Proteine (Eiweiße): Stoffwechsel und Bedeutung für die Ernährung

Proteine (Eiweiße) zählen neben Kohlenhydraten und Fetten zu den zentralen Hauptnährstoffen des Menschen und übernehmen weit mehr Aufgaben als nur die Energieversorgung. Sie bilden die strukturelle Grundlage nahezu aller Gewebe, steuern Stoffwechselprozesse, ermöglichen Bewegung, schützen vor Infektionen und sind an Wachstum, Regeneration und hormonellen Abläufen beteiligt. Damit hängen Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit des Körpers unmittelbar von einer ausreichenden Eiweißversorgung ab.

Chemisch bestehen Proteine aus einzelnen Aminosäuren, die zu langen Ketten verbunden werden. Aus insgesamt 20 proteinogenen Aminosäuren kann der Körper eine nahezu unendliche Vielfalt unterschiedlicher Eiweiße herstellen. Je nach Funktion variiert ihre Größe enorm: Kleine Proteine bestehen aus rund 50-100 Aminosäuren, viele Enzyme und Strukturproteine aus mehreren Hundert. Die Reihenfolge und Kombination der Aminosäuren bestimmen Form, Stabilität und Funktion jedes einzelnen Proteins – von körpereigenen Enzymen bis zu Antikörpern und Muskelproteinen.

Aminosäuren

Aminosäuren werden hinsichtlich ihrer Notwendigkeit für den Körper in drei Gruppen eingeteilt:

• Essentielle Aminosäuren (müssen mit der Nahrung aufgenommen werden):
  • Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan, Valin
• Semi- bzw. bedingt essentielle Aminosäuren (in bestimmten Lebensphasen oder -situationen essentiell):
  • Arginin, Cystein, Glutamin, Histidin, Tyrosin
• Nicht-essentielle Aminosäuren (kann der Körper selbst bilden):
  • Alanin, Asparagin, Aspartat, Glutamat, Glycin, Prolin, Serin, Tyrosin

Funktionen

Proteine gehören zu den Grundbausteinen aller Zellen. Sie bestimmen die Struktur von Geweben, ermöglichen biochemische Reaktionen und übernehmen zentrale Transport-, Abwehr- und Kommunikationsaufgaben im Körper. Als Energiequelle nutzt der Körper Eiweiß nur bei Bedarf, etwa wenn nicht ausreichend Kohlenhydrate zur Verfügung stehen; 1 g Eiweiß liefert dabei etwa 4 kcal.

Proteine sind u. a. Bestandteil von:

• Enzymen (Steuerung nahezu aller Stoffwechselvorgänge)
• Hormonen wie Insulin oder Prolaktin
• Stütz- und Strukturproteinen wie Kollagen, Elastin und Keratin (Haut, Haare, Nägel)
• Muskulatur
• Transportproteinen wie Hämoglobin
• Antikörpern des Immunsystems
• Gerinnungsfaktoren
• Speicherproteinen wie Ferritin

Verdauung und Resorption

Die Eiweißverdauung beginnt im Magen. Dort denaturiert (entfaltet) die Magensäure die komplexe Struktur der Proteine, sodass die Ketten für Enzyme zugänglicher werden. Das Magenenzym Pepsin kann nun erste Peptidbindungen spalten und große Eiweißmoleküle in kleinere Bruchstücke, Polypeptide, zerlegen. Dieser Schritt ist entscheidend, damit die nachfolgenden Verdauungsprozesse im Dünndarm effizient ablaufen können.

Im Dünndarm findet der Hauptanteil der Eiweißverdauung statt. Die Bauchspeicheldrüse (Pankreas) gibt hierfür verschiedene proteolytische Enzyme ab – darunter Trypsin, Chymotrypsin, Carboxypeptidasen und Elastase. Sie zerlegen die Polypeptide weiter in Di- und Tripeptide sowie freie Aminosäuren. Zusätzlich übernehmen Enzyme an der Bürstensaummembran der Dünndarmzellen, etwa Aminopeptidasen, den letzten Aufspaltungsschritt. Erst die so entstandenen kleinen Moleküle können in die Darmzellen aufgenommen werden. Ein Teil der Peptide wird dort vollständig zu Aminosäuren abgebaut, bevor sie in den Blutkreislauf gelangen. Über die Pfortader erreichen die Aminosäuren anschließend die Leber, die als zentrales Stoffwechselorgan den Blutaminosäuren-Spiegel reguliert.

Unter physiologischen Bedingungen liegt die Resorptionsrate von Nahrungseiweiß bei etwa 90-95 %, kann jedoch je nach Lebensmittelmatrix und Verarbeitung variieren. Tierische Proteine werden meist schneller und vollständiger aufgenommen, da sie besser zugänglich sind und nicht von unverdaulichen Zellstrukturen umschlossen werden. Pflanzliche Eiweiße müssen zunächst aus ihren Zellwänden freigesetzt werden, die aus unverdaulicher Zellulose und Hemizellulose bestehen. Dies kann die Geschwindigkeit der Verdauung leicht verlangsamen, ohne jedoch den ernährungsphysiologischen Wert pflanzlicher Proteine zu mindern.

Thermogene Wirkung von Eiweiß

Eiweiß besitzt den höchsten thermogenen Effekt aller Makronährstoffe. Das bedeutet: Der Körper verbraucht beim Verdauen und Verwerten von Eiweiß deutlich Energie.

• Fett: 2-4 %
• Kohlenhydrate: 4-7 %
• Proteine: 18-25 %

Diese Wärmebildung hält nach einer eiweißreichen Mahlzeit etwa doppelt so lange an wie nach kohlenhydrat- oder fettreichen Mahlzeiten gleicher Energie. Das spielt in Prävention und Therapie von Übergewicht eine wichtige Rolle. Empfehlenswert ist eine Makronährstoffverteilung von 50 % Kohlenhydrate, 30 % Fett, 20 % Proteine.

Stoffwechsel und Regulation

Proteine unterliegen einem kontinuierlichen Auf- und Abbau. Im Normalzustand ist beides ausgeglichen. Rund 300 g Eiweiß pro Tag werden im Körper umgesetzt. Davon stammen:

• 70-80 g aus der Nahrung,
• etwa 70 g aus körpereigenen Sekreten und abgeschilferten Zellen,
• nur sehr geringe Mengen werden ausgeschieden,
• der Rest wird recycelt.

Die Leber spielt eine zentrale Rolle im Eiweißstoffwechsel und steuert maßgeblich den Aminosäurespiegel im Blut. Nach der Aufnahme aus dem Darm gelangen Aminosäuren zunächst über die Pfortader zur Leber. Dort entscheidet das Organ – abhängig vom aktuellen Bedarf des Körpers – darüber, wie diese Aminosäuren genutzt werden. Ein Teil wird unmittelbar für die Synthese von Körpereiweißen benötigt, darunter Enzyme, Transportproteine oder strukturelle Proteine. Besonders wichtig ist die Produktion von Albumin, dem mengenmäßig bedeutendsten Transportprotein im Blut. Da Albumin ausschließlich in der Leber gebildet wird und seine Konzentration stark von der verfügbaren Aminosäuremenge abhängt, gilt der Albuminspiegel als verlässlicher Marker für die langfristige Eiweißversorgung.

In Situationen der Energienot – etwa bei langen Fastenperioden, unzureichender Kalorienzufuhr oder extremen körperlichen Belastungen – greift der Körper vermehrt auf Proteine als Energiereserve zurück. Da Muskeleiweiß den größten Proteinpool darstellt, führt dies zwangsläufig zum Abbau von Muskelmasse, was sich negativ auf Kraft, Leistungsfähigkeit und Stoffwechsel auswirkt.

Biologische Wertigkeit

Der Körper benötigt alle essentiellen Aminosäuren, um eigene Proteine  aufbauen zu können. Da er diese Aminosäuren nicht selbst bilden kann, müssen sie über die Nahrung aufgenommen werden. Entscheidend ist daher nicht nur, wie viel Eiweiß ein Lebensmittel enthält, sondern auch, welche Aminosäuren darin vorkommen und in welchem Verhältnis.

Jedes Nahrungseiweiß besitzt ein charakteristisches Aminosäureprofil. Die Aminosäure, die dabei im Verhältnis zum Bedarf am wenigsten vorhanden ist, nennt man limitierende Aminosäure. Sie wirkt wie ein Engpass: Ist eine essentielle Aminosäure zu gering vertreten, kann der Körper nur so viel Körpereiweiß aufbauen, bis diese Aminosäure verbraucht ist – egal, wie viele andere Aminosäuren noch vorhanden wären. Dieser Engpass bestimmt die biologische Wertigkeit eines Eiweißes.

Die biologische Wertigkeit gibt an, wie viele Gramm Körpereiweiß aus 100 g Nahrungseiweiß gebildet werden können. Tierische Proteine entsprechen in ihrem Aminosäuremuster häufig stärker dem menschlichen Bedarf und weisen daher oft eine höhere biologische Wertigkeit auf. Dennoch können pflanzliche Proteine – durch geschickte Kombinationen – diesen Wert erreichen oder sogar übertreffen. Ein klassisches Beispiel ist die Kombination Kartoffeln + Ei, die gemeinsam eine biologische Wertigkeit von 136 erreicht, obwohl beide Lebensmittel für sich allein niedriger liegen.

Biologische Wertigkeit verschiedener Eiweißquellen

Kombinationen

Überhöhte Zufuhr

Überschüssige Aminosäuren können nicht gespeichert werden. Die Leber baut sie daher ab, indem sie die stickstoffhaltigen Bestandteile über den Harnstoffzyklus in Harnstoff umwandelt – eine Substanz, die über die Nieren ausgeschieden wird. Die verbleibenden Kohlenstoffgerüste nutzt die Leber je nach Stoffwechsellage zur Energiegewinnung, zur Gluconeogenese (Glucosebildung) oder zur Synthese von Fettsäuren.

Außerdem kann es bei überhöhter Proteinzufuhr zu einer latenten metabolischen Azidose (Übersäuerung) mit gesteigerter Calciumausscheidung im Harn kommen, wodurch das Risiko für die Entstehung von calciumhaltigen Nierensteinen und Osteoporose ansteigt.

Möglicherweise verringert eine langfristige, überschüssige Proteinzufuhr auch die Empfindlichkeit der Körperzellen für Insulin, mit den Folgen eines Diabetes mellitus.

Da viele Menschen ihren Eiweißbedarf überwiegend über tierische Lebensmittel decken, steigt bei hoher Zufuhr auch die Aufnahme von gesättigten Fettsäuren, Purinen und Cholesterin – Faktoren, die mit verschiedenen Erkrankungen in Verbindung stehen.

Mangel

Ein Eiweißmangel entsteht meist zusammen mit einer zu geringen Energie- und Nährstoffzufuhr. Folgen sind u. a.:

• Gewichtsverlust, Abbau von Fett- und Muskelmasse
• Alopezie (Haarausfall)
• Muskelschwäche
• Infektanfälligkeit
• Wachstumsstörungen (bei Kindern)
• Steatosis hepatis (Fettleber)
• Kwashiorkor (Proteinmangelerkrankung)

In Industrienationen tritt ein echter Eiweißmangel selten auf.

Eiweißversorgung im Alter

Mit zunehmendem Lebensalter verändert sich der körpereigene Eiweißstoffwechsel deutlich. Bereits ab etwa 50 Jahren reagiert die Muskulatur weniger effizient auf zugeführte Proteine, und die Muskelmasse nimmt langsam ab. Ab 65 Jahren steigt das Risiko für eine altersbedingte Abnahme der Muskelkraft (Sarkopenie) spürbar an. Eine ausreichende Eiweißzufuhr ist daher entscheidend für den Erhalt der Mobilität, der Selbstständigkeit und der körperlichen Leistungsfähigkeit im Alltag.

Gleichzeitig führen im Alter häufig Faktoren wie Appetitverlust, Kau- und Schluckstörungen, eine insgesamt geringere Nahrungsmenge oder akute Erkrankungen dazu, dass die Eiweißaufnahme über normale Lebensmittel oft nicht ausreicht.

Um Muskelkraft, Immunfunktion und Regeneration zu unterstützen, empfehlen Fachgesellschaften für ältere Menschen eine tägliche Proteinzufuhr von 1,0-1,2 g/kg Körpergewicht, bei Erkrankungen oder Gewichtsverlust sogar bis zu 1,5 g/kg. Ebenso wichtig wie die Gesamtmenge ist die Verteilung über den Tag: Pro Mahlzeit sollten etwa 25-30 g hochwertiges Protein enthalten sein, um die Muskelproteinsynthese bestmöglich anzuregen.

Eine Möglichkeit, den Proteinbedarf im Alter sicher zu decken, bieten eiweißreiche Trinknahrungen. Sie liefern in kleiner Menge gut verdauliches, hochwertiges Eiweiß und eignen sich besonders dann, wenn der Appetit nachlässt oder normale Portionen nicht mehr vollständig verzehrt werden können.

Vorkommen

Eiweiß findet sich sowohl in tierischen als auch in pflanzlichen Lebensmitteln. Die Mengen und die Zusammensetzung der Aminosäuren unterscheiden sich jedoch deutlich zwischen den Quellen.

Fleisch
Fleisch gehört zu den klassisch eiweißreichen Lebensmitteln.

• Eiweißgehalt: ca. 18-23 g pro 100 g
• Besonders reich sind Hähnchen- und Putenbrust, Rindfleisch sowie Wild.
• Tierisches Eiweiß weist meist eine hohe biologische Wertigkeit auf und enthält alle essentiellen Aminosäuren in günstiger Zusammensetzung.

Fisch und Meeresfrüchte
Fisch liefert leicht verdauliches Eiweiß und zusätzlich wertvolle Omega-3-Fettsäuren sowie Jod.

• Eiweißgehalt: ca. 18-22 g pro 100 g
• Besonders hochwertig: Lachs, Thunfisch, Forelle, Kabeljau, Garnelen.

Eier
Eier gelten als eine der besten natürlichen Eiweißquellen.

• Eiweißgehalt: ca. 12-14 g pro 100 g (≈ 6-7 g pro Ei)
• Das Hühnerei dient als Referenz für die biologische Wertigkeit (BW = 100).

Milchprodukte
Milchprodukte enthalten je nach Fettgehalt und Verarbeitung verschiedene Eiweißmengen. Milchproteine (Casein, Molkenprotein/Whey) sind gut verdaulich und besitzen eine hohe biologische Wertigkeit.

• Milch: ca. 3-3,5 g/100 g
• Joghurt: 4-5 g/100 g
• Quark: 12-14 g/100 g
• Skyr/Griechischer Joghurt: 10-11 g/100 g
• Hartkäse (z. B. Parmesan): bis zu 35 g/100 g

Hülsenfrüchte
Eine zentrale pflanzliche Eiweißquelle. Hülsenfrüchte liefern zusätzlich Ballaststoffe, Vitamine und Mineralstoffe. Ihre biologische Wertigkeit ist einzeln betrachtet niedriger, kann aber durch Kombination mit Getreide (z. B. Bohnen + Mais, Linsen + Reis) deutlich gesteigert werden.

• Linsen: 23-26 g/100 g (trocken)
• Bohnen und Kichererbsen: 19-21 g/100 g (trocken)
• Sojabohnen: etwa 35-40 g/100 g (trocken)

Pflanzliche Eiweißquellen
Diese Lebensmittel sind besonders für vegetarische und vegane Ernährungsformen relevant.

• Nüsse und Samen: 15-25 g/100 g
• Quinoa: 13-15 g/100 g
• Haferflocken: 13 g/100 g
• Tofu/Tempeh: 10-20 g/100 g    

Zufuhr-Empfehlungen

Für sportlich aktive Menschen mit mehr als fünf Stunden Training pro Woche empfiehlt die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) eine Proteinzufuhr von 1,2-2,0 g/kg Körpergewicht pro Tag [1]. Präziser gesagt:

• Freizeitsportler: 1,0-1,2 g/kg
• Kraftsport/Muskelaufbau: 1,6-2,0 g/kg
• Ausdauer intensiv: 1,2-1,6 g/kg

BCAA für Sportler

Die verzweigtkettigen Aminosäuren Leucin, Isoleucin und Valin (BCAA; engl. branched chain amino acids) spielen eine besondere Rolle im Muskelstoffwechsel. Im Gegensatz zu anderen Aminosäuren werden sie direkt in der Muskulatur und nicht primär in der Leber verstoffwechselt. Dadurch stehen sie während des Trainings sofort als Energiequelle zur Verfügung. Gleichzeitig wirkt vor allem Leucin als starker Stimulator der Muskelproteinsynthese über den mTOR-Signalweg – ein Effekt, den keine andere Aminosäure in dieser Ausprägung besitzt.

Für Sportler gelten – abhängig von Körpergewicht und Trainingsumfang – 5 bis 10 g BCAA pro Trainingstag als sinnvoll. Die optimale Einnahme erfolgt 15-30 Minuten vor dem Training, um Ermüdung hinauszuzögern, oder innerhalb der ersten 30 Minuten nach dem Training, um Regeneration und Muskelaufbau effektiv zu unterstützen.

BCAA sind natürlicherweise in eiweißreichen Lebensmitteln enthalten, darunter Fleisch, Fisch, Eier, Milchprodukte, Hülsenfrüchte und Soja. Besonders hohe Mengen finden sich in Whey-Produkten: Eine typische Portion von 30 g liefert etwa 5-7 g BCAA. 

Literatur

1. König D et al: Proteinzufuhr im Sport. Position der Arbeitsgruppe Sporternährung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE). Ernährungs Umschau International. 2020;7.
2. Bauer J, Biolo G, Cederholm T et al.: Evidence-based recommendations for optimal protein intake in older people: a position paper of the PROT-AGE Study Group. J Am Med Dir Assoc. 2013;14(8):542-559. doi: 10.1016/j.jamda.2013.05.021.
3. Deutz NEP, Bauer JM, Barazzoni R et al.: Protein intake and exercise for optimal muscle function with aging: recommendations from the ESPEN Expert Group. Clin Nutr. 2014;33(6):929-936. doi: 10.1016/j.clnu.2014.04.007.
4. Wolfe RR: The role of dietary protein in optimizing muscle mass, function and health outcomes in older individuals. British Journal of Nutrition (2012), 108, S88-S93. doi:10.1017/S0007114512002590.