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Proteine

Proteine (Eiweiße) sind große Moleküle (Makromoleküle), die in unserem Körper lebenswichtige Funktionen erfüllen: Hormone übermitteln Signale zwischen den Zellen, Antikörper bekämpfen Krankheitserreger, Enzyme dienen als Biokatalysatoren und Transportproteine binden Substanzen und ermöglichen, dass diese ihren Bestimmungsort erreichen. Proteine sind sowohl am Aufbau von Haaren, Horn und Nägeln beteiligt als auch an Muskulatur, Bindegewebe und Organe. Der Anteil der Proteine im menschlichen Körper beträgt etwa 20 %. Aufgebaut sind Proteine aus Aminosäuren, die miteinander verbunden unterschiedlich lange Ketten bilden. Handelt es sich um kürzere Ketten mit 2-100 Aminosäuren, spricht man von Peptiden, während längere (ab 100 Aminosäuren) als Proteine bezeichnet werden. In zusammengesetzten Proteinen sind neben Aminosäuren weitere Komponenten wie Metalle, Fette (→ Lipide), → Kohlenhydrate oder eine farbstofftragende Gruppe wie z. B. Hämoglobin enthalten. Die räumliche Anordnung der Aminosäurekette kann sehr komplex sein, häufig lagern sich mehrere Proteinketten zu einem Verbund zusammen. Von den über 100 bekannten Aminosäuren sind nur 20 am Aufbau der körpereigenen menschlichen Proteine beteiligt. Nicht alle Aminosäuren können im Körper aufgebaut werden. Acht dieser Aminosäuren sind essenziell, sie müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Andere zählen zu den bedingt essenziellen, darunter werden Aminosäuren verstanden, die nur unter bestimmten Umständen nicht im Körper gebildet werden können, beispielsweise weil gerade ein sehr hoher Bedarf besteht, oder die Vorstufen in zu geringer Menge vorhanden sind.
In der Nahrungszubereitung spielen Proteine eine große Rolle. Sie sorgen dafür, dass Teige aus Weizenmehl elastisch und dehnbar sind, das Eiweiß zu Eischnee geschlagen und Gelatine als Bindemittel verwendet werden kann → Proteine in der Nahrungszubereitung.

Einteilung der Aminosäuren

Quelle: M. Zimmermann, H. Schurgast, U. P. Burgerstein: Handbuch Nährstoffe, 2012
* Histidin und möglicherweise auch Arginin sind für Babys und Kleinkinder essenziell (Pschyrembel Klinisches Wörterbuch 2020).

Energie

1 g Protein = 4,1 kcal = 17 kJ

Denaturieren der Proteine

Durch Erhitzen, Salze, Alkohole oder Säure gerinnen (denaturieren) Proteine. Dabei wird die räumliche Struktur der Proteine zerstört, nicht aber die Anordnung der Aminosäuren. Durch die Denaturierung werden die Eiweiße leichter verdaulich.

Der Film zeigt, wie Eiweiß durch Hitze und Säure gerinnt (denaturiert). Im ersten Teil wird Eiweiß in 80 °C heißes Wasser gegeben und im zweiten Versuch werden 2 EL Essigsäure (25 %) zum Eiweiß/Wasser-Gemisch hinzugegeben.

Resorption und Verteilung im Körper

Im Magen wird mithilfe von Pepsin und Magensäure die Struktur der Proteine zerstört, es entstehen Aminosäureketten. Diese werden im Dünndarm durch verschiedene Enzyme zuerst in Peptidketten und danach in kleinere Teilstücke mit 1-3 Aminosäuren gespalten. Mithilfe von Transportproteinen gelangen die Aminosäuren durch die Darmwand ins Blut und über das Pfortadersystem in die Leber. Die Leber spielt für den Proteinstoffwechsel eine zentrale Rolle.

Vorkommen in der Nahrung

Proteine werden im Körper ständig abgebaut und neu gebildet. Damit hierfür ausreichend Aminosäuren vorhanden sind, muss die Zufuhr gerade der essenziellen Aminosäuren gewährleistet sein. Proteinreiche Lebensmittel sind Fleisch, Fisch, Nüsse, Samen, einige Milchprodukte sowie → Eier und Hülsenfrüchte. Der Gehalt an den essenziellen Aminosäuren: Isoleucin, Leucin, Lysin, Phenylanalin, Threonin, Tryptophan und Valin ist in → Milch, Käse, Eiern und Fleisch besonders hoch.

Proteingehalt einiger Lebensmittel [1]

Empfohlene Tagesmenge

D-A-CH-Referenzwerte

In der aktuellen Nährwerttabelle der "Deutschen Gesellschaft für Ernährung e. V." wird eine ausführliche Tabelle der empfohlenen täglichen Proteinzufuhr veröffentlicht. Im Alter zwischen 15 und 64 Jahren empfiehlt die DGE für Frauen eine tägliche Proteinzufuhr zwischen 47 und 48 g. Für schwangere und stillende Frauen liegen die Werte deutlich höher. Ältere Menschen benötigen etwas mehr Eiweiß. Ab dem 65sten Lebensjahr steigen die empfohlenen Mengen auf 57 g/Tag für Frauen und 67 g/Tag für Männer.

Jungen/Männer
15 – 18 Jahre: 62 g/Tag
19 – 50 Jahre: 57 g/Tag
51 – 64 Jahre: 55 g/Tag

Institute of Medicine, Food and Nutrition Board [3]

Das US-amerikanische Institute of Medicine empfiehlt erwachsenen Männern und Frauen täglich 0,80 g Protein pro kg Körpergewicht aufzunehmen. Ein 70 kg schwerer Mann sollte demnach 56 g Protein und eine 60 kg schwere Frau 48 g Protein verzehren. Die Verzehrempfehlungen (Recommended Dietary Allowances, RDAs) in Gramm pro Tag:

Kinder
1 – 3 Jahre: 13 g/Tag
4 – 8 Jahre: 19 g/Tag
9 – 13 Jahre: 34 g/Tag

Mädchen/Frauen
14 – 18 Jahre: 46 g/Tag
19 – 70+ Jahre: 46 g/Tag

Jungen/Männer
14 – 18 Jahre: 52 g/Tag
19 – 70+ Jahre: 56 g/Tag

U.S. Department of Agriculture (USDA): Protein Foods. My Plate.

Proteinqualität

Proteine sind für den menschlichen Verzehr besonders wertvoll, wenn sie einen hohen Anteil an essenziellen Aminosäuren enthalten. Um Proteine miteinander vergleichen zu können, wurden verschiedene Methoden ausgearbeitet. So hat die FAO ( Food and Agriculture Organization of the United Nations) und die WHO ( World Health Organization) ein Referenzprotein bestimmt, das alle essenziellen Aminosäuren enthält und ein optimales Verhältnis zwischen essenziellen und nicht-essenziellen Aminosäuren aufweist. Je ähnlicher der Aminosäuregehalt im Lebensmittel dem Gehalt im Referenzprotein ist, desto höherwertiger ist es. Ausgedrückt wird dies im Chemical Score (CS) oder Amino Acid Score (AAS).

Biologische Wertigkeit (BW)

Die biologische Wertigkeit gibt an, wie viel Prozent körpereignes Eiweiß aus dem aufgenommenen Nahrungseiweiß aufgebaut werden können. Als Referenzwert dient in diesem Fall das Hühnervollei, dessen biologische Wertigkeit auf 100 festgelegt wurde. Bei einer biologischen Wertigkeit von 76 (→ Kartoffeln) werden 76 % in Körpereiweiß umgewandelt oder anders ausgedrückt aus 100 g Protein der Kartoffel werden 76 g Körpereiweiß aufgebaut. Je höher der Wert, desto mehr Aminosäuren können, bei gleicher Proteinmenge, im Körper verwertet werden. Oder anders ausgedrückt, je höher die biologische Wertigkeit ist, desto weniger Eiweiß muss gegessen werden, damit der Bedarf an Aminosäuren gedeckt wird. Durch die Kombination verschiedener Lebensmittel kann die biologische Wertigkeit erhöht werden.

Biologische Wertigkeit einiger Lebensmittel [2]

Erläuterung

Stellen Sie sich vor, Sie sollen aus Legosteinen bunte Türme bauen und jeder Turm muss jeweils eine der acht Farben enthalten (Abbildung 1).

Abbildung 1: Modell für die biologische Wertigkeit

In allen drei Beispielen sind jeweils 16 Steine vorhanden. Aber während im ersten Beispiel nur ein Turm gebaut werden kann, können im zweiten Beispiel alle Steine zu zwei Türmen verbaut werden. Im letzten Beispiel fehlt eine Farbe, mit ihnen kann kein einziger Turm fertiggestellt werden. Übertragen auf die biologische Wertigkeit wäre diese bei dem zweiten Beispiel am höchsten.

Proteinmangel

In den westlichen Industrienationen leiden die Menschen in der Regel nicht an einem Proteinmangel, es sei denn, es liegt eine Erkrankung vor. Im Gegenteil: Häufig wird zu viel Protein aufgenommen. In Entwicklungsländern dagegen können bestimmte Bevölkerungsgruppen mit einem erhöhten Bedarf, wie Schwangere, Stillende und Kinder an Proteinmangel leiden. Kann mit der Ernährung zu wenig Energie und/oder Protein zugeführt werden, spricht man von einem Protein-Energie-Mangelsyndrome (eng. protein energy malnutrition, Abkürzung: PEM). Diese Mangelerkrankung tritt häufig in Kombination mit Vitaminmangel auf.
Als Folge einer proteinarmen Ernährung können Menschen an Kwashiorkor erkranken. Kennzeichen dieser Krankheit sind u. a. Schwellungen (Ödeme), Veränderungen des Muskelgewebes (Muskeldystrophie) und der Haare, Haarausfall sowie verringertes Wachstum. Kinder können apathisch werden und haben keinen Appetit.

Die Themen

Interessante Links

Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit - EFSA (2019): DRV Finder. Sie können mit dem DRV Finder auf die Referenzwerte zur Nährstoffaufnahme der EFSA zugreifen. Diese Ernährungsreferenzwerte (DRVs) sind wissenschaftlich fundierte Nährstoffreferenzwerte für die gesunde Bevölkerung. Sie sind nicht als Ernährungsempfehlung für Einzelpersonen gedacht, sondern sollen Ihnen helfen beispielsweise Speisepläne zu erstellen. Sie können die Datenbank nach Bevölkerungsgruppen oder auch Nährstoffen durchsuchen. Die Ergebnisse lassen sich als PDF-Datei oder XLSX-Datei herunterladen.
König D, Carlsohn A, Braun H, Großhauser M, Lampen A, Mosler S, Nieß A, Schäbethal K, Schek A, Virmani K, Ziegenhagen R, He - seker H: Proteinzufuhr im Sport. Position der Arbeitsgruppe Sporternährung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e. V. (DGE). Ernährungs Umschau 2020; 67(7): 132–139.
E-Book zu Schweinemastfutter, Sauenfütterung, Ferkelfutter http://www.agrarnetz.com/thema/schweinemast

Quellen

[1] Prof. Dr. Helmut Heseker; Beate Heseker: Die Nährwerttabelle. Deutsche Gesellschaft für Ernährung e. V., 2023
[2] Prof. Dr. Ibrahim Elmadfa: Ernährungslehre. 4. Auflage, 2019
[3] Institute of Medicine. Food and Nutrition Board: Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids. Washington, DC: National Academy Press, 2005
Learning About Proteins, KidsHealth
Foods containing protein, BBC Health
Wikipedia: Protein, aufgerufen am 27.2.2013 um 19:29 Uhr
Wikipedia: Abkürzungen der Aminosäuren, aufgerufen am 1.3.2013 um 9:46 Uhr
DocCheck Community GmbH (Hrsg.): Transportprotein, aufgerufen am 27.2.2013
DEBInet - Institut für Ernährungsinformation: Biologische Wertigkeit (BW), aufgerufen am 27.2.2013
Dagmar Wiechoczek: Denaturierung von Proteinen, aufgerufen am 5.3.2013
Eiweiße der Milch. Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie, aufgerufen am 10.7.2014
Josef Loderbauer: Das Konditorbuch in Lernfeldern. 2013
M. Zimmermann, H. Schurgast, U. P. Burgerstein: Handbuch Nährstoffe, 2012
Pschyrembel Klinisches Wörterbuch, 268. Auflage, 2020
Pschyrembel Klinisches Wörterbuch 2011, 262. Auflage, 2010
Mörike, Betz, Mergenthaler: Biologie des Menschen, 1991

Ausführliche Quellenangaben