KNOW-HOW

Verfasst von Dr. sc. nat. Marco Toigo

Sie besitzen sicher ein Konto bei der Bank oder Post. Wenn Sie in einem bestimmten Zeitraum mehr Geld einzahlen als Sie beziehen, häuft sich auf Ihrem Konto Geld an. Die Kontobilanz ist in diesem Fall positiv. Heben Sie im selben Zeitraum jedoch mehr Geld ab als Sie einzahlen, so verlieren Sie Geld. Die Kontobilanz ist dann negativ. Wenn es Ihr Ziel ist, Geld anzuhäufen, dann müssen Sie dafür sorgen, dass die Phasen mit positiver Kontobilanz diejenigen mit negativer Kontobilanz überwiegen, d.h. die Netto-Kontobilanz muss langfristig positiv sein. Muskelaufbau funktioniert ähnlich, denn um an Muskelmasse zulegen zu können, muss über einen Zeitraum von Wochen, Monaten, Jahren betrachtet, die Netto-Proteinbilanz (die Netto-Geldbilanz im oben genannten Beispiel), d.h. die Differenz zwischen Muskelproteinaufbau („Einzahlungen“) und -abbau („Auszahlungen) grösser als Null sein. Dies wird erreicht, wenn entweder der Muskelproteinaufbau relativ zum -abbau gesteigert und/oder der Muskelproteinabbau relativ zum -aufbau gehemmt wird (Toigo 2015). Beim erwachsenen gesunden Menschen ist der primäre Mechanismus, der für eine positive Netto-Proteinbilanz verantwortlich ist, die relative Steigerung des Muskelproteinaufbaus. Der Muskelproteinaufbau kann prinzipiell durch zwei Reize angeregt werden: Krafttraining und Protein aus der Nahrung. Obwohl beide Reize einzeln betrachtet den Muskelaufbau stimulieren können, braucht es schliesslich die Kombination aus den beiden, damit bei erwachsenen Menschen die Muskelmasse erhöht werden kann. Die Gründe hierfür sind wie folgt: Erstens reicht die durch das Nahrungsprotein herbeigeführte positive Netto-Proteinbilanz lediglich aus, um die obligatorischen Verluste, die natürlicherweise stattfinden, zu kompensieren (Toigo 2015). Zweitens wird durch ein Krafttraining auch der Muskelabbau angeregt, sodass durch Krafttraining allein (ohne Nahrungszufuhr) die Netto-Proteinbilanz negativ bliebe (Toigo 2015). Damit Krafttraining unter dem Strich zu einer Steigerung der Muskelmasse führen kann, muss dem Körper daher mit der Nahrung auch Protein zugeführt werden. So wie die Vergrösserungsfunktion eines Fotokopierers ein grösseres Bild der Kopiervorlage erzeugt, vergrössert das Nahrungsprotein, bzw. die darin enthaltenen essenziellen Aminosäuren, den muskelaufbauenden Effekt der einzelnen Krafttrainingseinheiten. Daraus folgt: 1.) Wenn Sie schlecht trainieren, gibt es auch keinen Trainingseffekt, der durch das Nahrungsprotein verstärkt werden könnte. Die „Zündung“ zum Muskelaufbau erfolgt durch das Krafttraining. 2.) Ohne Krafttraining können Sie durch eine sinnvolle Proteinzufuhr lediglich verhindern, dass Sie unnötig Muskelmasse verlieren.

Es gibt ein paar Einflussfaktoren, welche die Wirkungskraft von Nahrungsprotein beeinflussen und die Sie kennen sollten (Toigo 2015): A) Die Proteinmenge („Wie viel braucht es, damit der Effekt maximal ist?“), B) die Proteinqualität („Welche Proteinquellen sind sinnvoll?“), sowie C) der Zeitpunkt und die zeitliche Staffelung der Verabreichung („Soll das Protein vor, während oder nach dem Krafttraining verabreicht werden und in welchen Zeitabständen?“).

Die Proteinmenge, die für den maximal verstärkenden Effekt nötig und hinreichend ist, hängt von der Grösse Ihrer Muskelmasse ab. Da man diese beim lebenden Menschen nicht direkt messen kann, bezieht man sich in der Praxis bei Einnahmeempfehlungen auf die Körpermasse (KM), obwohl dies fehlerbehaftet ist: Zwei Personen können zwar gleich viel wiegen, sich aber gleichzeitig in Ihrer Körperzusammensetzung (Fett- und Muskelanteil) wesentlich unterscheiden. Nichtsdestotrotz lässt sich für erwachsene Männer annäherungsweise die Empfehlung aussprechen, pro Einnahmezeitpunkt 0.23-0.27 g Protein pro kg KM einzunehmen. Männer mit tiefem Muskelanteil (bzw. hohem Körperfettanteil) liegen eher bei 0.23, solche mit hohem Muskelanteil (tiefem Körperfettanteil) eher bei 0.27. Bei Frauen liegen die entsprechenden Werte aufgrund der durchschnittlich tieferen Muskelmasse bei 0.21-0.25 g Protein pro kg KM pro Einnahmezeitpunkt. Als Mann mit 75 kg KM und normalem Körperfettanteil benötigen Sie demnach für jeden Proteinshake aufgerundet 20 g Protein (0.25 g Protein pro kg KM mal 75 kg), um den maximal möglichen Effekt zu erzielen. Nicht mehr, aber auch nicht weniger. Bei gemischten Mahlzeiten ist darauf zu achten, dass mindestens 20 g Protein (bzw. 10 g essenzielle Aminosäuren) darin enthalten sind. Pro Tag sollten Trainierende total einfach nicht mehr als 1.6-1.7 g Protein pro kg KM einnehmen (siehe Abschnitt Einnahmehäufigkeit).

Je nach aufgenommener Proteinsorte kann die anabole Reaktion (sowohl auf den Ganzkörper als auch nur auf den Skelettmuskel bezogen) unterschiedlich ausfallen. Neben dem Aminosäurengehalt bestimmt die Verdauungsschnelligkeit, wie stark der Anstieg der Konzentration an essenziellen Aminosäuren im Blut ist und wie lange dieser Anstieg dauert. Letztere beiden Faktoren bestimmen schliesslich das Ausmass der Anregung des Muskelproteinaufbaus (Toigo 2015). Im Spezielle wird vermutet, dass für die Aktivierung (nicht aber für die Dauer der Aktivierung) die Konzentration der essenziellen Aminosäure Leucin eine Schlüsselrolle einnimmt. Auf jeden Fall scheint es, als würden qualitativ hochwertige Proteine, welche einen hohen Gehalt an Leucin aufweisen, bezüglich der Stimulation des Muskelproteinaufbaus vorteilhafter sein als solche mit tieferem Leucingehalt. Was versteht man unter einem hochwertigen Protein? Man kann einzelne Proteinquellen aus Lebensmitteln oder Ergänzungsnahrungsmitteln aufgrund von mindestens zwei Merkmalen bezüglich Ihrer Wertigkeit charakterisieren (Toigo 2015). Das erste Merkmal bezieht sich auf den Gehalt der ersten limitierenden Aminosäure (d.h. die Aminosäure, welche im aufgenommenen Protein mengenmässig am wenigsten vorkommt) relativ zur Zusammensetzung eines definierten Referenzproteins, und zwar unter Berücksichtigung der effektiven Verdaulichkeit des aufgenommenen Proteins. Dieses Merkmal wird als PDCAAS (engl.: protein digestibility corrected amino acid score), ein prozentualer Wert, angegeben. Werte über 100 % deuten auf eine ausreichende Wertigkeit hin. Die zweite Grösse ist die netto Proteinnutzung (engl.: net protein utilization, NPU). Es handelt sich bei der NPU um den Anteil an aufgenommenem Protein, der im Körper zurückbleibt. Genauer gesagt handelt es sich um das Verhältnis zwischen aufgenommener und ausgeschiedener Stickstoffmenge. Molkenprotein weist mit einer NPU von ca. 90 % eine höheren Wert auf, als für Kasein (ca. 75 %) oder Sojaprotein (ca. 55 %) erzielt werden kann. Es ist wichtig festzuhalten, dass sowohl der PDCAAS als auch die NPU für isolierte Proteinquellen wie z.B. Kasein, Whey oder Soja ermittelt wird und dass durch Kombination von unterschiedlichen Proteinsorten die Wertigkeit erhöht werden kann. So braucht es ca. 1 g Rindfleisch oder 1.6 g Kuhmilch oder 2.6 g Ei oder 6.2 g Soja, um 1 g Weizen aminosäurenmässig aufzuwerten.

Für unsere Diskussion ist entscheidend, dass qualitativ hochwertige Proteine mit einem PDCAAS von über 100 % und einem hohen Leucingehalt für die Stimulierung des Muskelaufbaus förderlich sind. Für die Supplementierung (d.h. Zufuhr abseits von regulären Mahlzeiten) von Protein im Zusammenhang mit Krafttraining oder zum Ausgleich einer vegetarischen oder veganischen Diät werden meistens Produkte verwendet, die Kasein, Whey- oder Soja-Protein enthalten. Insbesondere die Milchproteine weisen sehr gute PDCAAS auf. Der PDCAAS von Soja liegt bei ca. 90-100 % und derjenige von Erbsen bei ca. 90-98 % (Toigo 2015). Trotz der ähnlich hohen PDCAAS entwickelt sich das Aminosäurenprofil und insbesondere das Profil von Leucin im Blutplasma je nach Proteinquelle unterschiedlich und dies wiederum wirkt sich signifikant unterschiedlich auf die Steigerung des Muskelaufbaus aus. Wenn Whey- und Soja-Protein im Ruhezustand (d.h. nicht nach Training) eingenommen werden, so führen sie bei abgestimmter Menge an essenziellen Aminosäuren (je ca. 10 g) zu einem stärkeren Anstieg des Muskelproteinaufbaus als Kasein (Toigo 2015). Nach einem Krafttraining eingenommen, ist die Rangfolge in Bezug auf die Stärke der Stimulierung des Muskelproteinaufbaus wie folgt: Whey > Soja > Kasein (Toigo 2015). Was die Verdauungsschnelligkeit angeht, so können Proteine grundsätzlich als schnell oder langsam klassifiziert werden (Toigo 2015). So wird Milch langsamer verdaut als Soja. Milch enthält bekannterweise die beiden Proteinfraktionen Kasein und Whey, wobei Kasein langsam und Whey schnell verdaulich ist. Da Kasein ca. 80 % und Whey ca. 20 % des Proteingehaltes von Kuhmilch ausmachen, gilt Milch als langsam verdauliche Proteinquelle. Im Gegensatz dazu enthält Soja nur eine homogene Proteinfraktion und deren Verdaulichkeit ähnelt derjenigen von Molkenprotein. Der Grund für die schnellere Verdaulichkeit von Molkenprotein und das Erreichen von höheren Spitzenwerten in der Blutkonzentration von Leucin und anderen essenziellen Aminosäuren ist, dass Molkenprotein (im Gegensatz zu Kasein) beim vorherrschenden sauren Magen-pH gut löslich ist.

Unter Berücksichtigung der übrigen Proteinzufuhr während des Tages sollten Personen, die Krafttraining betreiben, total nicht mehr als 1.6-1.7 g Protein pro kg KM pro Tag einnehmen (Toigo 2015). Es wird empfohlen, diese Menge in mehreren Portionen à 20 g Protein (siehe Abschnitt Proteinmenge) gleichmässig über den Tag verteilt aufzunehmen, und zwar in Zeitabständen von ca. 3-5 h (Toigo 2015). An Trainingstagen nehmen Sie das Protein am besten unmittelbar nach dem Training ein. Natürlich können Sie die Menge auch gemäss den oben stehenden Angaben (siehe Abschnitt Proteinmenge) gemäss Ihrer Körpermasse feiner dosieren.

Es sei an dieser Stelle klar gesagt, dass Sie nicht zwingend Nahrungsergänzungsmittel oder Ergänzungsnahrung benötigen, um Muskeln und Kraft aufbauen zu können. Dies setzt aber voraus, dass Sie die oben genannten Kriterien berücksichtigen. Proteinpulver als Ergänzungsnahrung eignet sich aber gut, um den Proteinbedarf von Personen, die richtig Muskeltraining betreiben, abzudecken. Auch für Personen, die bestimmte Proteinquellen meiden (Vegetarier und Veganer) können die richtigen Proteinpulver sehr sinnvoll sein. Bei Vegetariern und Veganer besteht nicht unbedingt in der Proteinmenge ein Problem, sondern möglicherweise in der Proteinqualität und somit im Aminosäurenprofil des eingenommenen Proteins. Diese Bevölkerungsgruppen müssen demnach je nach Situation mehrere Proteinquellen miteinander kombinieren, um die notwendige Wertigkeit für eine effektive Stimulation des Muskelaufbaus zu erreichen. Ein qualitativ hochwertiges Proteinpulver kann hier sehr hilfreich sein.

Molkeprotein (engl. whey protein) bietet sich aufgrund seiner Eigenschaften als ideale Proteinquelle nach dem Training und als Alternative zu anderen tierischen Proteinquellen an: Es ist schnell verdaulich (signifikant schneller als Kasein) und führt im Vergleich zu Kasein und Soja zu einer höheren Spitzenkonzentration an essenziellen Aminosäuren (inkl. der essenziellen Aminosäure Leucin) im Blut (Toigo 2015). Zum Vergleich: Beim Konsum von Molkeprotein (in Wasser aufgelöst) auf leeren Magen dauert es ca. 15-30 min, bis die Aminosäuren im Blut und somit für den Muskel verfügbar sind. Bei Fleisch kann es je nach Grösse der zerkauten Fleischpartikel bis zu 100 min dauern, bis der entsprechende Spitzenwert erreicht ist Toigo (2015).

Molkeprotein als Ergänzungsnahrung existiert in drei hauptsächlichen Formen, die sich vor allem im Ausmass der industriellen Verarbeitung unterscheiden: Konzentrat, Isolat und Hydrolysat (Toigo 2015). Bei Konzentraten (engl. whey protein concentrate, WPC) beträgt der höchste Proteingehalt auf die Trockenmasse bezogen ca. 80 % (d. h. 80 g Protein auf 100  Molkekonzentratpulver). Die restliche Trockenmasse entfällt auf Kohlenhydrate (Lactose), Fett und sonstige Bestandteile. Auf 25 g Bio-WPC entfallen ca. 20 g auf Protein, 2 g auf Kohlenhydrate und 1 g auf Fett (u. a. Omega-3-Fettsäuren). Bio-WPC enthält verschiedene Proteinsubfraktionen (u. a. Immunglobuline, Lactoferrin, α-Lactalbumin, β-Lactoglobulin), von denen man annimmt, dass sie wichtige gesundheitliche Effekte, zum Beispiel auf das Immunsystem, ausüben (Toigo 2015). Allerdings müssen sie zu diesem Zweck in ihrem nativen, das heisst nicht denaturierten, Zustand vorliegen. Ein Gramm Bio-WPC besteht zu ca. 57 % aus essenziellen Aminosäuren, welche für die Steigerung des Muskelproteinaufbaus von entscheidender Bedeutung sind. Isolate (engl. whey protein isolate, WPI), von denen es keine biologisch, bzw. ökologisch erzeugte Produkte gibt, entstehen aus der weiteren industriellen Verarbeitung von WPC. Im Zuge dieser Verfahren, die mit starker Erhitzung und Säurebehandlung einhergehen, wird das Protein denaturiert, das heisst, es verliert seine dreidimensionale Struktur und somit seine biologische Aktivität (Toigo 2015). Proteinfremde Komponenten werden weitgehend entfernt, sodass der Proteinanteil pro Pulvermasse steigt. WPI enthält auf 100 g Pulvermasse typischerweise ca. 92 g Protein (92 % Proteinanteil auf die Trockenmasse des Molkeisolatpulvers bezogen), jedoch enthält 1 g WPI tendenziell weniger essenzielle Aminosäuren als 1 g Bio-WPC. Je nach Verarbeitungsprozess kann aber auch WPI bioaktive Peptide enthalten. Dies ist der Fall, wenn es sich um WPI handelt, welches mittels cross flow-Mikrofiltration gewonnen wurde (Toigo 2015). Im Gegensatz dazu gehen alle bioaktiven Peptide zugrunde, wenn die billigere Methode der Ionenaustauschchromatografie zur Isolation des Proteins verwendet wird (Toigo 2015). Bei Hydrolysat handelt es sich um WPI, das weiter zu kleinen Peptiden, die potentiell schneller verdaut werden können, aufgespalten wurde. Auch diese Verarbeitungsform führt zur kompletten Zerstörung der möglicherweise gesundheitsfördernden Molkebestandteile. Welches Protein ist nun empfehlenswert? Egal in welcher Form, Molkeproteine werden sehr schnell verdaut und weisen eine sehr hohe Wertigkeit auf. Ob die Proteine denaturiert sind oder nicht, spielt für deren Effekt auf die Steigerung des Muskelproteinaufbaus kaum eine Rolle. Somit ist es zweitrangig, ob Sie zwecks Steigerung des Muskelproteinaufbaus WPC oder WPI wählen, solange der aufgenommene Aminosäure- bzw. Proteingehalt gleich ist (Toigo 2015).

Es gibt aber weitere, meiner Ansicht nach wichtige Aspekte, die Sie bei der Auswahl Ihres Proteinpräparats berücksichtigen sollten: Praktisch alle WPI sind künstlich oder natürlich gesüsst und enthalten Farb- und Füllstoffe. Die Milch, aus der das WPI stammt, kann von Kühen stammen, die mit Wachstumshormon, anabolen Steroiden und Antibiotika behandelt wurden und das Futter (gentechnisch verändert oder nicht) für die Tiere enthielt vielleicht Pestizide. Das sind alles Dinge, die Sie nicht unbedingt in Ihrem Körper wollen, v.a. wenn Sie diese Proteinpulver mehrmals pro Tag über einen langen Zeitraum konsumieren. Vor dem Hintergrund, dass ein Bio-WPC bezüglich des anabolen Effektes mindestens gleich wirkungsvoll ist wie ein cross flow mikrofiltriertes WPI, potenziell immunmodulatorisch wirkt (z. B. hinsichtlich der Unterstützung der Muskelregeneration), weitere gesundheitsfördernde Effekte haben kann und zudem ökologischer ist, spricht alles für ein hochwertiges, zertifiziertes, reines (d. h. unverändertes) Bio-WPC. Ihr Körper und Ihre Muskeln werden es Ihnen danken. Wenn Sie trotz allem WPI bevorzugen, so empfehlen wir Ihnen, ausschliesslich durch cross flow-Mikrofiltration gewonnenes WPI zu verwenden. Letzteres ist auch sinnvoll, wenn Sie deutlich lactoseintolerant sind.

g, Gramm; kg, Kilogramm.

Toigo M (2015) MuskelRevolution – Konzepte und Rezepte zum Muskel- und Kraftaufbau. Springer (Berlin), Softcover: ISBN 978-3-642-37640-5, E-Book: ISBN 978-3-642-37641-2

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