Biologische Wertigkeit

Die biologische Wertigkeit der Proteine eines Lebensmittels ist ein Maß dafür, mit welcher Effizienz diese in körpereigene Proteine umgesetzt werden können, und damit eine Möglichkeit, die Wertigkeit von Proteinen festzulegen. Je ähnlicher die Nahrungsproteine den Körperproteinen in ihrer Aminosäuren-Zusammensetzung sind, desto geringer ist der Aufwand des Körpers für die Umsetzung. Besondere Bedeutung kommt hierbei dem Gehalt an essentiellen Aminosäuren zu. Als Referenzwert dient Vollei, dessen biologische Wertigkeit als 100 oder 1 (100 %) definiert wurde. Vollei war zur Zeit der Definitionsfestlegung die Proteinquelle mit der höchsten bekannten biologischen Wertigkeit.

Das Konzept der biologischen Wertigkeit wurde vom deutschen Ernährungswissenschaftler Karl Thomas (1883–1969) auf Anregung von Max Rubner entwickelt.

Definition

Die Methode der biologischen Wertigkeit von Thomas wurde von Mitchell 1924 vervollständigt und ist, um Verwechslungen mit anderen Methoden zur Ermittlung der biologischen Wertigkeit zu vermeiden, auch als klassische biologische Wertigkeit bezeichnet und bekannt geworden. Die Definition zur Berechnung der klassischen biologischen Wertigkeit gibt in vereinfachter Form die folgende Formel wieder:

Biologische Wertigkeit = retinierter Stickstoff / absorbierter Stickstoff x 100<ref name=":0">Klassische Biologische Wertigkeit - Definition, Berechnung und Bedeutung: Biologische Wertigkeit</ref>

In dieser Formel fehlt allerdings noch ein Korrekturfaktor, da Eiprotein als Referenz mit einer biologischen Wertigkeit von 100 verwendet wird.<ref name=":0" /> Ansonsten wäre eine biologische Wertigkeit größer als 100 nicht möglich, da nicht mehr Stickstoff retiniert werden kann, als aufgenommen worden ist.

Wird ein Nahrungsprotein besser als Eiprotein vom Körper verwertet, hat es eine biologische Wertigkeit mit einem Wert über 100. Wird dagegen ein Protein schlechter als Eiprotein vom Körper verwertet, liegt die biologische Wertigkeit dieses Proteins unter 100. Je höher die biologische Wertigkeit eines Nahrungsproteins ist, desto niedriger ist die Bedarfsmenge. Um den Proteinbedarf mit Proteinen aus Vollei zu decken, ist z. B. eine tägliche Mindestmenge von 0,5 g pro Kilogramm magerem Körpergewicht erforderlich. Mit zunehmender biologischer Wertigkeit sinkt die für das Eiweißgleichgewicht erforderliche Zufuhr; z. B. bei 136 für 65 % Kartoffel(-protein) mit 35 % Ei(-protein) auf unter 0,4 g/kg.

Durch geschickte Kombination können Nahrungsmittel mit einer relativ geringen biologischen Wertigkeit zu einer biologisch hochwertigen Mahlzeit werden, da sich die Aminosäurezusammensetzungen der jeweiligen Proteine ergänzen und es somit zu einer Aufwertung kommt. Viele traditionelle Speisenzusammenstellungen implizieren eine Ergänzungswirkung (siehe Kombinationsbeispiele). Tierisches Protein ist meist besser verwertbar als pflanzliches Protein, da dessen Aminosäurenzusammensetzung derjenigen des menscheneigenen Proteins ähnlicher ist.

„Höherwertig“ ist dabei nicht automatisch mit „wertvoller“ oder „vollwertiger“ gleichzusetzen, da der gesundheitliche Wert eines Lebensmittels von zahlreichen weiteren Faktoren abhängt, z. B. dem Gehalt an Vitaminen, Mineralstoffen, der Art und Menge der enthaltenen Fette, Kohlenhydrate, Ballaststoffe, sekundären Pflanzenstoffe, Belastung durch anthropogene Giftstoffe (z. B. Pestizide, vgl. Ökologische Landwirtschaft) u. a. m. Das Adjektiv „hochwertig“ bringt zum Ausdruck, dass eine geringere, an die essenziellen Bedürfnisse angeglichene Menge pflanzlichen Proteins schon reicht, den Bedarf des Körpers zu decken.

Beispiele

Lebensmittel	Biologische Wertigkeit
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Vollei (Referenzwert)	100
Soja	96<ref name="1972bv">[Soybeans: Chemistry and Technology (copyright 1972) (b) Synder HE, Kwon TW. Soybean Utilization. Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1987]</ref>
Thunfisch	92
Sojamilch	91<ref name="1972bv"/>
Buchweizen	≥ 90<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur\|f}}{{#if:	{{#if: Vorlage:Cite book/ParamBool	Vorlage:Toter Link/archivebot	Vorlage:Webarchiv/archiv-bot }} }}{{#invoke:TemplatePar\|check	all = title=	opt = vauthors= author= author1= authorlink= author-link= author-link1= author1-link= author2= author3= author4= author5= author6= author7= author8= author9= editor= last= first= last1= first1= last2= first2= last3= first3= last4= first4= last5= first5= last6= first6= last7= first7= last8= first8= last9= first9= last10= first10= last11= first11= last12= first12= last13= first13= last14= first14= last15= first15= others= script-title= trans-title= date= year= volume= issue= number= series= page= pages= at= issn= arxiv= bibcode= doi= pmid= pmc= jstor= oclc= id= url= url-status= format= access-date= archive-date= archive-url= archivebot= offline= location= publisher= language= quote= work= journal= newspaper= magazine= periodical= name-list-style= url-access= doi-access= display-authors= via= s2cid= mr= type= citeseerx= accessdate= archivedate= archiveurl= coauthors= month= day= last16= first16= last17= first17= last18= first18= last19= first19= last20= first20= last21= first21= last22= first22= last23= first23= last24= first24= last25= first25= last26= first26= last27= first27= last28= first28= last29= first29= last30= first30= last31= first31=	cat = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Cite journal	errNS = 0	template = Vorlage:Cite journal	format = @@@	preview = 1 }}Vorlage:Cite book/URL{{#if: \| Vorlage:Cite book/Meldung }}{{#if: \| Vorlage:Cite book/Meldung }}{{#if: Qualitas Plantarum Plant Foods for Human Nutrition	Vorlage:Cite book/Meldung }}{{#if: Vorlage:Cite book/ParamBool	Vorlage:Cite book/Meldung }}{{#if: Vorlage:Cite book/ParamBool	Vorlage:Cite book/Meldung }}{{#if: Vorlage:Cite book/ParamBool	Vorlage:Cite book/Meldung }}{{#if: Vorlage:Cite book/ParamBool	Vorlage:Cite book/Meldung }}{{#if: Vorlage:Cite book/ParamBool	Vorlage:Cite book/Meldung }}{{#if: Vorlage:Cite book/ParamBool	Vorlage:Cite book/Meldung }}Vorlage:Cite book/Meldung2{{#ifexpr: 0{{#ifeq:BO\|^^\|\|+1}}{{#ifeq:^^\|^^\|\|+1}}{{#ifeq:^^\|^^\|\|+1}}{{#ifeq:^^\|^^\|\|+1}} > 1	Vorlage:Cite book/Meldung }}</ref>
Kuhmilch	88
Edamer Käse	85
Quinoa	83<ref name="PMID1546052">J. Ruales, B. M. Nair: Nutritional quality of the protein in quinoa (Chenopodium quinoa, Willd) seeds. In: Plant Foods for Human Nutrition Band 42, Nummer 1, Januar 1992, S. 1–11, {{#invoke:URIutil\|{{#ifeq:1\|1\|linkISSN\|targetISSN}}\|0921-9668\|0}}{{#ifeq:1\|0\|[!] }}{{#ifeq:0\|1	{{#switch:00	11= (print/online)	10= (print)	01= (online) }} }}{{#ifeq:0\|0	0	isISSNvalid\|1=0921-9668}}		failure\|ISSN ungültig}}}}}} }}. PMID 1546052.</ref>
Reis	83<ref name="intensivecaremedicine">Jolliet, P. "Enteral nutrition in intensive care patients: a practical approach." Intensive Care Medicine (1998).</ref>
Roggenmehl (82 % Ausmahlung)	76–83
Rindfleisch	80<ref name="bestsource" />
Casein	77<ref name="bestsource" />
Kartoffeln	76<ref>gesundheit.gv.at - Lexikon medizinischer Begriffe: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20161115035426	*	Vorlage:Webarchiv/Wartung/Stern{{#if: Biologische Wertigkeit \| {{#invoke:WLink\|getEscapedTitle\|Biologische Wertigkeit}} \| {{#invoke:Webarchiv\|getdomain\|https://www.gesundheit.gv.at/Portal.Node/ghp/public/content/lexikon/b/biologische-wertigkeit.html}} }} (Archivversionen)	20161115035426}}	{{#if:	}}Vorlage:Webarchiv/Wartung/DatumDer Wert des Parameters `{{#if: wayback \| wayback \| Datum }}` muss ein gültiger Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS sein!	{{#invoke:WLink\|getEscapedTitle\|Biologische Wertigkeit}} \| {{#invoke:Webarchiv\|getdomain\|https://www.gesundheit.gv.at/Portal.Node/ghp/public/content/lexikon/b/biologische-wertigkeit.html}} }}] {{#ifeq: \| [] \| [ \| ( }}Memento{{#if: {{#if: \| {{{archiv-bot}}} \| }} \| des Vorlage:Referrer }} vom {{#time: j. 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Bohnen	72
Mais	72
Hafer	60
Linsen	60<ref>{{#if:\|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate\|Execute}}\|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}\| \|}}}}{{#if:\|{{{autor}}}: }}{{#if:\|{{#if:Biologische Wertigkeit von Proteinen: Definition & Erklärung\|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle\|archivURL\|1={{#invoke:URLutil\|getNormalized\|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle\|TitelFormat\|titel=Biologische Wertigkeit von Proteinen: Definition & Erklärung}}]{{#if:\| ({{{format}}})}}{{#if:\| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle\|Endpunkt\|titel={{{titelerg}}}}}}}}}\|{{#if:https://www.akademie-sport-gesundheit.de/lexikon/biologische-wertigkeit.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Biologische Wertigkeit von Proteinen: Definition & Erklärung}}}}\|[{{#invoke:URLutil\|getNormalized\|1=https://www.akademie-sport-gesundheit.de/lexikon/biologische-wertigkeit.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle\|TitelFormat\|titel={{#invoke:WLink\|getEscapedTitle\|1=Biologische Wertigkeit von Proteinen: Definition & Erklärung}}}}]}}{{#if:\| ({{{format}}}{{#if:{{#if: 2021-11-24 \| {{#if:{{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}	1}}}}	)	de	1}}}}\| ;	{{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle\|Endpunkt\|titel={{{titelerg}}}}}}}}}}}{{#if:https://www.akademie-sport-gesundheit.de/lexikon/biologische-wertigkeit.html%7C{{#if:{{#invoke:URLutil%7CisResourceURL%7C1=https://www.akademie-sport-gesundheit.de/lexikon/biologische-wertigkeit.html}}	URL ungültig}}}}{{#if:Biologische Wertigkeit von Proteinen: Definition & Erklärung\|{{#if:{{#invoke:WLink\|isValidLinktext\|1=Biologische Wertigkeit von Proteinen: Definition & Erklärung\|lines=0}}	Linktext ungültig}}}}{{#if: \| In: {{#invoke:Vorlage:Internetquelle\|TitelFormat\|titel={{{werk}}}}}}}{{#if: \| {{{hrsg}}}{{#if: \|,\|{{#if: 2021-11-24 \| {{#if:{{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}\|;\|,}}}}}}}}{{#if: \| {{#if:{{#invoke:DateTime\|format\|{{{datum}}}\|noerror=1}}	format\|{{{datum}}}\|T._Monat JJJJ}}	failure\|1=Fehler bei Vorlage:Internetquelle, `datum={{{datum}}}`\|class=Zitationswartung}} }}{{#if: \|,\|{{#if: 2021-11-24 \| {{#if:{{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}\|;\|,}}}}}}}}{{#if: \| S. {{{seiten}}}{{#if: \|,\|{{#if: 2021-11-24 \| {{#if:{{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}\|;\|,}}}}}}}}{{#if: {{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}\| {{#if:\|{{#if:\|archiviert\|ehemals}}\|{{#if:\|Archiviert\|Ehemals}}}} {{#if:\|vom\|im}} Vorlage:Referrer{{#if:{{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}\| (nicht mehr online verfügbar)}}{{#if: \| am {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate\|Execute}}\|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}\|{{{archiv-datum}}}{{#if:366212	;}}}}{{#if: 2021-11-24\| {{#if:{{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}\|abgerufen\|Abgerufen}} {{#switch: {{#invoke:Str\|len\| {{#invoke:DateTime\|format\| 2021-11-24 \|ISO\|noerror=1}} }}	4=im Jahr	7=im	10=am	failure\|1=Fehler bei Vorlage:Internetquelle, `abruf=2021-11-24`\|class=Zitationswartung}} }} {{#invoke:DateTime\|format\|2021-11-24\|T._Monat JJJJ}}	failure\|1=Vorlage:Internetquelle \| `abruf=`2026-MM-TT ist Pflichtparameter}} }}{{#if:{{#ifeq:de\|de	1}}}}\|{{#if:{{#if: 2021-11-24 \| {{#if:{{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}	1}}}}	(	\| (}} }}{{#ifeq:{{#if:de\|de\|de}}\|de\|\| {{#invoke:Multilingual\|format\|de\|slang=!\|split=[%s,]+\|shift=m\|separator=, }}}}{{#if: \|{{#ifeq:{{#if:de\|de\|de}}\|de\|\|, }}{{{kommentar}}}}})}}{{#if: {{#if: 2021-11-24 \| {{#if:{{#invoke:TemplUtl\|faculty\|}}\|\|1}} }}de\|{{#if: \|: {{ #if:	„{{ #ifeq: {{#if:{{#if: {{#invoke:templutl\|faculty\|}}\|de-ch\|de}}\|{{#if: {{#invoke:templutl\|faculty\|}}\|de-ch\|de}}\|de}} \| de	Vorlage:Str trim	flat}} }}“	faculty\|}}\|de-ch\|de}}\|{{#if: {{#invoke:templutl\|faculty\|}}\|de-ch\|de}}\|de}} \| de	„Vorlage:Str trim“	quote	1={{#if:	flat}}	flat}} }}	faculty\|}}\|de-CH\|de}}	3=1}} }} }}{{#if:	: }}{{#if: \| , deutsch: „“ }})	{{#if:	, deutsch: „“ }})	(deutsch: „“) }} }} }}{{#if: {{{zitat}}}	{{#if:	{{#if: {{{zitat}}}	Vorlage:": `Text=` und `1=` gleichzeitig, bzw. 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Weizenmehl (83 % Ausmahlung)	56–59

Kombinationsbeispiele

Das Mischungsverhältnis bezieht sich dabei auf das im Lebensmittel enthaltene Protein, nicht auf das Gesamtgewicht des Lebensmittels.

Lebensmittel-Kombination	Wertigkeit
65 % Kartoffel und 35 % Vollei	136
75 % Milch und 25 % Weizenmehl	123
60 % Hühnerei und 40 % Soja	122
71 % Hühnerei und 29 % Milch	122
85 % Reis und 15 % Hefe	118
68 % Hühnerei und 32 % Weizen	118
77 % Rindfleisch und 23 % Kartoffeln	114
55 % Soja und 45 % Reis	111
75 % Milch und 25 % Weizen	105
55 % Kartoffel und 45 % Soja	103
52 % Bohnen und 48 % Mais	101

Besonders die Kombination Bohnen–Mais spielt eine wichtige Rolle bei der Optimierung der meist eiweißarmen Ernährung in Entwicklungsländern.

Unvollständige Proteine

Proteinquellen, die nicht alle essentiellen Aminosäuren enthalten, werden als „unvollständiges Protein“ bezeichnet und haben eine biologische Wertigkeit von 0 (beispielsweise Gelatine). Durch eine geeignete Kombination mit anderen Proteinquellen kann ein Protein von hoher biologischer Wertigkeit zusammengestellt werden. Eine bewusste Kombination von Proteinquellen zu jeder Mahlzeit ist auch bei einem Verzicht auf tierisches Eiweiß nicht notwendig, sofern grundsätzlich auf eine abwechslungsreiche Ernährung geachtet wird.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Kritik

Die Methode der biologischen Wertigkeit misst nur die Menge der Proteine, die im Körper zurückgehalten wird.<ref>Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation on Energy and Protein Requirements, The use of biological value of protein in evaluatiing its quality for human requirements, S.G. Srikantia, University of Mysore.</ref> Daher haben Kritiker darauf hingewiesen, dass beispielsweise Molkenprotein so schnell verdaut wird, dass es in den Blutkreislauf gelangt und durch einen Prozess, der als Gluconeogenese bezeichnet wird, viel schneller in Glucose umgewandelt wird, als bisher angenommen worden ist. Es wurde entdeckt, dass die Oxidationsraten ebenfalls anstiegen und ein Stoffwechsel im Steady State entsteht, ein Prozess, bei dem sich die Gesamtproteinbilanz nicht ändert. Somit behaupten die Kritiker, dass wenn der menschliche Körper Molkenprotein konsumiert, es so schnell absorbiert wird, dass das meiste davon zur Oxidation in die Leber gelangt und damit zur Energieproduktion und nicht für die Proteinsynthese verwendet wird. Dies würde in Frage stellen, ob die Methode definiert, welche Proteine biologisch am besten verwertbar sind.

Als Folge daraus beurteilen Organisationen wie die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO / WHO) oder die Food and Drug Administration (FDA) die Qualität von Proteinen im Menschen nicht mehr mittels der biologischen Wertigkeit, sondern mit dem Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS).<ref>FAO/WHO (1991) Protein Quality Evaluation Report of Joint FAO/WHO Expert Consultation, Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO Food and Nutrition Paper No. 51, Rome.</ref><ref>Schaafsma, G. (2000) The protein digestibility-corrected amino acid score. Journal of Nutrition 130, 1865S-1867S</ref>

Siehe auch

Aminosäureindex

Literatur

Löffler / Petrides: Biochemie & Pathobiochemie. 7. Auflage. Springer-Verlag, 2003, ISBN 3-540-42295-1, S. 685ff. 10., vollständig überarbeitete Auflage 2022, ISBN 9783662602652.

Einzelnachweise