Pflanzliche Proteine oder tierische Proteine für Muskelwachstum

Forscher aus Maastricht verglichen den Effekt von pflanzlichen Proteinen und tierischen Proteinen auf Muskelwachstum. Inwieweit stimmt die Annahme, dass tierische Proteine mehr Ergebnis liefern?

Review Body&Fit Vegan Perfection

Drei Wochen zuvor stand eine Dose Protein im Büro auf mich wartend bereit. Immer schön natürlich. "Schokolade war doch dein Geschmack, oder?" Nein, das ist ungefähr der letzte Geschmack, den ich selbst kaufen würde, aber einem geschenkten Gaul schaut man nicht ins Maul.

Also ran an die "veganen Proteine". Soweit ich mich erinnern kann, eine persönliche Premiere. Als Fleischesser gab es dafür nie Anlass. Es gibt die nötigen Diskussionen darüber, aber im Allgemeinen wird angenommen, dass tierische Proteine zu mehr Muskelmasse führen als pflanzliche Proteine. Persönliche Favoriten waren daher immer Whey und Casein, um so von den Effekten schneller und langsamer Proteine zu profitieren.

Milchproteine und Tierleid

Wegen dieser Vorliebe für Proteine aus Milch habe ich mich moralisch nie wirklich belastet gefühlt. Obwohl sie unter "tierische" Proteine fallen, fühle ich eher, dass ich aus Sicht von Tierleid und Umwelt weniger Fleisch essen sollte. Aber das ist nicht wirklich berechtigt, eher so eine kleine Lüge, die ich mir selbst erzähle, damit ich mich wegen meines Post-Workout-Shakes und Brinta am Morgen nicht mies fühle.

Ich ignoriere dann das Tierleid, das mit der Milchindustrie einhergeht. Kälber, die direkt von der Mutter weggenommen werden. Kühe, die ein ganzes Leben auf Beton stehen. Außerdem ein viel kürzeres Leben als in der Natur, denn bei niedrigerer Milchproduktion gehen sie zur Schlachtung. Das gilt übrigens auch für die Kälbchen, die das Pech haben, als Stier geboren zu werden. Für sie gilt: mästen und zum Schlachthof für Kalbfleisch.

Nun könntest du darauf hinweisen, dass Whey, oder Molke, ein Nebenprodukt der Käseproduktion ist. "Wenn es ohnehin bei der Käseproduktion entsteht, ist es schade, es nicht zu verwenden". Für Casein gilt, dass es aus dem Käsebruch gewonnen wird, der sonst zu Käse geformt wird.

Milchproteine und Umwelt

Solange ich also Fleisch esse, finde ich es berechtigt oder unberechtigt immer noch ein wenig seltsam, wohl Milchprodukte zu meiden. Brinta mit Wasser ist außerdem kaum in Worte zu fassen ekelhaft.

Der Umweltaspekt wiegt in dieser persönlichen Hinsicht für mich etwas schwerer. Proteine aus Milchprodukten belasten die Umwelt stärker als pflanzliche Proteine. Das gilt übrigens auch für Proteine aus Fleisch.

Vom Fleisch loszukommen finde ich ziemlich schwierig. Geht es jedoch um Geschmack, muss es keinen Unterschied zwischen tierischen und pflanzlichen Proteinen in Pulverform geben. Der einzige Grund, sich also für die weniger umweltfreundliche Option zu entscheiden, ist der Gedanke, dass sie meinem Körper mehr Muskelmasse hinzufügt. Lange Zeit war das Grund genug. Muskulöser werden zu wollen, ist schließlich der Grund, warum ich Proteinpulver verwende.

Jetzt, da ich jedoch etwas älter werde, frage ich mich immer häufiger, wie ich solche Abwägungen später rechtfertigen kann. Zum Beispiel gegenüber meinen Enkelinnen.

Pflanzliche Proteine

Das Timing war in dieser Hinsicht also perfekt. Dadurch, dass es mir buchstäblich unter die Nase geschoben wurde, hätte die Hürde nicht niedriger sein können. Aber bevor ich das Review schreiben konnte, musste ich mich stärker in pflanzliche Proteine im Allgemeinen vertiefen. Das Review werde ich separat veröffentlichen.

Also zuerst einmal eintauchen in die Frage, inwieweit pflanzliche Proteine beim Muskelaufbau "inferior" gegenüber tierischen Proteinen sind. Dafür werde ich dankbar die Arbeit von Forschern des UMC Maastricht nutzen, die im vergangenen Jahr veröffentlicht wurde [1]. Sie verglichen verschiedene Arten Proteinpulver von mehreren Herstellern, darunter einige niederländische. Ihr Ziel war es, beurteilen zu können, ob und inwieweit pflanzliche Proteine weniger Muskelwachstum stimulieren als tierische Proteine.

Proteinkonzentration in Proteinpulver

Zuerst müssen wir dabei zwischen Protein und Proteinpulver unterscheiden. Ein Proteinpulver wird nämlich keine 100% Proteine enthalten. Abhängig vom Produktionsprozess kann dies ein niedriger oder hoher Prozentsatz sein. Whey-Konzentrat enthält zum Beispiel bis zu 80% Whey, neben Laktose (Kohlenhydraten) und Fetten. Whey-Isolat enthält bis zu 90% Whey, weil es weiter gereinigt ist und weniger Laktose und Fette enthält.

Für die Studie aus Maastricht wurden alle Proteine in Isolatform angeboten. In den untenstehenden Ergebnissen fällt daher unter anderem auf, dass das Whey-Isolat in den verschiedenen Proben 72 bis 84 Prozent betrug. Also niedriger, als du erwarten würdest. Die Pulver mit Proteinen aus Erbsen, braunem Reis, Weizen und Kartoffel zeigten eine vergleichbare Konzentration. Das galt im Durchschnitt auch für Soja, auch wenn die Unterschiede zwischen den verschiedenen Proben größer waren (61 bis 91 Prozent). Die Pulver mit Proteinen aus Hafer, Hanf, Lupine und Mais zeigten deutlich niedrigere Konzentrationen. Das galt übrigens auch für das Pulver mit Proteinen aus Eiern.

Eine schöne Ergänzung aus Maastricht ist der Vergleich mit einem Proteinpulver, das aus einem gefriergetrockneten Homo-erectus-Steak gewonnen wurde (schwarzer Balken).

Was sagen diese Zahlen? Erstens, dass es Unterschiede in den Konzentrationen von Pulvern mit Proteinen aus derselben Quelle gibt. Die Proteinkonzentration hat nicht nur mit inhärenten Eigenschaften der Quelle zu tun, wie Laktosereste in Whey, sondern auch mit dem Produktionsprozess. Letzteres sagt also nicht unbedingt etwas über die Qualität der Proteine in der Quelle selbst aus.

Unter Berücksichtigung dessen können wir hier schließen, dass Pulver mit Proteinen aus mehreren pflanzlichen Quellen vergleichbare Proteinkonzentrationen enthalten wie solche aus tierischen Quellen.

Preis/Qualität

Übrigens muss es nicht direkt ein Problem sein, wenn ein Pulver eine etwas niedrigere Proteinkonzentration enthält. Du kannst einfach mehr davon einnehmen. In dieser Hinsicht ist es eine Frage des höheren Preises für größere Dosierungen gegenüber dem möglicherweise höheren Preis stärker gereinigter Pulver.

Natürlich musst du berücksichtigen, welchen Nährwert der übrige Teil enthält. Eine niedrigere Proteinkonzentration in Whey-Pulver bedeutet zum Beispiel eine höhere Konzentration an Kohlenhydraten und Fetten. Diese niedrigere Proteinkonzentration mit einer höheren Dosierung zu kompensieren, sorgt für noch mehr Kohlenhydrate und Fette. Das muss in deine Ernährung passen.

Konzentration essenzieller Aminosäuren

Wie du siehst, macht die Proteinkonzentration im Pulver viele pflanzliche Quellen nicht unbedingt minderwertig. Diese Qualität des Proteins selbst und nicht dessen Konzentration im Pulver beurteilen wir vor allem anhand der Aminosäuren in diesem Protein. Muskelwachstum ist schließlich das Bilden von Proteinen (Proteinsynthese) in den Muskeln aus verfügbaren Aminosäuren aus der Ernährung.

Proteine sind wegen der Aminosäuren wichtig, die sie enthalten. Manche Aminosäuren sind für Muskelwachstum wichtiger als andere. So unterscheiden wir unter anderem essenzielle und nicht essenzielle Aminosäuren. Essenzielle Aminosäuren sind die Aminosäuren, die unser Körper nicht selbst herstellen kann und die daher aus der Ernährung gewonnen werden müssen.

Die Forscher aus Maastricht verweisen in diesem Zusammenhang auf Studien, die darauf hinweisen, dass von den Aminosäuren vor allem die essenziellen wichtig sind, um die Proteinsynthese nach einer Mahlzeit zu stimulieren [2,3]. Bis ein Plateau erreicht wird, gibt es laut einer Studie aus 2005 einen Zusammenhang zwischen der aufgenommenen Menge essenzieller Aminosäuren und diesem Muskelwachstum nach einer Mahlzeit [4]. Unten siehst du die Konzentration essenzieller Aminosäuren in den getesteten Pulvern mit Proteinen aus verschiedenen Quellen.

Das obenstehende Bild macht bereits klarer, warum tierische Proteine oft bevorzugt werden, wenn es um Erhalt und Wachstum von Muskeln geht. Die gestrichelte Linie ist der Prozentsatz essenzieller Aminosäuren, den deine tägliche Proteinaufnahme laut Weltgesundheitsorganisation enthalten sollte. Alle tierischen Proteine liegen deutlich darüber, aber das gilt nur für die Hälfte der getesteten pflanzlichen Proteine.

BCAA's in pflanzlichem Protein vs. tierischem Protein

Aber auch innerhalb dieser essenziellen Aminosäuren kannst du spezifische Aminosäuren benennen, die beim Muskelwachstum eine wichtige Rolle spielen. Wie die BCAA's: Leucin, Isoleucin und Valin.

Wir können oben sehen, dass von den pflanzlichen Proteinen nur Kartoffelprotein alle BCAA's in der empfohlenen Menge enthält. Wieder gilt, dass alle tierischen Proteine die empfohlenen Mengen für alle drei BCAA's erfüllen.

Allerdings fällt auch auf, dass Proteine aus Mais gerade die höchste Leucinkonzentration aller Proteine enthalten, einschließlich der tierischen. Ausgerechnet Leucin wird oft als wichtigste Aminosäure genannt. Im schwarzen Balken kannst du nämlich auch sehen, dass in menschlicher Muskelmasse Leucin von den drei BCAA's in der höchsten Konzentration vorkommt.

Beim Blick auf die übrigen essenziellen Aminosäuren (rechts dargestellt) ist ein vergleichbares Bild zu sehen. Die tierischen Proteine enthalten alle separaten essenziellen Aminosäuren in ausreichendem Maß, mit einer einzigen Ausnahme: Whey, das bei Phenylalanin niedrig abschneidet.

Proteine kombinieren

Obwohl es pflanzliche Proteine gibt, die genug essenzielle Aminosäuren enthalten, gibt es nur eines, das alle einzelnen essenziellen Aminosäuren enthält. In den anderen Fällen sehen wir, dass es große Defizite bei spezifischen essenziellen Aminosäuren geben kann.

Über diese eine Ausnahme, Kartoffelprotein, werde ich demnächst einen separaten Artikel schreiben. Die Forscher aus Maastricht weisen darauf hin, dass noch keine Studie durchgeführt wurde, die zeigt, dass zum Beispiel 25 Gramm Kartoffelprotein zu demselben Muskelwachstum führen wie gezeigte Ergebnisse mit 25 Gramm Whey. Mein Artikel wird auf die Frage eingehen, warum es diese Studien noch nicht gibt und warum wir Kartoffelprotein nicht in jedem Regal mit pflanzlichen Proteinen sehen.

Pflanzliche Proteine kombinieren

Das bedeutet nicht, dass die anderen pflanzlichen Proteine nicht für Muskelwachstum geeignet sind. Du kannst nämlich verschiedene Quellen mischen, um dennoch genug von den einzelnen essenziellen Aminosäuren aufzunehmen. Genau das empfehlen die Forscher. Damit bist du aber noch nicht bei einem vergleichbar günstigen Aminosäureprofil wie bei tierischen Proteinen.

Mit Proteinen aus Erbsen bekommst du zum Beispiel alle essenziellen Aminosäuren mit Ausnahme von Methionin, Valin und Isoleucin. Angenommen, du kombinierst dies mit Proteinen aus braunem Reis, der gerade viel Methionin enthält, dann könntest du dieses Defizit so kompensieren. Das Ärgerliche ist jedoch, dass alle pflanzlichen Quellen, wiederum mit Ausnahme von Kartoffel, zu wenig Valin enthalten. Auch Leucindefizite kommen in vielen Fällen vor.

Solche Kombinationen sorgen dafür, dass du die Dosierung pflanzlicher Proteine im Vergleich zu tierischen Proteinen relativ weniger erhöhen musst. Das Defizit an Methionin in Erbsenprotein ist so groß, dass du viermal so viel Protein aufnehmen müsstest wie zum Beispiel aus Whey. Durch die Kombination mit braunem Reisprotein ist dieses Defizit schon fast aufgehoben, während die Defizite bei Valin und Isoleucin bereits klein waren. Dann sprichst du über eine höhere Dosierung von vielleicht 10 bis 20 Prozent statt 400 Prozent.

Unten siehst du, wie viel tatsächliches Protein du pro Quelle brauchst, um auf dieselbe Menge Leucin (2,7 Gramm) und essenzielle Aminosäuren (10,9 Gramm) zu kommen wie in 25 Gramm Whey.  Unter "amount of raw protein" siehst du, wie viel Pulver du brauchst, um effektiv die Proteinmenge aufzunehmen, die unter "amount of protein" genannt wird.

Höhere Dosierung pflanzlicher Proteine nicht immer ausreichend

Aber auch wenn du theoretisch die richtige Kombination machst, weißt du nicht sicher, ob du dieselbe Stimulation des Muskelwachstums erreichst wie mit tierischen Proteinen. Die Forscher verweisen in diesem Zusammenhang auf Studien, die zeigten, dass die Proteinsynthese nach der Einnahme von Soja- und Weizenproteinen niedriger ist als nach der Einnahme von Milchproteinen [5-8]. Die Verdoppelung der Dosierung von Sojaproteinen von 20 auf 40 Gramm machte in einer dieser Studien keinen Unterschied [7].

In einer anderen Studie wurde der Effekt auf Proteinsynthese zwischen Weizenproteinen und Whey verglichen [8]. Um auf dieselbe Leucinmenge zu kommen wie in 35 Gramm Whey, waren dafür 60 Gramm Weizenprotein nötig. Das führte tatsächlich zu einer signifikanten Stimulation des Muskelwachstums.

Pflanzliche Proteine mit tierischen Proteinen kombinieren

Um zu vermeiden, dass du zwei- bis viermal so viele pflanzliche Proteine wie tierische Proteine essen musst, könntest du auch mit tierischen Proteinen kombinieren. Das erscheint den Forschern aus Maastricht jedenfalls praktischer. Eine Kombination von 50-50 pflanzlichen und tierischen Proteinen würde in den meisten Fällen für die richtigen Mengen essenzieller Aminosäuren sorgen, mit einer Dosierung, die nur 5 bis 40 Prozent höher liegt.

In der Theorie sollte dies ausreichend für die Stimulation der Proteinsynthese sein. In Studien wurde dies bisher jedoch nur mit der Kombination aus 75% tierischem Protein (50% Whey, 25% Casein) und 25% pflanzlichen Proteinen gezeigt [9-12].

Für Veganer ist so eine Kombination keine Option. Aber für Menschen wie mich, die etwas verantwortungsvoller an ihren Muskeln arbeiten wollen, kann es eine Option sein.

Aufnahmegeschwindigkeit von Aminosäuren

Die Menge und Art der Aminosäuren sind jedoch nicht die einzigen wichtigen Faktoren für Muskelwachstum. Das Maß und die Geschwindigkeit, mit der diese Aminosäuren in den Blutkreislauf aufgenommen werden, spielt ebenfalls eine wichtige Rolle für den Beitrag zum Muskelwachstum. Es ist schön, dass die Forscher hier auf die Menge an Aminosäuren in den verschiedenen Proteinen schauen, aber diese haben erst Wirkung, wenn sie auch an der gewünschten Stelle in deinem Körper ankommen. Die Geschwindigkeit, mit der das geschieht, und wie lange die Verfügbarkeit von Aminosäuren erhöht bleibt, hat anschließend ebenfalls Folgen für deine Muskelmasse. "Muskelwachstum" ist das Nettoergebnis aus dem Abbau von Proteinen in den Muskeln und deren Aufbau. In einem früheren Artikel über schnelle vs. langsame Proteine behandelte ich Forschung, aus der hervorging, dass das schnelle Whey-Protein Muskelwachstum förderte, indem es vor allem den Aufbau von Proteinen erhöhte. Das langsamere Casein schien vor allem positiv zu wirken, indem es den Abbau dieser Proteine verlangsamte.

Schnelle vs. langsame Proteine

"Schnell" und "langsam" wurde in diesem Fall bestimmt, indem spezifisch auf die Geschwindigkeit geschaut wurde, mit der das Leucin im aufgenommenen Protein in den Blutkreislauf aufgenommen wurde.  Whey (Dreiecke) führte schnell zu einem hohen Peak, während Casein zu einem weniger hohen Peak führte, die Erhöhung aber länger aufrechterhielt. Das kannst du in der Grafik hier unten sehen.

Sowohl schnelle als auch langsame Proteine leisten also einen positiven Beitrag, wenn auch auf unterschiedliche Weise. In der Praxis bevorzugen Athleten häufig schnelle Proteine nach einem Training und langsame Proteine zum Beispiel vor dem Schlafengehen.

Schnelles Soja

Casein und Whey stammen beide aus Milch und unterscheiden sich dennoch stark in der Aufnahmegeschwindigkeit. Auch unter den pflanzlichen Quellen können diese Unterschiede groß sein. Die ideale Rolle beim Muskelwachstum könntest du also auch anhand der spezifischen Aufnahmegeschwindigkeit eines pflanzlichen Proteins bestimmen.

Soja wird zum Beispiel als schnelles Protein betrachtet. Das sorgte in einer Studie übrigens nicht dafür, dass dieselbe Proteinsynthese erreicht wurde wie mit Whey, nach einem Training und in Ruhe [15]. Die Forscher vermuteten, dass dies durch die geringere Menge Leucin in Soja kam.

Es gibt jedoch auch Studien, in denen kein Unterschied im Effekt auf fettfreie Muskelmasse zwischen Whey und Soja gesehen wurde. In einer Studie wurde dies leider mit untrainierten Menschen getestet, die ein Trainingsprogramm über 6 Wochen erhielten [16]. Diese 27 Menschen (18 Frauen und 19 Männer, 18-37 Jahre) bekamen pro Tag 1,2 Gramm Protein pro Kilo Körpergewicht. Etwas weniger als das Doppelte des empfohlenen Minimums der Weltgesundheitsorganisation.

Begrenzte Aufnahme pflanzlicher Proteine

Schnell oder langsam, du gehst dann davon aus, dass die Aminosäuren im Blutkreislauf ankommen und so für Muskelzellen verfügbar werden. Es gibt Studien, die gezeigt haben, dass Aminosäuren aus pflanzlichen Proteinen in geringerem Maß vom Körper aufgenommen werden, etwa Proteine aus Soja und Weizen. Diese verminderte Aufnahme wird möglicherweise teilweise durch die genannten Defizite bei spezifischen Aminosäuren erklärt [13]. Auch dieses Problem sollte also durch die richtige Mischung pflanzlicher Proteine begrenzt werden können [13]. Andere Lösungen sind die Anreicherung der pflanzlichen Proteine mit spezifischen Aminosäuren, die sie von Natur aus in geringerem Maß besitzen. Auch hier gilt wieder, dass weitere Forschung die Wirkung solcher Lösungen bestätigen muss.

Stoffe, die die Aufnahme pflanzlicher Proteine begrenzen

Pflanzliche Proteinquellen können auch häufiger Stoffe enthalten, die die Aufnahme von Proteinen begrenzen. Sojabohnen, Kidneybohnen und andere Hülsenfrüchte können viele Trypsin-Inhibitoren enthalten. Das sind Stoffe, die die Wirkung von Trypsin begrenzen. Trypsin ist ein Enzym im Dünndarm, das Proteine aus Nahrung in kleinere Ketten von Aminosäuren abbaut (Hydrolyse). Andere Enzyme sorgen anschließend für weitere Hydrolyse, wodurch die Aminosäuren in den Blutkreislauf aufgenommen werden können. In Studien an Ratten und Schweinen senkten solche trypsinhemmenden Stoffe die Aufnahme von Aminosäuren aus pflanzlichen Proteinen um ganze 50% [14].

Scores für die Aufnehmbarkeit verschiedener Proteine

Um eine einigermaßen einfache Bewertung dafür zu machen, in welchem Maß Proteine aus verschiedenen Quellen vom Körper aufgenommen werden, kannst du seit 2011 den Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS) nutzen [17]. Tierische Proteine schneiden hier im Allgemeinen besser ab als pflanzliche Proteine, wenn es um gute Verdaulichkeit geht. Dabei musst du natürlich zwischen der rohen Quelle und einem Proteinpulver unterscheiden. Die Verarbeitung zu Pulver, stärker noch jede Verarbeitung einschließlich Kochen, kann die Aufnehmbarkeit beeinflussen. Je nach Verarbeitungsprozess können die genannten Trypsinhemmer zum Beispiel stark reduziert werden. 

Fazit:

Sind pflanzliche Proteine also weniger erfolgreich bei Muskelerhalt und Muskelwachstum als tierische Proteine?

Im Allgemeinen: Ja.

Wenn du nicht genau beurteilst, welche pflanzlichen Proteine du aufnimmst, besteht trotz ausreichender Proteinaufnahme eine große Chance, dass "Defizite" bei wichtigen Aminosäuren entstehen. Bei tierischen Proteinen ist diese Chance fast nicht vorhanden, "fast" wegen des kleinen Defizits von Whey bei Phenylalanin.

In der Studie aus Maastricht wurde häufig auf empfohlene Mengen spezifischer Aminosäuren verwiesen. Dies basiert auf der Empfehlung unter anderem der Weltgesundheitsorganisation. Diese Empfehlung gilt für normales Muskelwachstum und normalen Muskelerhalt. Fitnessfans, die gern überdurchschnittlich muskulös sein wollen, können einen höheren Bedarf haben. In beiden Fällen tust du gut daran zu berechnen, welche angepassten Dosierungen nötig sind, wenn du dasselbe erreichen willst wie mit derselben Dosierung tierischer Proteine.

Referenzen

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3. Essential amino acids are primarily responsible for the amino acid stimulation of muscle protein anabolism in healthy elderly adults.
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