Proteine u. Vitamine (Maria) - user.phil.uni

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Fitness III/ IV SS´05
Fitness - Ernährung
Die Bedeutung der
Proteine und Vitamine
Referentin: Maria Gramstadt
Die Proteine (Eiweißstoffe)
Eiweiße sind Grundbausteine der Zellen aller
Lebewesen
Proteine werden benötigt für den Aufbau & die
Erhaltung von Körperstrukturen (Zellen) &
Körpereigenen Wirkstoffen (Enzyme & best.
Hormone)
Während länger dauernder Belastungen werden
Proteine bzw. ihre Bausteine, die Aminosäuren,
schließlich in gewissem Umfang auch zur
Energiegewinnung herangezogen
(Ersatzreaktion = nicht vorteilhaft/ unökonomisch)
1
Die Proteine (Eiweißstoffe)
Nahrungsproteine werden im Magen-Darm-Trakt
verdaut & ihre Bausteine, die Aminosäuren, werden
zum Aufbau körpereigener Proteine verwendet
Aminosäuren bilden die Bausteine von Proteinen. Die
meisten tierischen & pflanzlichen Proteine setzen sich
aus einer begrenzten Anzahl von bis zu 20
verschiedenen Aminosäuren zusammen.
Allgemeine Formel der Aminosäure
R = versch. Org. Molekülreste, die als
Seitenkette für jede Aminosäure
charakteristisch sind
Die Verbindung der Aminogruppe
einer Aminosäure mit der
Carboxylgruppe einer anderen
Aminosäure nennt man Peptidbindung
Durch die peptidartige Anknüpfung
weiterer Aminosäuren entstehen di-,
tri-, tetrapeptide usw.
Bis zu 100 peptidartig verbundene
Aminosäuren bezeichnet man als
Polypeptid
Erst mehrere 100 miteinander
verbundene Aminosäurereste als
Protein
2
Charakterisierung der Proteine
Proteine sind durch die Sequenz der Aminosäuren & durch ihre
Konformation, d. h. dreidimensionale Struktur, charakterisiert.
Es wird zwischen der Primär-, Sekundär- & Tertiärstruktur
unterschieden
Die Primärstruktur entspricht der Sequenz, d. h. der
Reihenfolge, in der die Aminosäurereste miteinander durch
kovalente Bindungen (Peptidbindungen) miteinander verknüpft
sind. Die Mehrzahl der Proteine enthält 100 – 500
Aminosäurereste
Die Sekundärstruktur entspricht der räumlichen Anordnung
der Polypeptidkette. Zwei Typen sind bekannt: Faltblattstruktur
& die á-Helix-Struktur
Bei der Ausbildung der Tertiärstruktur wird die definierte
Ordnung der Sekundärstruktur zusätzlich noch durch die
Wechselwirkungen der Aminosäureseitenketten bestimmt. Die
wichtigsten Bindungstypen sind Wasserstoffbrückenbindungen,
hydrophobe Wechselwirkungen, Ionenbindungen,
Disulfidbindungen
Die Proteine (Eiweißstoffe)
Manche Aminosäuren kann der menschl. Organismus
nicht selbst bilden essentiellen Aminosäuren
Essentielle Aminosäuren müssen mit der Nahrung
aufgenommen werden
Man unterscheidet essentielle, semi – essentielle und
nicht essentielle Aminosäuren
Für den Menschen sind 8 Aminosäuren essentiell, 9
nicht essentiell und 2 semiessentiell
3
Einteilung der Aminosäuren nach ihrem Qualitativen
Bedarf nach Geiss/ Hamm (2004)
Essentielle
Aminosäuren
Nicht essentielle
Aminosäuren
Semiessentielle
Aminosäuren
Valin
Leucin
Isoleucin
Threonin
Methionin
Phenylalanin
Typtophan
Lysin
Glycin
Alanin
Serin
Cystin
Tyrosin
Prolin
Hydroxyprolin
Asparaginsäure
Glutaminsäure
Arginin
Histidin
Es gibt zwei Hauptklassen von Proteinen
Faserproteine, haben eine
faserige Struktur und
werden in allen Geweben
wie Muskeln, Knochen,
Haut, inneren Organen und
Zellmembranen angetroffen.
Sie erfüllen strukturelle
Aufgaben.
Globuläre Proteine, sind
bei allen
Stoffwechselvorgängen von
Bedeutung. Die wichtigste
Rolle spielen hierbei die
Enzyme, die als Moleküle
mit hochspezifischer,
katalytischer Aktivität
wirksam sind. Weiterhin
gehören zu dieser Gruppe
Hormone (z.B. Insulin),
kontraktile Proteine (z.B.
Myosin), Transportproteine
(z. B. Hämoglobin),
Schutzproteine im Blut
sowie Speicherproteine
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Biologische Wertigkeit
Nach der klassischen Definition von Thomas versteht
man unter der Biologischen Wertigkeit (BW) die
Anzahl Gramm Körpereiweiß, die durch 100g eines
Nahrungsproteins ersetzt werden kann
(Die biologische Wertigkeit gibt an, wie viele Eiweißbausteine der Körper aus
einem Protein oder Proteingemisch nutzen kann)
Als Bezugswert für die Biologische Wertigkeit
(BW = 100) dient Vollei – Protein
Andere tier. Lebensmittel wie Fleisch, Fisch und
Milch liegen im Bereich von 80-90, während für
pflanzl. Lebensmittel Wertigkeiten von 60-80
angegeben werden
Ergänzungswirkung
In der gemischten Kost ergänzen sich pflanzl. & tier.
Eiweißlieferanten in den Aminosäurebausteinmustern
so, dass Versorgungslücken des einen durch
Überschüsse des anderen Proteins geschlossen &
extreme Verhältnisse ausgeglichen werden können
Eine Hohe Biologische Wertigkeit haben:
Kartoffel – Ei – Kombination
Mischungen aus Getreide & Milchprodukten
Mischungen aus Getreide & Ei
Bohnen & Mais
5
jedoch darf nicht übersehen werden, dass tier. &
pflanzl. Proteine von unterschiedl.
Nahrungssubstanzen begleitet werden (neben
Vitamine & Mineralstoffe auch Fett, Cholesterine und
Purine; energiereiche Kohlenhydrate & Ballaststoffe)
Die Empfehlungen, den gegenwärtig hohen
Eiweißanteil aus tier. Lebensmitteln von ca. 65% auf
ca. 40% - 50% der Gesamtproteinaufnahme zu
senken, kann zur Reduzierung der Fett-, Cholesterin& Purinaufnahme beitragen
Nur so lässt sich auch die vorteilhafte
Kohlenhydratbetonung in der Sportlerernährung
realisieren
Der vermehrte Verzehr von
Getreideprodukten, Kartoffeln,
Hülsenfrüchten ist aus
ernährungsphysiologischer Sicht unter
versch. Gesichtspunkten wünschenswert:
hoher Gehalt an komplexen Kohlenhydraten
(Stärke)
Vorteilhaftes Ballaststoffangebot
Vielseitige Quelle für Vitamine &
Mineralstoffe
Niedriger Fettgehalt
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Die Biologische Wertigkeit verschiedener Eiweißarten
für den Menschen/ versch. Proteingemische
Tierisches Eiweiß
(BW)
Vollei
Rindfleisch
Fisch
Milch
100
92-96
94
88
Edamer Käse
85
Schweizer Käse 84
Pflanzliches Eiweiß Proteingemisch
(BW)
(BW)
Soja
Grünalgen
Roggen
Bohnen
84
81
76
72
Bohnen & Mais
(52%/48%)
Milch & Weizen
(75%/25%)
101
Reis
Kartoffel
Brot
Linsen
Weizen
Erbsen
70
70
70
60
56
56
Vollei & Weizen
(68%/32%)
Vollei & Milch
(71%/29%)
Vollei & Kartoffel
(35%/65%)
118
Mais
54
105
122
137
Stoffwechsel
menschl. Körper hat für Proteine keine Depotmöglichkeiten
Im Organismus besteht ein dynamisches Gleichgewicht, das
durch Biosynthese von Körpereiweißen & deren Abbau
gekennzeichnet ist
So gibt es einen Pool von freien Aminosäuren, der sich
aufgrund der Nahrungseiweißzufuhr durch den Abbau von
Gewebeproteinen sowie der Proteinsynthese &
Aminosäurenoxidation in seiner Zusammenfassung ständig
ändert
Die beim Abbau der Gewebeproteine anfallenden
Aminosäuren können nur z.T. reutiliesiert werden
Stoffwechselprodukte wie Harnstoff, Harnsäure & Kreatinin
werden im Urin ausgeschieden
allg. ist die Verdaulichkeit tier. Eiweißstoffe nahezu
vollständig, bei pflanz. Proteinen ist sie eingeschränkt
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Aminosäurepool
Synthese
Nahrung
Pool von freien Aminosäuren in der
Körperflüssigkeit
Gewebe
Abbau
Desaminierung & Oxidation
Abbau bzw. Verdauung der Proteine
(nach Geiss, K.-R.)
Mund & Speiseröhre
Keine Verdauung der Eiweiße; Proteine verbleiben daher in
Quartär- bzw. Tertiärstruktur
Magen
Proteine werden hydrolysiert, zu Polypeptidketten gespalten
(Sekundärstruktur)
Zwölffingerdarm
Weitere Aufspaltung der Proteine in Polypeptdketten
Oberer Dünndarm
Aufspaltung der Polypeptidketten zu Dipeptiden & weiter zu
einzelnen Aminosäuren
Leber
Weitere Verarbeitung, z.B. zu biogenen Aminen oder
Transport zur Muskulatur
8
Proteinbedarf und -zufuhrempfehlungen
Für die tägliche
Ernährung des
Erwachsenen gelten
Zufuhrempfehlungen
zw. 0,8-1,0g Eiweiß je
kg Körpergewicht
Für den Sportler gelten
höhere Werte
Sportartenspezifische
Eiweißzufuhrempfehlu
ngen (pro kg
Körpergewicht)
Ausdauersportler 1,21,5 g
Schnellkraftsportler
1,5-1,7 g
Kraftsportler
1,5-2,0 g
Gründe für die höheren
Proteinzufuhrempfehlungen bei Sportlern
Der Aufbau von Muskulatur im Krafttraining
erfordert ein entsprechendes Nahrungseiweißangebot
Ausdauerbelastungen höherer Intensität führen zu
einem Verschleiß an Muskelfasern, zu strukturellen
Veränderungen an den Zellmembranen & zu einem
Mehrumsatz an Enzymen & Hormonen im
Stoffwechsel
Bei hohen Leistungsintensitäten schützt ein
ausreichendes Nahrungsaminosäurenangebot vor
Muskelproteinabbau zwecks Energiegewinnung
9
Risiken einer zu hohen Proteinzufuhr
Ernährungsphysiologische Vorteile einer ständig über den
Bedarf hinausgehenden Proteinzufuhr sind nicht nachweisbar
Proteine können jedoch nicht isoliert betrachtet werden, d.h.
unabhängig von den sie begleitenden Nahrungssubstanzen
(tier. Quellen, wie Fleischwaren, Milch, Eier)
Damit ist eine hohe Zufuhr an gesättigten Fettsäuren
verbunden (Cholesterin & Purinkörpern)
Infolge einer ständig hohen Proteinzufuhr kann beim
Menschen die Nierendurchblutung & die glomeruläre
Filtrationsrate ansteigen
Wichtig ist bei einer proteinreichen Ernährung die
ausreichende Flüssigkeitszufuhr. Pro Tag sollten mindestens
1,5 L Harn produziert werden
In der täglichen Ernährung sind vor allem
zwei Gesichtspunkte zu beachten:
1. Die Ergänzungswirkung von
Proteinkombinationen
2. Das Eiweiß – Fett – Verhältnis in
Lebensmitteln
10
Günstige Lebensmittelkombinationen mit Ergänzungswert für
Eiweiß
Getreide mit Milch
Reis, Weizen, Buchweizen, Hafer, Gerste, Roggen, Hirse mit Milch, Käse,
Quark, Joghurt, Dickmilch
z.B. Vollkorn- oder Buchweizenpfannkuchen mit Trinkmilch, Müsli mit Milch oder
Joghurt, Vollkornnudeln mit Käse, Vollkornbrot mit Käse, Joghurt & Weizenkeime u.a.
Getreide mit Hülsenfrüchten
Reis, Weizen, Buchweizen, Hafer, Gerste, Hirse mit Bohnen, Sojabohnen,
Kichererbsen, Erbsen, Linsen
z.B. Bohnensuppe mit Reis, Hirse mit Kichererbsen, Erbsensuppe mit Vollkornbrötchen
Getreide mit Eiern
Reis, Weizen, Buchweizen, Hafer, Gerste, Roggen, Hirse mit Ei
z.B. Buchweizenpfannkuchen mit Ei, Rührei mit Brot u.a.
Kartoffeln mit Ei oder Milch
Kartoffeln mit Ei, Milch, Quark, Joghurt, Dickmilch, Käse
z.B. Pellkartoffeln mit Quark, Bratkartoffeln mit Spiegelei, Kartoffeln mit Käse
überbacken u.a.
Eiweiß – Fett – Verhältnis in Lebensmitteln
(pro Gramm Eiweiß mitgelieferte Menge an Fett)
Lebensmittel
Fettreich
Relativ Fettarm
Fettarm
Fettanteil in g
Bratwurst
Hühnereigelb
Trinkmilch (3,5% Fett)
Speisequark (40% Fett i. Tr.)
Hühnerei (Vollei)
Schweinefleisch (Mittelwert)
Rindfleisch (Mittelwert)
Speisequark (20% Fett i.Tr)
Teigwaren
Brot
Hülsenfrüchte
Kartoffel
Magermilch (0,3% Fett)
Speisequark mager
Hühnereiweiß
2,77
1,98
1,09
1,05
0,87
0,5
0,4
0,41
0,22
0,16
0,06
0,05
0,03
0,02
0,018
11
Die Vitamine
Organische, nicht energieliefernde essentielle Nährstoffe
An intermediären Stoffwechselprozessen beteiligt
(Schlüsselfunktionen im Stoffwechsel der Hauptnährstoffe
Kohlenhydrate, Fette & Eiweiße)
= Folie direkte & komplexe Einfluss lebenswichtiger Vitamine auf den Stoffwechsel
Befragung der Sportler aus aller Welt (Olympische Spiele,
1984) ergab, dass ca. 90% aller Sportler zusätzlich zur
Ernährung Vitaminpräparate einnehmen
(Rokitzki, Keul, 1988, S.44)
Ein pharmakologischer Effekt hoher Vitamingaben im Sinne
einer Steigerung der Leistung ist jedoch nach bisher
vorliegender Untersuchungen keineswegs gesichert
(vorausgesetzt es liegt kein Vitamindefizit vor)
Unzureichende Vitaminaufnahme beträchtigt in jedem Fall die
körperl. & geistig-nervliche Leistungsfähigkeit
Allgemeine Bedeutung für die Ernährung
Vitamine empfindlich (Lagerung &
Nahrungszubereitung) gegenüber Luft, Licht, Wärme
Vitamine werden nach ihrer physiologisch –
chemischen Eigenschaften in wasserlösliche &
fettlösliche Verbindungen eingeteilt
Wasserlösliche Vitamine können durch Wasser
ausgelaugt werden
12
Einteilung der Vitamine
Fettlösliche Vitamine
Retinol (Vorstufe Carotin)
Calciferol
Tocopherol
Phyllochinon
Wasserlösliche Vitamine
A
D
E
K
Thiamin
Riboflavin
Niacin
Pyridoxin
Pantothensäure
Biotin
Folsäure
Cobalamin
Ascorbinsäure
B1
B2
B6
B12
C
Vorkommen & Aufgaben der Vitamine
(nach Hamm)
Vitamin
Funktion
Nahrungsquelle
Vitamin A
Sehvorgang,
Schleimhautfunktion
Vitamin D
Calciumstoffwechsel
Vitamin E
Fettlösl. Antioxidans,
Zellschutz
Blutgerinnung
Fetthaltige
Milchprodukte, Fette,
Leber, als Provitamin
A (Carotin) in vielen
Gemüsesorten
Fettfische, Lebertran,
Eigelb, Margarine
Keimöle
Vitamin K
Grüngemüse, Leber
13
Vitamin
Funktion
Nahrungsquelle
Vitamin B1
Energie(Kohlenhydrat-)
Stoffwechsel
Energie- (Fett-)
Stoffwechsel
Vollkorn, Fleisch,
Hülsenfruchte,
Kartoffeln
Milchprodukte, viele
Seefische
Vitamin B6
Eiweißstoffwechsel
Vitamin B12
Reifung der roten
Blutkörperchen
Fleisch, Fisch,
Milch, Vollkorn,
Weizenkeime,
Sojakeime
Leber, tier.
Lebensmittel
Vitamin B2
Vitamin
Funktion
Folsäure
Bildg. & Reifung der roten Gemüse, Leber
Blutkörperchen
Pantothensäure Zentrales
Stoffwechselvitamin
Niacin
Energiestoffwechsel
Biotin
Synthese von
Kohlenhydraten &
Fettsäuren, Hautfunktion
Gesundheitsschutz,
Förderung der
Eisenresorption
Vitamin C
Nahrungsquelle
Fleisch, Fisch,
Milch, Vollkorn,
Hülsenfrüchte
Fleisch, Fisch,
Milch, Eier,
Hülsenfrüchte
Leber, Eier,
Haferflocken,
Weizenkeime
Gemüse, Obst,
Kartoffeln,
Küchenkräuter
14
Vitaminbedarf & Empfehlungen für die
Vitaminzufuhr
Qualität statt Quantität
besteht dann, wenn
insgesamt wenig Kalorien
umgesetzt bzw.
aufgenommen werden
Die Nährstoffdichte wird zu
einem neuen
Qualitätskriterium bei der
Lebensmittelauswahl
(vitaminbewußt bei der
Nahrungszubereitung sein)
Vitaminverluste bei der
Nahrungszubereitung im
Haushalt
Vitamin A
Vitamin E
Vitamin B1
Vitamin B2
Vitamin B6
Pantothensäure
Folsäure
Vitamin C
20%
10%
30%
20%
20%
30%
50%
30%
Nährstoffdichte
Nährstoffdichte ist das Verhältnis vom Vitamin- oder
Mineralstoffgehalt zum Kaloriengehalt eines Lebensmittels
Wird in mg/ 1000 kcal oder in mg/ 1000 KJ angegeben
Lebensmittel, die hauptsächlich Kalorien liefern = geringe
Nährstoffdichte
Lebensmittel, wie Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte,
Kartoffeln, Gemüse usw. haben eine hohe Nährstoffdichte
Nährstoffdichte =
Vitamine bzw. Mineralstoffe
——————————————
Kalorien bzw. Joule
15
Empfehlungen für eine sichere
Vitaminversorgung
sich möglichst abwechslungsreich ernähren
tägl. Vollkornprodukte verzehren
tägl. Frisches Obst & Gemüse
tägl. Milch oder ein Milchprodukt verwenden
den wöchentlichen Speiseplan mit Fleisch, Fisch & Ei
ergänzen
vitaminbewusst bei der Nahrungszubereitung sein
nach dem Garen frische Küchenkräuter oder zum gekochten
Gemüse einen Teil Rohkost zugeben
frischgepreßte oder Multivitaminsäfte mit Mineralwasser
verdünnt als Getränk genießen
Folie
Quelle:
Vitaminzufuhrempfehlungen der Deutschen
Gesellschaft für Ernährung (DGE), Frankfurt/ M.
1985.
Auf gar keinen Fall sollten im Sport die
entsprechenden Empfehlungen für die Vitaminzufuhr
der DGE unterschritten werden
16
Kritische Vitaminversorgung &
Vitaminsubstitution
Die Diskussion um den Sinn oder Unsinn von
Vitaminsubstitutionen bei Sportlern wird kontrovers geführt
Bei Studien, in denen eine Leistungssteigerung nach
Vitaminsubstitutionen beschrieben worden ist, ist zu fragen,
ob:
1.
2.
3.
die Leistungsverbesserung ein Trainingseffekt war,
eine Mangelversorgung an Vitaminen vorlag,
auf pharmakologische Wirkungen der Vitamine
zurückzuführen war
Rokitzki et al. (1989, S.1) schlagen zur objektiven
Beurteilung von Vitaminwirkungen im Sport folgende
Vorgehensweise vor:
Die mit der Nahrung zugeführten wasser- &
fettlöslichen Vitamine sollten aus einem 7- bzw.
14tägigen Ernährungsprotokoll berechnet werden
Serum- , Blut-, & Urinkonzentration versch. Wasser& fettlöslicher Vitamine sollten bestimmt werden
Leistungsveränderungen müssen anhand von
spiroergometrischen & biochemischen Parametern
auf der Grundlage eines standarisierten Leistungstests
überprüft werden
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Mangelerscheinungen & Überdosierungen
Aus den Funktionen der einzelnen Vitamine lassen sich die
Mangelerscheinungen bei einer unzureichenden Zufuhr
ableiten
= Folie (Vitaminmangelerscheinungen)
Oft werden im Sport auch so genannte Megadosen eingesetzt
Statt 3000 – 5000 Internationale Einheiten (I.E.) von Vitamin
A werden in Einzelfällen 60 000 – 100 000 I.E. eingenommen
Bei Langzeiteinnahmen können Kopfschmerzen,
Hautveränderungen, Haarausfall, Erbrechen,
Lebervergrößerung & schmerzhafte Skelettveränderungen
auftreten
Nahrungsvorkommen & Präparate
Vitamine enthalten in Obst & Gemüse, in
Milchprodukten & Vollkorngetreideerzeugnissen
Aufgrund ihrer hohen Nährstoffdichte stellen sie den
größten Teil der täglich benötigten Mineralstoffe
bereit
Vitaminpräparate gibt es als Monopräparate, als
Kombinationspräparate oder als
Multivitaminpräparate
Darreichungsformen: Kapseln, Dragees,
Brausetabletten oder Multivitaminsäfte
Die Produkte können vitaminisierte Lebensmittel,
diätische Lebensmittel oder Arzneimittel darstellen
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Ziel für alle Sportler sollte zunächst die normalversorgung, d.h
100% Deckung der DGE – Empfehlungen für Vitamine, sein
Eine knappe Versorgung, d.h. nur 80% der DGE –
Empfehlungen & erst recht eine Mangelversorgung unterhalb
dieses Bereiches gefährden die körperlichen & geistignervliche Leistungsfähigkeit sowie die Gesundheit
Es ist jedoch schwer, einen Mehrbedarf (Optimalversorgung)
für Leistungssportler festzulegen
Es gibt nur sehr wenige Quellen/ Hinweise zum Mehrbedarf
von Nährstoffen beim Leistungssport
Vitaminzufuhrempfehlungen basieren mehr auf Schätzungen
Eine überhöhte Vitaminzufuhr hat vermutlich weniger
leistungssteigernde Effekte, sondern vielmehr
gesundheitsschützende Wirkungen
Vitamine – vernünftig dosiert – schützen unsere Gesundheit &
unterstützen die Leistung!
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