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Effekte einer gezielten Protein-Supplementierung von Whey VS Casein bei Sportlern und Krafttrainierenden

Hypertrophieprozesse, Körperzusammensetzung und Leistungsfähigkeit

Bachelorarbeit 2014 67 Seiten

Sport - Sportmedizin, Therapie, Prävention, Ernährung

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung und Problemstellung
1.1 Definition von Eiweiß, Proteinen und Aminosäuren
1.2 Proteinarten und -einteilung
1.3 Allgemeine Funktionen von Proteinen
1.4 Stickstoffbalance und Proteinbedarf
1.5 Der Aminosäurenpool
1.6 Wirkungen der Aminosäuren
1.7 Biologische Wertigkeit
1.8 Proteinbedarf im Sport
1.9 Proteinpräparate für Sportler
1.9.1 Regeln zur Proteinsupplementierung
1.9.2 Ursprung von Molke und Casein
1.9.3 Casein (Kasein)
1.9.4 Laktalbumin/Molkenprotein/Whey-Protein
1.10 Kraftsteigerung durch Kreatineigensynthese
1.11 Muskelerhalt durch Beachtung der postabsorptiven Phase und dermyofibrillären Proteinsynthese (MPS)

2 Zielsetzung
2.1 Auswirkungen einer gezielten Supplementierung von Whey- und Caseinproteinbei Sportlern, in Bezug auf die Körperzusammensetzung und die Muskelproteinsynthese
2.1.1 Gegenüberstellung der Effekte von Whey- und Caseinprotein

3 Gegenwärtiger Kenntnisstand
3.1 Proteinsynthese und Resorptionsgeschwindigkeit von Whey- und Caseinprotein
3.2 Leucin, wichtiger Bestandteil der Supplementierung
3.3 Anabole und antikatabole Effekte des Aminosäurenstoffwechsels

4 Methodik

5 Ergebnisse (Whey VS Casein)
5.1 Auswirkungen auf die Hypertrophieprozesse, die Körperzusammensetzungund die Leistungsfähigkeit
5.2 Gegenüberstellung von Whey VS Casein
5.3 Gegenüberstellung von Whey & Casein mit anderen Proteinpräparaten
5.4 Ergebnisse der einzelnen Studien Whey VS Casein
5.5 Auswirkungen auf die myofibrilläre- und Muskelproteinsynthese

6 Diskussion
6.1 Empfehlungskritisierung
6.2 Ergebnisspekulation
6.3 Studienermittlung
6.4 Studienauswertung
6.5 Schlussfolgerung

7 Zusammenfassung

8 Literaturverzeichnis

9 Abbildungs-, Tabellen-, Abkürzungsverzeichnis
9.1 Abbildungsverzeichnis
9.2 Tabellenverzeichnis

Anhang

Anhang 1: Screenshot zur DGE-Quelle

Vorwort

Aufgrund des Klischees, dass bei Whey- und Caseinprotein eines dem anderen überlegen sein soll, ich immer häufiger von Kraft- und Ausdauertrainierenden bezüglich dessen angesprochen werde, dazu kürzlich eine komplette Eiweißumstellung in unserem Studio erfolgte und die Supplementierung eine immer größere Beliebtheit für unsere Trainierende werden, untersuche ich mit dieser Bachelor-Thesis die Effekte bzw. Vor- und Nachteil dieser Proteinpräparate. Da die Ziele unserer Mitglieder überwiegend Muskelaufbau und Gewichtsreduktion sind, wird der Schwerpunkt dieser Thesis auf diesen Bereich gelegt. Ich bedanke mich für die Hilfe bei der Themenfindung, bei meinen Mitgliedern und bei meiner Vorgesetzten Alexandra Meyer, die mich schlussendlich auf dieses Thema gebracht hat.

1 Einleitung und Problemstellung

Die Ziele von Sportlern bzw. Trainierenden in Fitness-Studios sind hauptsächlich Muskelaufbau und Gewichtsreduktion, eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit ist für die betreffenden meistens ein netter Nebeneffekt. Ein Grund ist sicherlich die kontinuierliche Steigerung der Übergewichtigen in Deutschland. Über die Hälfte der Männer und Frauen in Deutschland sind nach dem Body-Mass-Index übergewichtig und 23-24 % sind adipös (Robert-Koch-Institut, DEGS1, 2013, S. 788). Demzufolge nimmt die Dichte der trainierenden Personen in Deutschland kontinuierlich zu. Im vorherigen Jahr 2013 wuchs die verzeichnete Mitgliederzahl auf 7,7 Millionen an (DSSV, 2013), das sind 9,6 % der Gesamtbevölkerung in Deutschland (Statistisches Bundesamt, 2013). Dabei spielt der Aufbau der Muskulatur eine wesentliche Rolle, nicht nur der höhere Grundumsatz trägt zur Gewichtsreduktion bei, sondern auch Alterskrankheiten, wie Diabetes etc. können gehemmt bzw. bekämpft werden (Robert-Koch-Institut, DEGS1, 2012). Außerdem soll die Muskelmasse bei nichttrainierenden Personen ab 30 Jahren um 30-40 % reduziert sein (Hollmann & Hettinger, 2000). Dabei spielen die Proteine im Körper eine große Rolle. Proteine dienen als Bausteine der Muskulatur und zum Aufbau und Erhalt von Sehnen, Bändern, Nerven-, Bindegeweben und sind ein wesentlichen Faktor bei dem Ziel Gewichtsreduktion (Arndt & Albers, 2004, S. 2). Ein weiterer Aspekt ist die Steigerung der Lebensqualität, gerade Jugendliche aber auch ältere Trainierende möchten blitzartig Muskulatur aufbauen und greifen folglich zu Supplementierungen. Dabei ist die Voraussetzung für einen maximalen anabolen (Muskelaufbau) Effekt, eine gezielte Proteinzufuhr, in Verbindung mit einer ausgewogenen, gesunden Ernährung, richtiges Training und genügend Schlaf. Denn über Nacht wird die Muskulatur zum größten Teil aufgebaut (Strunz & Joop, 2010, S. 54). Dazu gehört die Bedarfsbeachtung der einzelnen Makro- und (Proteine, Fette und Kohlenhydrate) Mikronährstoffe (Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente und sekundäre Pflanzenstoffe), sowie eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr. Denn nur ein gesunder Körper, mit einem intakten Immunsystem, kann dauerhafte Erfolge in der Muskulatur erzielen. Die Nährstoffempfehlung des Sportlers im Alltag liegt bei 12-15% (0,8-1,2g/kg KG) Protein (Raschka & Ruf, 2012, S.26). Strunz und Joop hingehen sprechen sogar eine Proteinempfehlung von 15-20% bei aktiven Menschen und 25% für Leistungssportler aus (Strunz & Joop, 2010, S. 52). Das Training und die Ernährung entscheiden über einen Muskelaufbau oder –abbau. Dabei spielt die Muskelproteinbilanz, die durch eine gezielte Einnahme an Proteinen beeinflusst wird, eine große Rolle (Applied Physiology, 2006, S. 647 ff.). Den größten Einfluss auf die Muskulatur hat das Training selbst, das sorgt für eine intensivere Proteinsynthese in der Muskulatur und erzeugt somit eine bessere Muskelproteinbilanz (American Journal of Physiology, 1997, S. E99 ff.). Dabei stellt sich die Frage, in wie fern eine Protein-Ergänzung den Aufbau fördert und zu welchem Proteinpräparat der Trainierende bzw. Sportler greifen soll. In dieser Bachelor-Thesis wird das Augenmerk deshalb auf die Proteinpräparate Molken- und Caseinprotein gelegt, denn sie sind die beliebtesten und am häufigsten verwendeten Proteinergänzungen der Trainierenden. Was jedoch immer häufiger im Raum steht, ist die Überlegenheit eines dem anderen. Sodass Whey immer als das schnelle anabole und Casein als das langsame, aber aufrechterhaltene Protein gilt. Schlussfolgernd soll diese Bachelor-Thesis, über handfeste Studien, den wesentlichen Unterschied der beiden Proteine darstellen.

1.1 Definition von Eiweiß, Proteinen und Aminosäuren

Eiweiß, auch Protein genannt besteht aus über 100 Aminosäuren, die kettenartig miteinander verknüpft sind. „Sie sind organische Verbindungen, die aus Kohlenstoff- (c), Wasserstoff- (H), Sauerstoff- (O) und Stickstoffatomen (N) bestehen“ (Arndt & Albers, 2004, S. 2). Die Makronährstoffe Kohlenhydrate und Fette enthalten im Gegensatz zu den Proteinen keine Stickstoffatome. Es werden insgesamt 20 verschiedene Aminosäuren über die Nahrung aufgenommen, einige davon sind lebensnotwendig und andere nicht (Arndt & Albers, 2004, S. 3 f.). Zu einem gibt es (siehe Tab. 1) einige nicht essentielle, die der Körper aus anderen Aminosäuren synthetisieren (herstellen) kann und neun essentielle, die mit der Nahrung aufgenommen werden müssen. Einige von den nicht essentiellen sind bedingt unentbehrlich, sie sind unter Umständen zwingend notwendig, wenn der Bedarf des Körpers enorm ansteigt und die Eigensynthese nicht nachkommt. Jede dieser Aminosäure, als auch gebündelte Aminosäuren bringen gewisse Körperfunktionen mit sich (Arndt & Albers, 2004, S. 4 f.). Je nach Fortschritt der Wissenschaft gibt es Unterschiede zwischen den nicht essentiellen und den teilweise essentiellen. Da in den letzten Jahren erst verstärkt Studien zum Thema Protein durchgeführt werden, ist davon auszugehen, dass sich diese Aufstellung noch ändern kann.

Tabelle 1: Aminosäurenaufteilung (eigene Darstellung modifiziert nach Raschka & Ruf, 2012, S. 24; Arndt & Albers, 2004, S. 4; Strunz & Joop, 2010, S. 41)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.2 Proteinarten und -einteilung

Die Proteine lassen sich insgesamt nach der tierischen und pflanzlichen Unterscheidung in drei Bereiche einteilen, zu einem in vollständige Eiweiße, enthalten in der gewöhnlichen Nahrung, als auch in vielen Eiweißkonzentraten. Zum anderen in Hydrolysate (vorverdaute Proteine), die speziell für leistungsorientierte Sportler entwickelt wurden und freie Aminosäuren (Arndt & Albers, 2004, S. 77). Zu den bekanntesten freien Aminosäuren gehören die BCAAs (engl. Branched Chain Amino Acids). Zu den vollständigen Proteinen gehören Kuhmilchprotein, Sojaprotein und Eiprotein. Aus dem Kuhmilchprotein wird das Laktalbumin (Molkeneiweiß) und Casein (Milcheiweiß) gewonnen. Das Laktalbumin, auch bekannt als „Whey“ ist ein hitzedenaturiertes Kuhmilchprotein, dass je nach Verarbeitung in Molkeneiweiß-Konzentrat (Standard „Whey“), -Hydrolysat und -Isolat eingeteilt werden (Arndt & Albers, 2004, S. 79 ff.). Der wesentliche Unterschied dieser verschiedenen Proteinarten liegt in der Zerlegung bzw. Spaltung und Qualität der Proteine. Der wichtigste Faktor ist dabei die Resorptionsgeschwindigkeit in Darm und der Anteil der essentiellen Aminosäuren. Desto gespaltener das Protein ist, desto schneller wird es im Körper resorbiert und verarbeitet (Arndt & Albers, 2004, S. 77 f.). Der Qualitätsunterschied der tierischen und pflanzlichen Proteine wird im Kapitel Biologische Wertigkeit näher erläutert.

1.3 Allgemeine Funktionen von Proteinen

Tabelle 2: Allgemeine Funktionen von Proteinen (eigene Darstellung modifiziert nach Arndt & Albers, 2004, S. 2 ff.)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Proteine sind unersetzliche Baustoffe für den Körper, sie fördern den Muskelaufbau durch schnellere Regeneration der Muskelfasern, sind an vielen Stoffwechselaktionen beteiligt und halten das Immunsystem aufrecht (Arndt & Albers, 2004, S. 2 ff.). Der größte Teil des Gesamtkörpereiweißes macht die Muskulatur mit ca. 60% aus, davon bestehen ganze 35% aus den essentiellen Aminosäuren BCAAs Isoleucin, Leucin und Valin (Arndt & Albers, 2004, S. 141; Diekmann, 2013, S. 18). Im Verhältnis besteht ein Kilogramm Muskulatur des Körpers aus ungefähr 22% Eiweiß, 70% Wasser und 7% Fett (Raschka & Ruf, 2012, S. 24). Aber nicht nur Kraftsportler durch Ihren vermehrten Muskelaufbau, sondern auch Ausdauersportler besitzen einen erhöhten Proteinbedarf, nutzen sie als Energielieferanten und steigern somit ihre Leistung. Bei einem mehrstündigen Ausdauertraining beträgt die Energiegewinnung aus Proteinen ca. 10% aufwärts, je nach Beanspruchung der Glykogenspeicher (Arndt & Albers, 2004, S. 36 f.). Sie verhelfen ebenfalls die Figur nicht nur muskulös, sondern auch athletisch oder sportlich zu formen und zu halten, wie z.B. den Aufbau von fettfreier Körpermasse. Daher ist es wichtig, auf eine Proteinreiche Nahrung zu achten (Albers, Worm & Segler, 2013, S. 40 f.).Eine Aufstellung einiger proteinreicher Lebensmittel befindet sich in der unteren Tabelle 3: Proteingehalt von Lebensmitteln pro 100g (eigene Darstellung modifiziert nach DGE Nährwerttabelle 2013).

1.4 Stickstoffbalance und Proteinbedarf

In den Makronährstoffen befinden sich nur in den Proteinen das Abfallprodukt Stickstoff, dass in Form von Harnstoff, Kreatinin und durch andere Körperfunktionen ausgeschieden wird. Die Grundausscheidung betrifft den Harnstoff, aber in zweiter Linie wird es durch Stuhl, Schweiß, Haut, Fingernägel, Haare und anderer Körperöffnungen ausgeschieden. Der Gesamtproteinumsatz besteht aus ca. 16 % Stickstoff und der geschätzte Bedarf dessen liegt bei ca. 50-60 mg/kg Körpergewicht (KG). Diese Menge dient nur zur Abdeckung der täglichen körperlichen Verluste. Da diese Rechnung nur eine grobe Abgrenzung darstellt, dienen. 0,8g/kg KG inkl. Sicherheitszuschlag für die Stoffwechselunterschiede als Referenzwert (Arndt & Albers, 2004, S. 34 ff.). Das ist sozusagen die Grundlage für die Protein-Empfehlungen der Fachgesellschaften. Somit kommt die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) zu dem Referenzwert für den Durchschnittsbürger/in zwischen 15 und 65 Jahren zu 0,8g/kg KG (DGE et al., 2013). Dieser Wert erhöht sich mit sportlichen Aktivitäten bis hin zum Kraftsportler, der 1,4-1,8g/kg KG benötigt (DGE et al., 2008). Wenn von 80 kg ausgegangen wird und der Median des Kraftsportlers als Referenz dient, sind es 128g pro Tag. Das American College of Sports Medicine Institut (ACSM) dagegen gibt den Richtwert für normale Krafttrainierende bei ca. 1,2g/kg KG und für Kraftathleten mit höheren Trainingsintensitäten 1,2-1,7g/kg KG an (ACSM, ADA & DC, 2008, 709 ff.). Somit kommt der Krafttrainierende auf 96g pro Tag. Nach neusten Erkenntnissen liegt nach Albers, Worm & Segler die durchschnittliche Proteinzufuhr bei 1g/kg KG. Auf diesen Wert sollen sie durch eine genaue Stickstoffbilanz, mit Hilfe von radioaktiv markierten Indikatoraminosäuren gekommen sein, dass aufgrund der heutigen Technik verlässlicher sein soll. Bei diesem Verfahren wurden die Stickstoffverluste, die sonst nur geschätzt wurden, genau ermittelt und eingesetzt (Albers, Worm & Segler, 2013, S.42). Dann stellt sich die Frage, wie viel in Deutschland, im Durchschnitt, an Proteinen täglich verzehrt wird. Laut der Nationalen Verzehrstudie (NVS) II 2008 beträgt die durchschnittliche Gesamtenergiezufuhr in Deutschland zwischen 15 und 80 Jahren eines Mannes bei ca. 2252 kcal und einer Frau bei 1683 kcal/Tag, davon sind ca. 14 % Proteine. Im Durchschnitt sind es bei den Männern 14,5 % im Alter von 15 bis 80 Jahren und 14,2 % bei den Frauen. Das entspricht in etwa 81g für den Mann und 60g Eiweißfür die Frau am Tag (DGE, 2012, S. 53-57). Dementsprechend sind Durchschnittsbürger, die kein bis wenig Sport ausüben reichlich mit Proteinen versorgt. Die Ausdauer- und Kraftsportler müssten laut den verschiedenen Empfehlungen mehr Proteine am Tag zu sich nehmen, um Ihren erhöhten Bedarf zu decken, siehe Abbildung 1. Von großer Bedeutung ist jedoch die Abgrenzung von notwendigem Bedarf und optimale Zufuhr. Der Bedarf an Kohlenhydraten ist gleich Null und wird somit in der heutigen Wissenschaft als unnötig eingestuft. Was für einen Krafttrainierenden erhebliche Folgen haben würde. Diese Vorgaben und Sichtweisen einer optimalen Zufuhr von Proteinen, sind nach zahlreichen bewiesenen Studien, dass Proteine nicht nur sportlich, sondern auch gesundheitliche Vorteile mit sich bringen, wenn die Zufuhr über den empfohlenen Bedarf hinaus geht, nicht auf dem aktuellsten Stand (Albers, Worm & Segler, 2013, S. 40 f.). In der Abbildung 1 sind die Proteinempfehlungen im Vergleich zur tatsächlichen Proteinzufuhr mit Schnittpunktanzeige der Unterversorgung für Männer und Frauen dargestellt. Die Männer befinden sich mit wenig bis keine Bewegung ab 81-101kg, Frauen ab 60-75kg mit der Empfehlung von 0,8-1g/kg KG in einer Proteinunterversorgung. Da von einem gesunden Normalgewicht ausgegangen wird, wurde zur Aufstellung die durchschnittliche Körpergröße in Deutschland (Männer 177cm, Frauen 167cm) (Statista, 2006) und der Normalbereich des Body Mass Index (BMI) hinzugezogen (Männer 20-25, Frauen 19-24) (DGE, Ernährungsbericht 1992). Bereits bei 81kg sind die Männer mit einem BMI von 25,9 und die Frauen ab 67kg mit einem BMI von knapp über 24 im Übergewicht. Das bedeutet, dass im Durchschnitt alle Personen die im Normalwert des BMI liegen, (Ausnahme von Frauen zwischen 60-67kg nach Albers, Worm und Segler) keinen Sport treiben, eine ausreichende Proteinversorgung besitzen. Für Breiten-Sportler, die nach der Proteinempfehlung der DGE gehen, haben Männer schon eine Unterversorgung ab einem KG von 68kg und Frauen ab 50kg bei einem Durchschnittswert von 1,2g/kg KG. Vor allem ab dem 60ten Lebensjahr ist von einem höheren Proteinbedarf aus zu gehen, da von einem Muskelmasse- und Leistungsverlust (Sarkopenie) von 45% bei Männern und 26% bei Frauen ausgegangen wird (Beasley, Shikany & Thomson, 2013, S. 684 ff.). Die Proteine stimulieren nach zahlreichen Studien eindeutig die Muskelproteinsynthese. Es führt zu einer höheren Hypertrophie, steigert die Kraft und verbessert das Gesundheitsbild. Da Nebenwirkungen von angemessenen Erhöhungen der Proteinzufuhr über die empfohlene Tagesdosis von 0,8g/kg KG (DGE) nicht gemeldet wurden, ist davon auszugehen, dass ältere Personen einen höheren Bedarf als die DGE-Empfehlung haben (Wolfe, 2012, S. 88 ff.), aufgrund der Altersstörungen im Aminosäurenstoffwechsels (Hollmann & Hettinger, 2000). Auch alle anderen Empfehlungen gehen darüber hinaus und lassen eine gezielte Supplementierung von Proteinen für sportlich aktive Menschen als sinnvoll einstufen, da es schnell und einfach zubereitet werden kann. Wer jedoch gegen solch eine Zufuhr von Proteinen ist, kann dies selbstverständlich auch über die Nahrung optimieren. In der Tabelle 3: Proteingehalt von Lebensmitteln pro 100g (eigene Darstellung modifiziert nach DGE Nährwerttabelle 2013) sind zur Hilfe einige proteinreiche Nahrungsmittel aus der DGE Nährwerttabelle 2013 mit dem Eiweißgehalt pro 100g dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Proteinempfehlungen im Vergleich zur tatsächlichen Proteinzufuhr in Deutschland, inkl. Schnittpunktanzeige der Unterversorgung (eigene Darstellung modifiziert nach DGE et al, 2008; DGE, 2012; ACSM, 2009; Albers, Worm & Segler, 2013)

Zurück: Proteinpräparate

Tabelle 3: Proteingehalt von Lebensmitteln pro 100g (eigene Darstellung modifiziert nach DGE Nährwerttabelle 2013)

Zurück: Allgemeine Funktionen von Proteine, Stickstoffbalance und Proteinbedarf

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Legende: F. i. d. Tr. = Fett in der Trockenmasse

1.5 Der Aminosäurenpool

Die Aminosäuren werden kurzfristig mit etwa 24 Stunden in der Leber und langfristig in der Muskulatur gespeichert. Eine dritte Reserve, die nicht eindeutig zugeordnet werden kann, herrscht in verschiedenen Körpergeweben. Diese Reserven werden je nach Bedarf angegriffen. Dieser sogenannte Aminosäurenpool ist die eiserne Reserve, um einen Mangel an Aminosäuren entgegen zu wirken. Er dient hauptsächlich für den Proteinaufbau im Körper. Der gesamte Proteinbestand liegt bei einem Mann bei ca. 1/7 des Körpergewichtes und der Pool an freien Aminosäuren liegt bei etwa 100g, mit Taurin, die im Stoffwechsel entsteht sind es 130g und zusätzliche 5g zirkulieren im Blut. Somit besteht der Pool aus nur knapp anderthalb Prozent des gesamten Körpereiweißes. Dieser kleine Zwischenspeicher sorgt im Rahmen des täglichen Proteinumsatzes für den Abbau und Neuaufbau des Körpereiweißes. Dabei nimmt das Glutamin mit 60% den meisten Platz im Aminosäurenpool ein. Diese Aminosäure sorgt für den Auf- und Abbau der Proteine, sodass Glutamin eine wesentliche Rolle zur Muskelhypertrophie beiträgt (Arndt & Albers, 2004, S. 16 ff.).

1.6 Wirkungen der Aminosäuren

Aminosäuren sind alleine stark und in einer Gruppe (Kettenbildung) noch wesentlich stärker, sie halten unser Immunsystem nicht nur aufrecht, sondern verstärken es. Sie besitzen eine eiweißbauende und regenerationsfördernde Wirkung, die dem Organismus viele positive Effekte bringt (Arndt & Albers, 2004, S. 110). Arginin sorgt für eine enorm höhere Immunsystemeffektivität, sowie Threonin. Arginin wirkt gefäßerweiternd, fördert die Wundheilung und verbessert die Fließeigenschaft des Blutes. Auf das Training bezogen ist es besonders wichtig, dass Arginin zusätzlich die Wachstumshormonausschüttung, die Glykogenspeicherung und die Durchblutung der Muskulatur fördert (Arndt & Albers, 2004, S. 168). Ebenfalls wird das Immunsystem von Threonin und Glutamin gestärkt, bei chronischer Müdigkeit oder Vergiftung hat die Aminosäure Carnitin seine Stärke hilfreich bewiesen. Die Aminosäuren Cystein, Glyzin und Glutaminsäure bilden die schwefelhaltige Glutathion, das wichtigstes Entgiftungssystem unseres Körpers. Cystein und Glutamin stärken zusätzlich die Magen- und Darmwände und Ornithin in Form von Ornithin-alpha-Ketoglutarat beschleunigt ebenfalls die Wundheilung. Ornithin und einige andere Aminosäuren wirken gleichzeitig fördernd auf das Wachstumshormon. Außerdem verstärken die BCAAs und Methionin den Muskelaufbaueffekt (Arndt & Albers, 2004, S. 137 ff.). Die BCAAs werden im Gegensatz zu den anderen Aminosäuren direkt in der Muskelzelle und nicht in der Leber verstoffwechselt, bei Belastungen synthetisiert der Körper damit das verlorengegangene Alanin und Glutamin, die einen katabolen (abbauenden) Zustand entgegen wirken. Ihre Hauptaufgaben sind die Transporthilfe von Stickstoff und Energie zwischen Muskulatur und Leber, wobei der größte Teil der BCAAs im Energiestoffwechsel verbraucht wird. Die Empfehlungen der einzelnen BCAAs laut der DGE sind 1,6g Valin, 1,4g Isoleucin und 2,2g Leucin täglich und sollten immer zusammen bzw. kombiniert miteinander supplementiert werden, da sonst ein Mangel untereinander auftreten kann (Diekmann, 2013, S. 18). In wie fern die Effekte der einzelnen Aminosäuren und Dosierungen eintreten, ist leider noch unklar, jedoch beweist der Fortschritt der Wissenschaft durch immer mehr durchführende Studien, dass sich Aminosäuren auf den Sport immer positiver auswirken. Die BCAAs z.B. hemmen eindeutig die Muskelschmerzen und den Proteinzerfall der Muskulatur, der sogenannte Katabolismus (Sportmedizin, 2010, S. 312). In der unteren Tab. 4 werden die wichtigsten Wirkungen und die täglichen Dosierempfehlungen der einzelnen Aminosäuren dargestellt.

Tabelle 4: Auswirkungen von gezielten Dosierungen beim Sport (eigene Darstellung modifiziert nach Arndt & Albers, 2004, S. 168-255)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

*1 Der Muskelaufbaueffekt durch HMB (Beta-hydroxy-beta-Methylbutyrat), dass aus Leucin gebildet wird ist nicht bewiesen (Antidoping Schweiz, 2011; Raschke & Ruf, 2012, S. 131).

*² Die STH-Sekretion führt zu einer verstärkten Proteinsynthese und wirkt fettverbrennend (Arndt & Albers, 2004, S. 149).

1.7 Biologische Wertigkeit

Zurück: Proteinarten und -einteilung

Die Qualität eines Nahrungsproteins wird durch die Biologische Wertigkeit (BW) ausgedrückt. Dieser Wert zeigt den Beurteilungsgrad an Qualität an. Genau genommen drückt die Biologische Wertigkeit die Wirkkraft, das Nahrungsprotein in körpereigenes Protein umzuwandeln an (Verdaulichkeit). Dabei ist das Hauptkriterium zur Bewertung der Proteine, die Stickstoffbilanz des Körpers. Schlussfolgernd, je höher die BW, desto höher ist die Qualität des Proteins. Als Referenzwert dient dabei das Eiprotein mit 100 bzw. 100% (Raschka & Ruf, 2012, S. 80; Strunz & Joop, 2010 S. 42 f.). Wichtig zu wissen ist, dass der Referenzwert von 100 willkürlich ausgewählt wurde, sodass die Umsetzung in körpereigenes Eiweißdeutlich unter 100 liegt (Arndt & Albers, 2004, S. 66). So gab Pellet und Young 1980 die BW der einzelnen Proteinquellen heraus, somit liegt Laktalbumin (Molkenprotein) bei hohen 104, Soja bei 85 und Casein bei niedrigen 77. Bei diesen Qualitätswerten spielt die Zusammensetzung der einzelnen Aminosäuren eine große Rolle, z.B. hat Gelantine eine BW von Null, aufgrund der fehlenden unentbehrlichen Aminosäure Tryptophan. Ebenfalls spielt auch die richtige Kombination von Proteinen eine große Rolle, denn sie übersteigen den Wert von Eiprotein, durch gegenseitiges Aufwerten. Pflanzliche Proteine, die meist im Verhältnis zum Gewicht wenig Eiweißenthalten, sollen somit den tierischen unterlegen sein. Sie können jedoch vereinigt, durch gegenseitiges Aufwerten, den tierischen nachkommen (Arndt & Albers, 2004, S. 67 f.). Das gilt besonders für Mischungen zwischen tierischen und pflanzlichen Proteinen, so wird aus dem Verhältnis von ca. 35% Eiprotein und ca. 65% Kartoffeln, eine Nahrungseinheit mit einer BW von 136, die höchste die es gibt (Pellet & Young, 1980). Wer seine Nahrung nach der BW auswählt, sollte auf eine abwechslungsreiche Ernährung achten, denn wenn die Gesamtzufuhr aus nur einer Proteinquelle besteht, sinkt die BW dieser Quelle, sogar fortlaufend, mit Zunahme des selben Proteins (Pellet & Young, 1980). Diese Erkenntnis verstärkt die Wichtigkeit einer ausgewogenen Ernährung und die Notwendigkeit, eine Supplementierung von Protein-Ergänzungen abwechslungsreich zu gestalten.

1.8 Proteinbedarf im Sport

In erster Linie steigen der Gesamtumsatz, sowie der Proteinbedarf mit körperlicher Belastung. Bei leistungsorientierten Sportlern wird bei längeren Trainingseinheiten durch Abnahme der Glykogenspeicher die Proteine zur Energiegewinnung herangezogen (Arndt & Albers, 2004, S. 2). Somit haben Sportler einen höheren Proteinbedarf als Nichtsportler. Dazu gehören insbesondere die BCAAs, die bei Überangebot zu Glucose bzw. Glycogen umgewandelt und vor dem Training eingenommen, als Zusatzdepot zur Energiegewinnung herangezogen werden können (Diekmann, 2013, S. 18 f.). Die Proteinmenge sollte je nach Sportart 10-15% der Gesamtenergie betragen (Raschka & Ruf, 2012, S. 73 f.; Hollmann & Strüder, 2008, S 112 ff.). Zur Folge erhöht sich der Proteinbedarf nicht nur bei einer Gewichtszunahme, sondern auch bei einer höheren Gesamtenergieaufnahme (Raschka & Ruf, 2012, S. 73). Eine gezielte Proteinaufnahme kann zu einem höheren Muskelwachstum führen, bei Leistungs- und Hochleistungsportler empfiehlt die ACSM eine Proteinzufuhr von ca. 1,6g/kg KG. Die Proteinquellen müssen jedoch qualitativ hochwertig sein, um den höchst möglichen Effekt zu erzielen (Raschka & Ruf, 2012, S. 78). Je nach sportlicher Aktivität schwanken die Empfehlungen der Proteinzufuhr, siehe Tab. 4. Ein Vergleich mit Kraft- und Ausdauersportlern, die etwa 0,8, 1,4 und 2,4g/kg KG zu sich nahmen, stieg die Aminosäurenoxidation mit zunehmender Proteinzufuhr fortlaufend an. Diese Erkenntnis gibt die Notwendigkeit von Proteinen für die Optimierung und die Reparatur der Muskulatur bei Trainierenden wieder (Guimarães-Ferreira et al. 2013).

Tabelle 5: Proteinempfehlungen für Sportler (eigene Darstellung modifiziert nach Raschka & Ruf, 2012, S. 73; Zeitschrift für Sportmedizin, 2004, S. 83; DGE et al., 2008; DGE, 2011, S. 4; ACSM et al, 2009, S. 709 ff.; Albers, Worm & Segler, 2013 S. 40, 112; Guimarães-Ferreira et al., 2013)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Nicht nur die Dosierung, sondern auch die Zeiten der Zufuhr an Proteinen sind wichtig. Nach zahlreichen Studien hält die Muskelproteinsynthese nach dem Training für mindestens 36 (Arnd & Albers, 2004, S. 23) bis hin zu 72 Stunden an, sodass eine konstante Zufuhr in diesem Zeitraum an Proteinen die Muskelhypertrophie verbessern kann (Burd et al. 2008, S. 1692–1701). Somit lösen die BCAAs 60-90 Minuten nach dem Training, in Verbindung mit einer Mahlzeit einen sehr guten antikatabolen Effekt aus (Diekmann, 2013, S. 18 f.). Professor Wolfe hat anhand eines Proteinsynthesetests bewiesen, verglichen mit übereinstimmenden Studien, dass die Muskulatur nicht nur nach dem Training, sondern schon während des Trainings bis zu dreimal so viele Aminosäuren aufnimmt. Dieses Resultat ergab sich bei einer Eiweißzufuhr direkt vor und bis zu zwei Stunden nach dem Training (Strunz & Joop, 2010, S. 65). Das bestätigt das sogenannte „anabole Fenster“, jedoch wurde bei vielen Studien keine eindeutige Hypertrophie der Muskulatur nach einer Energiezufuhr innerhalb von 2 bis max. 3 Stunden nach dem Training festgestellt (Aragon & Schoenfeld, 2013). Eine Kohlenhydrateaufnahme in Verbindung mit Proteinen soll sogar das Wiederauffüllen des Glykogenspeichers in der Muskulatur von etwa 18 auf ca. 6 Stunden reduzieren (Raschka & Ruf, 2012, S. 74). Dieser Effekt soll besonders bei Kombination aus essentiellen Aminosäuren und Kohlenhydraten auftreten, nur wurde dieser Gesichtspunkt bei vielen Studien nicht untersucht (Aragon & Schoenfeld, 2013). Der Review-Artikel von Tipton 2008 bestätigt mit zahlreichen Studien die Übereinstimmung von anabolen Reaktionen der Muskulatur, in Verbindung mit einer erhöhten Proteinzufuhr. Lediglich beim Ausdauersport fand Tipton Unstimmigkeiten zu den Effekten (Aragon & Schoenfeld, 2013).

1.9 Proteinpräparate für Sportler

Supplementierungen spielen gerade bei Jugendlichen eine immer größere Rolle. Leistungssportler, die Idole eines trainierenden, steigern mit gezielten Dosierungen verschiedener Supplementierungen ihre Leistungen und versuchen somit über ihre körperlichen Grenzen hinaus zu kommen. Ob diese Supplementierungen zur optimalen Leistungssteigerung auch bei Freizeitsportler nötig sind, ist jedoch fragwürdig. Sicher ist dennoch, durch eine ausgewogene und proteinreiche Ernährung lassen sich ebenso Leistungssteigerungen erzielen. In wie fern ein Proteinpräparat die Leistung erhöht bzw. die Regeneration beschleunigt werden die Studien im Ergebnisteil zeigen. Zusätzlich wird in der Abbildung 1 (Proteinzufuhr und Empfehlungen) deutlich, dass die Zufuhr noch eindeutig erhöht werden kann, denn nach derzeitigem Kenntnisstand ist eine Aufnahme bis zu 2g/kg KG unbedenklich (Raschka & Ruf, 2012, S. 86). Proteine dienen mit Abnahme des Glykogenspeichers ebenfalls als Energielieferant, bei einer allgemeinen aerob dynamischen Ausdauer mit einer Belastungsintensität von etwa 50 bis 70 % der maximalen Sauerstoffaufnahme können die Proteine 5 bis 15 % des Gesamtenergiebedarfs abdecken (Hollmann & Strüder, 2008, S. 80). In einigen Studien supplementieren Kraft- und Ausdauertrainierende sogar bis zu 2,3g/kg KG und steigerten ihre Kraft und eine die fettfreie Körpermasse. Jedoch ist bei dieser oder höherer Zufuhr an Proteinen, weitere Forschung notwendig (Guimarães-Ferreira et al. 2013). Die häufigsten verwendeten Proteinpräparate sind Casein und Whey-Protein. Beide sind Erzeugnisse aus der Kuhmilch, denn diese besteht aus ca. 20 % aus Molkenprotein und 80 % aus Casein (Arndt & Albers, 2004, S.79 f.). Die wesentlichen Vorteile der Proteinpräparate sind, die schnelle Einnahme von vielen Proteinen, ohne dass dabei viele Fette und Kohlenhydrate dem Körper zugeführt werden. Aufgrund der enthaltenen Ballaststoffe sättigen sie gut und tragen bei dem Ziel Gewichtsreduktion, eine sehr hilfreiche Rolle. Proteinpräparate wie Casein und Whey-Protein enthalten einen hohen Anteil an Leucin, Glutaminsäure und BCAAs. Diese Aminosäuren fördern die Muskelproteinsynthese (MPS), was den Erhalt und den Aufbau der Muskulatur fördert. Die Proteinsupplementierungen werden schnell in den Blutkreislauf aufgenommen und das Molkenprotein soll nach dem Training, aufgrund des hohen BCAA-Anteiles zu einer wesentlich schnelleren Regeneration verhelfen (Gangurde et al. 2011, S.69 ff.).

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Details

Seiten
67
Jahr
2014
ISBN (eBook)
9783668703049
ISBN (Buch)
9783668703056
Dateigröße
1.5 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v425432
Note
Schlagworte
Effekte einer gezielten Protein-Supplementierung von Whey VS Casein bei Sportlern Krafttrainierende in Bezug auf die Hypertrophieprozesse die Körperzusammensetzung u. die Leistungsfähigkeit

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Titel: Effekte einer gezielten Protein-Supplementierung von Whey VS Casein bei Sportlern und Krafttrainierenden