das macht sie im Vergleich zu den beiden anderen Makronährstoffen Kohlenhydrate und Fette auch so besonders. Zwar mangelt es auf unserem Planeten nicht an Stickstoff, denn unsere Luft besteht zu rund 78 Prozent daraus. Doch diesen können wir nicht aufnehmen und verwerten. Wir sind auf die Zufuhr von Stickstoff über die Nahrung angewiesen. Wir brauchen ihn, weil er in vielen Bereichen und an vielen Prozessen unseres Körpers beteiligt ist. Beispielsweise benötigen wir ihn für unsere DNA, den Bauplan unseres Körpers, er ist Bestandteil vieler wichtiger Enzyme, Hormone und hormonähnlicher Substanzen und selbst unser Immunsystem kann ohne Stickstoff nicht optimal arbeiten.

Um Proteine synthetisieren zu können, benötigt unser Körper außerdem einige Aminosäuren, sogenannte proteinogene Aminosäuren, von denen man 20 unterscheidet. Sie sind also die Grundbausteine der Proteine. Zwar gibt es noch weitaus mehr davon, doch für den Aufbau neuer Eiweißstrukturen, wie etwa Muskelmasse, Haut, Haare, Fingernägel, Hormone, Enzyme oder Immunzellen, sind in erster Linie die 20 proteinogenen Aminosäuren erforderlich. Diese unterteilt man dann noch einmal in essenzielle, semiessenzielle und nicht essenzielle Aminosäuren.

Reichlich wertvolles Protein ist vor allem in Fleisch, Fisch, Eiern, Hülsenfrüchten und Nüssen enthalten.

Essenzielle Aminosäuren

Essenzielle Aminosäuren müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Auch wenn der menschliche Organismus sehr gut darin ist, Aminosäuren auf- oder umzubauen, kann er diese Aminosäuren nicht selbst herstellen. Kommt es zu einem Mangel, kann dies schwerwiegende Folgen haben. Aus diesen essenziellen Aminosäuren, auch als unentbehrliche Aminosäuren bezeichnet, lassen sich semiessenzielle und nicht essenzielle Aminosäuren synthetisieren. Von den 20 proteinogenen Aminosäuren sind neun unentbehrlich und deshalb essenziell. Das sind:

1. Histidin
2. Isoleucin
3. Leucin
4. Lysin
5. Methionin
6. Phenylalanin
7. Threonin
8. Tryptophan
9. Valin

Semiessenzielle Aminosäuren

Semiessenzielle Aminosäuren sind streng genommen nicht essenziell. Der Körper kann diese Aminosäuren nach Bedarf selbst synthetisieren. Allerdings kann es zu Situationen kommen, in denen der Bedarf dieser Aminosäuren die körpereigene Syntheserate übersteigt. Der Körper kommt dann also sprichwörtlich mit der Herstellung dieser Aminosäuren »nicht mehr hinterher«. In einer solchen Situation wird aus einer eigentlich nicht essenziellen Aminosäure vorübergehend eine essenzielle. Dies ist vor allem bei Krankheit oder in postoperativen Phasen der Fall – oder immer dann, wenn der Körper besonders hohen Anforderungen gegenübersteht wie einer besonders intensiven Trainingsphase einer Wettkampfvorbereitung. Es kommt häufig vor, dass Athleten genau dann krank werden oder mit ihrem Immunsystem zu kämpfen haben. Die Zufuhr einiger semiessenzieller Aminosäuren kann dann Abhilfe schaffen, wie wir später noch sehen werden. Die semiessenziellen Aminosäuren sind:

1. Arginin
2. Asparagin
3. Cystein
4. Glutaminsäure
5. Glycin
6. Prolin
7. Tyrosin

Nicht essenzielle Aminosäuren

Die restlichen proteinogenen Aminosäuren sind nicht essenzielle Aminosäuren. Unser Körper kann diese Aminosäuren selber bilden. Dieser Vorgang findet vor allem in der Leber statt. Die nicht essenziellen Aminosäuren sind:

1. Alanin
2. Arginin*
3. Asparagin*
4. Cystein*
5. Glycin
6. Glutaminsäure*
7. Prolin*
8. Serin
9. Tyrosin*

* = semiessenziell

Die vielseitigen Aufgaben der Proteine

Einige Funktionen der Proteine haben wir bereits kennengelernt. In diesem Abschnitt soll diese Thematik vertieft werden. Die Proteine haben vor allem strukturelle Funktionen. So dienen sie beispielsweise als Grundbausteine der Muskulatur. Für Kraftsportler und Bodybuilder ist dies natürlich besonders interessant. Denn mehr als in jeder anderen sportlichen Disziplin geht es gerade bei diesen Sportarten um Muskelmasse. Doch auch die Strukturen unserer Organe, wie etwa des Herzens, oder die Bindegewebsstrukturen unserer Blutgefäße bestehen aus Proteinen. Daher wäre es falsch, sich beim Thema Protein einfach nur auf die Muskelmasse zu konzentrieren. Vielmehr müssen Sie bei Ihrer Ernährungsplanung immer berücksichtigen, dass auch weitere Strukturen mit Proteinen versorgt werden wollen und die Muskelmasse das schwächste Glied der Kette ist. Wenn Sie Ihrem Körper zu wenig Protein zuführen, bedeutet das, dass Ihr Körper als Erstes die Proteinreserven Ihrer Muskelmasse »anzapft«, um lebenswichtige Organe wie etwa den Herzmuskel zu schonen.

Doch das ist noch lange nicht alles. Einige unserer wichtigsten Stoffwechselhormone bestehen aus Aminosäuren. Man nennt diese Hormone Peptidhormone. Peptide sind Verknüpfungen einzelner Aminosäuren zu langen Ketten. Bekannte Beispiele sind die Hormone Insulin, Glukagon, das Wachstumshormon oder der insulinähnliche Wachstumsfaktor 1 (IGF-1). Die Synthese der Stresshormone Adrenalin und Noradrenalin ist stark abhängig von der Aminosäure Tyrosin, ebenso wie die Synthese unserer Schilddrüsenhormone. Aminosäuren und Proteine stehen also nicht nur mit dem Aufbau und dem Erhalt von Muskelmasse in Verbindung, sondern sie übernehmen in unserem Körper die vielfältigsten Aufgaben.

Ebenfalls häufig vernachlässigt wird die Tatsache, dass einzelne bioaktive Peptide, die aus unterschiedlichen Proteinen stammen, direkten Einfluss auf unsere Gesundheit haben können. So können Peptide aus dem Casein, einem Teil des Kuhmilch-Proteins, unser Immunsystem positiv beeinflussen. Diese Tatsache sollte bei der optimalen Ernährungsplanung für Kraftsportler und Bodybuilder nicht unbeachtet bleiben. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Zusammensetzungen sind jedoch nicht alle Nahrungsproteine gleich. Mithilfe unterschiedlicher Messmethoden und Skalen lässt sich die Qualität eines Nahrungsproteins direkt bestimmen. Die am häufigsten angewendete Methode ist die Angabe der biologischen Wertigkeit.

Die biologische Wertigkeit

Die biologische Wertigkeit ist ein Qualitätsmaß für einzelne Proteine. Sie gibt an, wie viel Gramm Körperstickstoff durch Nahrungsstickstoff ersetzt oder gebildet werden können. Man spricht hier von einer Untersuchung der Stickstoffbilanz. Diese kann ähnlich wie die Energiebilanz positiv, negativ oder ausgeglichen sein. Berechnet wird die biologische Wertigkeit, indem die vom Körper über ein Nahrungsprotein gespeicherte Stickstoffmenge durch die insgesamt über dieses Eiweiß aufgenommene Stickstoffmenge dividiert und mit der Zahl 100 multipliziert wird. Wie hoch die biologische Wertigkeit eines Proteins ist, hängt eng mit der Menge und dem Verhältnis unterschiedlicher Aminosäuren, die in einem Protein enthalten sind, zusammen: Je höher die Menge an essenziellen Aminosäuren, desto höher auch die biologische Wertigkeit.

Das Einzelprotein mit der höchsten bisher gemessenen biologischen Wertigkeit ist das Volleiprotein. Ihm wurde der Wert 100 zugeschrieben. Lediglich Molkenprotein weist mit einer biologischen Wertigkeit von 104 einen noch höheren Wert als Einzelprotein auf. Molkeneiweiß kommt jedoch in der Natur nicht isoliert vor, sondern immer nur in Kombination mit Casein im Milcheiweiß, weshalb das Vollei auch weiterhin die Proteinquelle mit der höchsten natürlich vorkommenden biologischen Wertigkeit darstellt. Eine weitere Steigerung der biologischen Wertigkeit lässt sich nur noch durch die Kombination unterschiedlicher Proteinquellen erreichen. Begründet werden kann dies über den Ausgleich sogenannter limitierender Aminosäuren. Häufig wird hier auch von vollständigen und unvollständigen Proteinen gesprochen. Als limitierende Aminosäure wird in einem Protein die Aminosäure bezeichnet, die in Bezug auf ihren Bedarf in der geringsten Menge vorhanden ist. Fehlt eine essenzielle Aminosäure in einem Nahrungsprotein komplett oder ist sie nur in sehr geringer Menge vorhanden, spricht man von einem unvollständigen Protein. Sind alle essenziellen Aminosäuren in ausreichender Menge, ähnlich dem Vorkommen im menschlichen Organismus, vorhanden, dann spricht man von einem vollständigen Protein. Limitierende Aminosäuren schränken damit die biologische Wertigkeit eines Nahrungseiweißes ein.

Problematisch wird diese Tatsache vor allem für Kraftsportler und Bodybuilder, die sich rein pflanzlich ernähren. Denn im Gegensatz zu tierischen Proteinquellen, wie etwa Fleisch, Fisch, Eiern oder Milchprodukten, die allesamt als vollständige Proteine eingestuft werden können, sind ein Großteil der veganen Proteinquellen unvollständige Proteine. Hierbei gibt es nur wenige Ausnahmen, wie etwa Sojaprotein oder Protein aus Hanf. Die nachfolgenden Tabellen zeigen die biologische Wertigkeit unterschiedlicher proteinhaltiger Lebensmittel.