Ernährungsphysiologische Betrachtung pflanzlicher Proteine

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Pflanzliche Proteine
vielseitig & wertvoll
Ernährungsphysiologische
Betrachtung pflanzlicher Proteine
Elisabeth Klippel
M.Sc. (FH) Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften
Qualitätssicherung, F&E / Quality Assurance, R&D
All Organic Treasures GmbH
BIOFACH 2017
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16.02.2017 1
Pflanzliche Proteine
vielseitig & wertvoll
1. Proteine
2. Aminosäuren
3. Pflanzliche Proteine in Lebensmitteln
4. Ernährung in besonderen Lebenssituationen
•
Vegetarismus und Veganismus
•
Sporternährung
5. Pflanzliche Proteine der AOT
•
Überblick über Mikronährstoffe
•
Proteinmischungen
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Pflanzliche Proteine
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Proteine
-
Makronährstoff
Empfohlene Tageszufuhr für einen normalen Erwachsenen:
0,8 g/kg Körpergewicht (WHO)
Tatsächliche Zufuhr: 13 bis 15 % Energie% (NVS II, 2008)
Veränderter Proteinbedarf für bestimmte Personengruppen
Hauptquellen pflanzlich: Getreide und Hülsenfrüchte
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Pflanzliche Proteine
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Proteine
-
Baustoffe des Körpers
Vielfältige Funktionen im Stoffwechsel
Bausteine sind Aminosäuren (20 proteinogene)
 Verbindung über Peptidbindungen
essentielle Aminosäuren (unentbehrlich),
semiessentielle Aminosäuren und
nicht essentielle Aminosäuren (entbehrlich).
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Pflanzliche Proteine
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Proteine
• Strukturproteine (Form und Festigkeit, z.B. Kollagen)
• Kontraktile Proteine (Bewegung, z.B. Aktin und Myosin)
• Speicherproteine (z.B. Ferritin als Eisenspeicher)
• Transportproteine (z.B. Sauerstofftransport durch Hämoglobin)
• Schutzproteine (z.B. Antikörper)
• Hormone (z.B. Insulin)
• Enzyme (Steuerung von Stoffwechselfunktionen)
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Proteine
• Proteinumsatz = täglicher Umsatz von Protein im Körper
(Turnover, ca. 300 bis 400 g/Tag)
• Proteolyse
•
Protein  Peptide  freie Aminosäuren
• Verstoffwechselung freier Aminosäuren in der Leber
• Ausscheidung über die Niere (Harnstoff)
• Speicher: Leber (kurzfristig, 24 h), Muskulatur (langfristig)
sowie freier Aminosäurepool (kurzfristiger Zwischenspeicher)
• körpereigener Aminosäurepool  Aufnahme und Abgabe von
Aminosäuren durch verschiedene Stoffwechselprozesse
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Pflanzliche Proteine
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Proteine – Biologische Wertigkeit
• Biologische Wertigkeit (BW): wie effizient lässt sich ein
Nahrungsprotein in körpereigenes Protein umwandeln
• BW durch limitierende Aminosäure bestimmt:
essentielle Aminosäure, die in geringster Menge
in einem Nahrungsprotein enthalten ist
• Liebig´sches Fass:
Empfehlung: Mischkost verschiedener
Proteinquellen, in denen sich limitierende
Aminosäuren ergänzen (Aufwertungseffekte)
Abb. 1: Liebig´sches Minimumprinzip
[5; Stand 19.12.2016].
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Proteine – Aminosäuren
•
Aufbau: zentrales C-Atom, Aminogruppe NH2 und
Carboxylgruppe COOH, Wasserstoffatom H sowie
spezifische Seitenkette
•
Proteinogene Aminosäuren: Bausteine natürlich
vorkommender Peptide und Proteine, Stickstoffbzw. Aminogruppendonator, Substrate für Gluconeogenese (Energiegewinnung), Bildung von
Hormonen, Signalmolekülen und Neurotransmittern
•
Einflussfaktoren auf Aminosäureversorgung:
Aminosäurepool
Carrier-Spezifität
Abb. 2: Aminosäurenaufbau
[2; Stand 03.01.2017].
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Proteine – Aminosäuren
• Lebensmittel: überwiegend gebundene Form (Proteine) sowie
freie Aminosäuren
• Wertgebend sind insbesondere die essentiellen Aminosäuren
• Einflussfaktoren auf die Bioverfügbarkeit essentieller
Aminosäuren: Resorptionsmenge, Art und Struktur des Proteins,
antinutritive Faktoren, technologische
Maßnahmen/Produktbeschaffenheit
• Freie Aminosäuren, z.B. Glutaminsäure: geschmacksbildend
(EU-Richtlinie 2001/15/EG)
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Proteine – Aminosäuren
Essentielle AS
Semi-essentielle AS
Nicht essentielle AS
Histidin
Isoleucin
Leucin
Lysin
Methionin
Phenylalanin
Threonin
Tryptophan
Valin
Tyrosin
Cystin
Arginin
Glutamin
Glycin
Prolin
Serin
Alanin
Asparagin
Asparaginsäure
Glutaminsäure
Tab. 1: Proteinogene Aminosäuren
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Proteine – Aminosäuren
Lysin
• Funktionen: u.a. Proteinsynthese, Ausgangsstoff für Carnitinsynthese,
Unterstützung der Calciumspeicherung und Wundheilung
• Mangel: beeinträchtigte Proteinsynthese  verlangsamte Neubildung von
Muskel- und Bindegewebe
• Bis auf Hülsenfrüchte in vegetarischen Lebensmitteln nahezu immer
limitierende essentielle Aminosäure
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Proteine – Aminosäuren
Phenylalanin
• Funktionen: u.a. Proteinsynthese, Bildung von Insulin /
Verdauungsenzymen / Schilddrüsenhormonen, Umwandlung
in die Neurotransmitter Dopamin / Noradrenalin / Adrenalin /
Phenylethylamin (Stimmungsaufheller), Stimulation der
Cholecystokinin-Produktion im Magen-Darm-Trakt
( Appetitzügelung), Tyrosinbildung
• Angeborene Stoffwechselerkrankung Phenylketonurie
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Proteine – Aminosäuren
Tryptophan
• Funktionen: u.a. Proteinsynthese, Bildung von Serotonin und
Melatonin, körpereigene Vitamin B3-Synthese, Umwandlung in
Signalmoleküle (z.B. biogene Amine, Schilddrüsenhormone)
• Zerstörung durch Hydrolyseprozesse
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Pflanzliche Proteine
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Proteine – Aminosäuren
BCAAs
• Branched Chained Amino Acids = verzweigtkettige Aminosäuren
= Isoleucin, Leucin und Valin
• Verstoffwechselung in der Muskulatur (Voraussetzung:
ausreichende Mengen Biotin, Pantothensäure und Vitamin B6)
• Funktionen: u.a. Muskel- und Gewebeaufbau, Stimulation der
Insulinsekretion, Energielieferanten bei Glykogenmangel,
Hemmung Tryptophan-Aufnahme
• Wichtig! richtiges Verhältnis in der Zufuhr
Leucin:Isoleucin:Valin 2:1:1
 Herausforderung: Natürlichkeit!
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Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine in Lebensmitteln
•
•
•
•
•
•
Hauptquellen v.a. Getreide, Nüsse, Hülsenfrüchte, Ölsaaten
Bewertung pflanzlicher Proteinquellen
• Nährstoffdichte
• Protein-Verdaulichkeit
• Profil an essentiellen Aminosäuren
• Biologische Wertigkeit (Aufwertungseffekte)
Proteingehalt Hülsenfrüchte zwischen 25 % (Erdnuss) und
34 bis 38 % (Sojabohne), Nüsse 10 bis 20 %, Ölsaaten 17 bis 37 %
 durch Verarbeitungsprozesse Aufwertung des Proteingehalts möglich
Gesundheitliche Vorteile
Hohe Sättigungswirkung
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Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine in Lebensmitteln
•
Quelle des Nahrungsproteins beeinflusst die
Resorptionsgeschwindigkeiten:
Nahrungsprotein < Proteindrink < Hydrolysate = freie Aminosäuren
 Protein im Nährstoffpaket bevorzugen!
•
Durch die EFSA zugelassene Health Claims:
•
•
Proteinquelle/Source of protein: mind. 12 % des Energiegehalts
des Lebensmittels stammen aus Protein
Hoher Proteingehalt/High protein: mind. 20 % des Energiegehalts
des Lebensmittels stammen aus Protein
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Pflanzliche Proteine
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Ernährung in besonderen Lebenssituationen
Vegetarismus und Veganismus
• Je nach Ausprägungsform pflanzliche Proteine Haupt-Eiweißquelle
• Vegetarier decken ihren täglichen Energiebedarf durch ca. 13 En%
Protein
• Potentiell kritische Nährstoffe: Eisen, Jod, Vitamin D, Zink, Omega-3Fettsäuren
• Zusätzlich bei Veganern: Protein, Vitamin B2, Vitamin B12 und Calcium
 gezielte Auswahl proteinreicher und nährstoffdichter Lebensmittel
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Pflanzliche Proteine
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Ernährung in besonderen Lebenssituationen
Sporternährung
•
Proteine als Baustoff
•
Empfehlungen für die Proteinzufuhr:
•
•
Ausdauersportler ca. 1,2 – 1,6 g Protein / kg Körpergewicht
•
Kraftsportler ca. 1,2 – 2,0 g Protein / kg Körpergewicht
erhöhter Eiweißbedarf:
•
Wiederherstellung und Neubildung von Muskelgewebe
•
Senkung der Verletzungsanfälligkeit von Muskel- und Bindegewebe
•
Energiegewinnung aus glukogenen Aminosäuren bei intensiven, mehrstündigen
Belastungen (v.a. BCAAS)
•
Schutz vor Muskelabbau zum Zweck der Energiegewinnung bei Kraftsportlern
mit hoher Leistungsintensität
•
Substanzerhaltung und Muskelaufbau
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Pflanzliche Proteine
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Ernährung in besonderen Lebenssituationen
Sporternährung
•
Größere Zufuhrmengen können schädlich sein
•
Auf ausreichende Flüssigkeitszufuhr achten!
•
Verlust von Mineralstoffen über den Schweiß
(Calcium, Magnesium, Eisen, Zink, Jod)
•
Prinzipiell kein erhöhter Vitaminbedarf  Antioxidantien
(Vitamin C und E) zur Unterstützung der Muskelregeneration
•
Aminosäuren-Aufnahme in die Muskulatur durch Insulin verstärkt
•
Wichtig! richtiges Verhältnis in der Zufuhr Leucin : Isoleucin : Valin (2:1:1)
 Empfehlung: BCAAs nach dem Training mit mäßiger Menge
Kohlenhydrate bewirkt maximal beschleunigte Regeneration und Muskelaufbau
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Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine der AOT
•
•
•
•
•
Produktschonendes Herstellungsverfahren  Nährstoffpakete
mit wertvollem Protein, essentiellen Aminosäuren, Ballaststoffen,
Vitaminen und Mineralstoffen
Natürlichkeit steht im Vordergrund: Aufwertung des Proteingehaltes
erfolgt durch reine Fettextraktion
Geeignete Kombination der Proteinpulver unterstützt die
Bedarfsdeckung potentiell kritischer Nährstoffe bei Vegetariern
und Veganern
Außerdem Unterstützung der täglichen Ernährung von Sportlern
 Lebensmittel: langsamere Resorption aber dafür effektiverer
Einbau in Muskulatur, unterstützende Insulinausschüttung durch
Kohlenhydrate
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Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine der AOT
Heliaflor® 45
und 55, kbA
Chiaprotein,
kbA
Kürbisprotein,
kbA
Leinprotein,
kbA
Lupinenprotein,
kbA
Mandelprotein,
kbA
Paranussprotein,
kbA
Weizenkeimprotein,
kbA
Vitamin B1
Vitamin B6
Folsäure
Vitamin E (45)
Calcium
Magnesium
Magnesium
Phosphor
Eisen
Mangan
Zink
Calcium
Magnesium
Phosphor
Eisen
Lysin
Vitamin B2
Vitamin B3
Vitamin E
Calcium
Magnesium
Selen
Vitamin B1
Vitamin B3
Folsäure
Magnesium
Phosphor
Eisen
Mangan
Zink
Tab. 2: Pflanzliche Proteine der AOT
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Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine der AOT
Durch die EFSA zugelassene Health Claims:
• [Vitamin-/Mineralstoff-] Quelle: Lebensmittel enthält eine Menge,
die 15 % der in Anhang I von Richtlinie 90/496/EWG empfohlenen
Tagesdosis entspricht
• Hoher [Vitamin-/Mineralstoff-] Gehalt:
Lebensmittel enthält mindestens die
doppelte Menge wie des unter [Vitamin-/Mineralstoff-]
Quelle genannten Wertes
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Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine der AOT
Health Claims pflanzliche Proteine AOT:
Heliaflor® 45, kbA: Hoher Vitamin B1 / B6 / Folsäure / E - Gehalt
Heliaflor® 55, kbA: Hoher Vitamin B1 / B6 / Folsäure - Gehalt
Chiaprotein, kbA: Hoher Calcium / Magnesium / Phosphor - Gehalt
Kürbisprotein, kbA: Hoher Magnesium / Phosphor / Eisen / Mangan / Zink - Gehalt
Leinprotein, kbA: Hoher Calcium / Magnesium / Phosphor / Eisen – Gehalt
Mandelprotein, kbA: Hoher Vitamin B2 / Vitamin B3 / Vitamin E / Calcium / Magnesium - Gehalt
Paranussprotein, kbA: Hoher Selen - Gehalt
Weizenkeimprotein, kbA: Hoher Vitamin B1 / Folsäure / Magnesium / Phosphor / Eisen /
Mangan / Zink - Gehalt, Vitamin B3-Quelle
Alle Produkte weisen außerdem einen hohen Proteingehalt auf und enthalten
wertvolle Ballaststoffe
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Pflanzliche Proteine der AOT
Mineralstoffe
Chiaprotein
Kürbisprotein
Leinprotein
Calcium
115
17
50
Phosphor
156
260
Magnesium
120
Eisen
Mandelprotein
Paranussprotein
Weizenkeimprotein
70
-
9
110
153
-
168
230
145
140
-
100
-
120
67
-
-
70
Mangan
-
400
-
-
-
> 1000
Zink
-
160
-
-
-
170
Selen
-
-
-
-
> 1000
-
Tab. 3.: Deckung des Tagesbedarfs [%] an Mineralstoffen durch den Verzehr von 100 g pflanzliche Proteine der AOT
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Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine der AOT
Vitamine
Heliaflor®45,
kbA
Heliaflor® 55,
kbA
Mandelprotein, kbA
Weizenkeimprotein,
kbA
Vitamin B1
220
220
-
120
Vitamin B2
26
29
110
-
Vitamin B3
19
26
50
27
Vitamin B6
70
80
-
-
Folsäure
90
85
-
100
Vitamin E
40
-
44
-
Tab. 4: Deckung des Tagesbedarfs [%] an Vitaminen durch den Verzehr von 100 g pflanzliche Proteine der AOT
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Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine der AOT
Mengenelemente
Calcium
•
Funktionen: Baustein von Knochengewebe und Zähnen, neuromuskuläre
Reizübertragung, Blutgerinnung, enzymatische Reaktionen
Phosphor
•
Funktionen: Energiestoffwechsel, Baustein von Knochengewebe, Baustein
in DNA, Puffersystem im Blut
Magnesium
•
Funktionen: neuromuskuläre Reizübertragung, enzymatische Reaktionen,
Baustein von Knochengewebe
•
Mangel verursacht Krämpfe (Sportler)
•
Optimales Verhältnis zu Calcium 2:1 (1000 mg Ca und 500 mg Mg)
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Pflanzliche Proteine
vielseitig & wertvoll
Pflanzliche Proteine der AOT
Spurenelemente
Eisen
•
Funktionen: Produktion rote Blutkörperchen, Sauerstofftransport im Blut und
Sauerstoffspeicher im Muskel, enzymatische Reaktionen
•
Förderung der Resorption pflanzlichen Eisens durch Vitamin C
Mangan
•
Funktionen: enzymatische Reaktionen
Zink
•
Funktionen: Unterstützung des Immunsystems, Förderung der Wundheilung,
Insulinspeicherung, enzymatische Reaktionen
Selen
• Funktionen: Antioxidans, Baustein von Serotonin, Immunsystem (Stärkung in Kombinat
mit Zink), Bindung von Schwermetallen
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Pflanzliche Proteine
vielseitig & wertvoll
Pflanzliche Proteine der AOT
Vitamin B1
•
Funktionen: Kohlenhydratstoffwechsel
Vitamin B2
•
Funktionen: Energie- und Fettsäurestoffwechsel
Vitamin B3
•
Funktionen: Energiestoffwechsel
Vitamin B6
•
Funktionen: Schlüsselenzym der Proteinsynthese (Pyridoxin als Vorstufe),
Synthese von Neurotransmittern, Immunstimulation
•
Empfehlung für Sporternährung: 0,02 mg Vitamin B6 pro 1 g Protein (Heliaflor®)
Folsäure
•
Funktionen: DNA-Synthese, Zellteilung, Proteinstoffwechsel
•
Insbesondere Frauen, die planen, schwanger zu werden, oder schwanger sind,
sollen auf eine ausreichende Zufuhr achten
Vitamin E
•
Funktionen: Antioxidans, Membranstruktur
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16.02.2017 28
Pflanzliche Proteine
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Pflanzliche Proteine der AOT
Vegetarische und vegane Ernährung
•
Potentiell kritische Nährstoffe
 Vegetarismus: Eisen, Jod, Vitamin D, Zink, Omega-3-Fettsäuren
 Veganismus: zusätzlich Vitamin B2, Vitamin B12 und Calcium
Sport
•
Potentieller Mehrbedarf
 Vitamin C und Vitamin E, Calcium, Magnesium, Eisen, Zink, Jod
 Protein bei sportartbedingten kalorienreduzierten Diäten
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Pflanzliche Proteine
vielseitig & wertvoll
Pflanzliche Proteine der AOT
1. Rezeptur für eine gesunde und ausgewogene Ernährung
 Ziel: Ausgewogene Zufuhr von Vitaminen und Mineralstoffen
Zusammensetzung: 40 % Heliaflor 55; 18 % Weizenkeimprotein, 12 % Kürbisprotein, 15 % Mandelprotein, 10 % Lupinenprotein, 5 % Paranussprotein
Inhaltsstoffe
Proteinmischung I
Inhaltsstoffe
Proteinmischung I
Vitamin B1
108
Calcium
26
Vitamin B2
39
Phosphor
205
Vitamin B3
28
Magnesium
201
Vitamin B6
39
Eisen
39
Folsäure
58
Mangan
133
Vitamin E
6
Selen
73
Zink
63
Proteingehalt 50 %
Zubereitung mit Wasser oder
Pflanzen-drink, einem Schuss
Zitronensaft (Vit C) und 1 EL Leinoder Hanföl (Omega-3-FS), evtl.
Stück Avocado (Vit D)
Tab. 5: Deckung des Tagesbedarfs [%] an
Vitaminen und Mineralstoffen durch den Verzehr
von 100 g Proteinmischung I
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Pflanzliche Proteine der AOT
2. Vegane Ernährung
 Ziel: Möglichst hohe Bedarfsdeckung von Calcium, Eisen,
Zink und Vitamin B2, Omega-3-Fettsäuren und Vitamin D
Zusammensetzung: 30 % Kürbisprotein, 30 % Mandelprotein, 15 % Heliaflor® 55,
10 % Heliaflor® 45, 10 % Weizenkeimprotein, 4 % Chiaprotein, 3 % Lupinenprotein
Inhaltsstoffe
Proteinmischung II
Inhaltsstoffe
Proteinmischung II
Vitamin B1
66
Calcium
31
Proteingehalt 51 %
Vitamin B2
53
Phosphor
213
Vitamin B3
28
Magnesium
210
Zubereitung mit Pflanzendrink
(calciumreich), einem Schuss Zitronensaft
(Vit C) und 1 EL Leinöl (Omega-3-FS),
evtl. Stück Avocado (Vit D)
Vitamin B6
23
Eisen
62
Folsäure
37
Mangan
119
Vitamin E
16
Selen
44
Zink
80
Tab. 6: Deckung des Tagesbedarfs [%, m/w] an Vitaminen
und Mineralstoffen durch den Verzehr von 100 g
Proteinmischung II
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Pflanzliche Proteine
vielseitig & wertvoll
Pflanzliche Proteine der AOT
3. Sportlermischung
 Ziel: Proteingehalt, möglichst hohe Bedarfsdeckung von Calcium,
Magnesium, Eisen und Zink sowie Vitamin B6, Vitamin E und Vitamin C
Zusammensetzung: 33 % Heliaflor® 55, 28 % Kürbisprotein, 23 % Mandelprotein,
10 % Weizenkeimprotein, 3 % Chiaprotein, 3 % Lupinenprotein
Inhaltsstoffe
Proteinmischung III
Inhaltsstoffe
Proteinmischung III
Vitamin B1
83
Calcium
30
Proteingehalt 52 %
Vitamin B2
49
Phosphor
221
Vitamin B3
28
Magnesium
218
Vitamin B6
30
Eisen
60
Zubereitung mit Pflanzendrink
(calciumreich), einem Schuss
Zitronensaft (Vit C) und 1 EL Leinöl
(Omega-3-FS)
Folsäure
44
Mangan
119
Vitamin E
9
Zink
80
Tab. 6: Deckung des Tagesbedarfs [%, m/w] an Vitaminen
und Mineralstoffen durch den Verzehr von 100 g
Proteinmischung III
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16.02.2017 32
Pflanzliche Proteine
vielseitig & wertvoll
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
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16.02.2017 33
Pflanzliche Proteine
vielseitig & wertvoll
Quellen
[1] Arndt, K., Albers, T. (2011). Handbuch Protein und Aminosäuren. Arnsberg: Novagenics Verlag.
[2] Bundesinstitut für Risikobewertung (2017).
Gesundheitliche Bewertung von Aminosäuren. Abgerufen am 03.01.2017 von
http://www.bfr.bund.de/de/gesundheitliche_bewertung_von_aminosaeuren-54420.html .
[3] Biesalski et al. (2010). Ernährungsmedizin: nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. Stuttgart: Georg Thieme Verlag.
[4] Feil, W. (2017). Leistungsfortschritt
http://www.greif.de/downloads/addon.pdf.
durch
intelligente
Eiweiß-
und
Aminosäurenaufnahme.
Abgerufen
[5]
Landwirt.com
(2007).
Schweinemast:
Liebig´sches
Minimumprinzip.
Abgerufen
am
https://www.landwirt.com/schweineberichte/Mastschweinbraucht,4,Schweinemast-Liebig%60sches-Minimumprinzip.html.
am
04.01.2017
19.12.2016
von
von
[6] Leitzmann, C., Keller, M. (2013). Vegetarische Ernährung. Stuttgart: Verlag Eugen Ulmer KG.
[7] Loeffelholz, C. (2012). Ernährungsstrategien in Kraftsport und Bodybuilding. Arnsberg: Novagenics Verlag.
[8] Löffler, G. (2008). Basiswissen Biochemie mit Pathobiochemie. S.135 – 156. Heidelberg: Springer Medizin Verlag.
[9] Lückerath, E., Müller-Nothmann, S-D. (2008). Diätetik und Ernährungsberatung – Das Praxisbuch. Stuttgart: Hippokrates Verlag.
[10] Raschka, C., Ruf, S. (2012). Sport und Ernährung – Wissenschaftlich basierte Empfehlungen und Ernährungspläne für die Praxis. Stuttgart: Georg
Thieme Verlag.
[11] Scientific Committee on Food (SCF) (2001). Report of the Scientific Committee on Food on composition and specification of food intended to
meet the expenditure of intense muscular effort, especially for sportsmen.
[12] Verordnung (EG) Nr. 1924/2006 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 20. Dezember 2006 über nährwert- und gesundheitsbezogene
Angaben über Lebensmittel. Abgerufen am 06.02.2017 von http://www.health-claims-verordnung.de/resources/hcvo-verordnungstext-berichtigt.pdf.
All Organic Treasures GmbH, Stand 9-563 www.aot.de, www.heliaflor.de, www.pure-plants.de
16.02.2017 34
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