Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung 4

Abkürzungen 5

2. Leistungsphysiologische und medizinische Grundlagen 6

2.1 Energiestoffwechsel 6

2.1.1 Energiebedarf 6

2.1.2 Energiebilanz 9

2.1.3 Energetische Sicherung der Muskelarbeit 10

2.2 Grundumsatz 11

2.3 Arbeits- und Leistungsumsatz 12

2.4 Muskelarbeit 14

2.4.1 Funktion, Struktur und Aufbau des Muskels 14

3. Ernährungsphysiologische Grundlagen 15

3.1 Kohlenhydrate 16

3.1.1 Die al gemeine Bedeutung der Kohlenhydrate in der Ernährung 17

3.1.2 Aufbau der Kohlenhydrate 18

3.1.3 Stoffwechsel 21

3.1.4 Bal aststoffe 26

3.1.5 Kohlenhydrate im Sport 27

3.1.5.1 Kohlenhydrataufnahme vor körperlichen Belastungen 28

3.1.5.2 Kohlenhydrataufnahme während des Trainings und Wettkämpfen 30

1

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3.1.5.3 Kohlenhydrataufnahme während der Regeneration 32

3.2 Fette 33

3.2.1 Die al gemeine Bedeutung der Fette in der Ernährung 34

3.2.2 Aufbau der Fette 34

3.2.3 Fette im Sport 36

3.3 Proteine 38

3.3.1 Die al gemeine Bedeutung der Proteine in der Ernährung 38

3.3.2 Aufbau der Proteine 39

3.3.3 Biologische Wertigkeit 41

3.3.4 Proteine im Sport 42

3.4 Vitamine 43

3.4.1 Die al gemeine Bedeutung von Vitaminen im Leistungssport 44

3.4.2 Die Vitamine A, D, E, K 46

3.4.3 Die Vitamine B1, B2, B6, B12 50

3.4.4 Vitamin C 52

3.4.5 Biotin, Folsäure, Niacin, Pantothensäure 53

3.5 Mineralstoffe 56

3.5.1 Die al gemeine Bedeutung der Mineralstoffe im Leistungssport 56

3.5.2 Mengenelemente: Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Phosphor,

Eisen, Zink 59

3.5.3 Spurenelemente: Selen, Kupfer, Chrom, Jod 65

3.6 Flüssigkeitsaufnahme im Sport 67

3.6.1 Flüssigkeitsaufnahme und Leistungsfähigkeit 69

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3.6.2 Flüssigkeitsaufnahme bei verschiedenen Sportarten 70

3.6.2.1 Kampfsportarten 70

3.7 Wirkstoffe 74

3.7.1 Aminosäuren 75

3.7.2 L- Carnitin 77

3.7.3 Coenzym Q 10 79

3.7.4 Taurin 80

3.7.5 Koffein 80

3.7.6 Kreatin 81

4. Ernährungsformen im Sport 83

4.1 Risikogruppen in der Sporternährung 83

4.1.1 Muskelaufbau 84

4.1.2 Halten von niedriger Körpermasse 85

4.1.3 Häufige Masseveränderungen 86

4.1.4 Langzeitausdauerleistungsfähigkeit 87

4.2 Ernährungsweisen in verschiedenen Sportartengruppen 89

4.2.1 Fitnesssport 89

4.2.2 Ausdauersport 91

4.2.3 Schnel kraftsport 92

5. Schlussbetrachtung 93

Tabel enverzeichnis 95

Abbildungsverzeichnis 95

Literaturverzeichnis 96

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_____________________________________________________________________Einleitung

1. Einleitung

Seit dem Beginn der achtziger Jahre des 20. Jahrhunderts betreibt ungefähr

jeder vierte Bundesbürger Sport [GEIß/ HAMM 2000].

Dieser Trend, maßgeblich durch die von den USA nach Europa eingeführte

Fitnesswel e beeinflusst, brachte mit der sportlichen Betätigung ebenfal s ein

neues Lebensgefühl in Zusammenhang. Somit stand Sport plötzlich in enger

Beziehung zu Gesundheit und Wohlbefinden.

Unabhängig davon, aus welchen Gründen Menschen Sport betreiben, sind die

ausschlaggebendsten Voraussetzungen für körperliche Aktivität die Leistungs-

bereitschaft und die Leistungsfähigkeit des Organismus. Um Erfolge zu

erlangen gelten optimales Training, die mentale Einstel ung und eine

sportartgerechte Ernährung als Grundvoraussetzungen für die bestmögliche

Leistungsfähigkeit des Körpers. Gerade durch eine bedarfs- bzw.

sportartgerechte Ernährung lassen sich Leistungssteigerungen bis zu 15 %

erzielen [GEIß/ HAMM 2000].

Das Wesen der Sporternährung besteht jedoch nicht in der Empfehlung von

Nährstoffrelationen, viel wichtiger sind hier die bedarfsgerechte Ernährung (in

Hinsicht auf die verschiedenen Anforderungen an einzelne Sportartengruppen)

und die Sicherung der Regeneration.

In vorliegender Examensarbeit sol auf wesentliche und für den Sportler

nützliche Anhaltspunkte in Bezug auf die Ernährung innerhalb der Trainings-

und Wettkampfphasen aufmerksam gemacht werden. Ferner wird auf leistungs-

physiologische

und

medizinische

Grundlagen

der

Sporternährung,

insbesondere den Energiestoffwechsel, den Grundumsatz und die Muskelarbeit

eingegangen. Im Kapitel der ernährungsphysiologischen Grundlagen der

Sporternährung finden die Kohlenhydrate, Fette, Proteine, Vitamine,

Mineralstoffe, die Flüssigkeitsaufnahme im Sport sowie verschiedene Wirkstoffe

besondere Berücksichtigung; außerdem werden innerhalb dieses Kapitels die

al gemeinen Bedeutungen der Kohlenhydrate, Fette und Proteine in der

Ernährung dargelegt. Des Weiteren wird auf die verschiedenen

Ernährungsformen in verschiedenen Sportartengruppen sowie Risikogruppen in

der Sporternährung eingegangen.

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Abkürzungen

ADP = Adenosindiphosphat

ATP = Adenosintriphosphat

BCAA = (engl.) Branched Chain Amino Acids

(verzweigt kettige Aminosäuren)

BMI = Body Mass Index

bzw. = beziehungsweise

ca. = circa

DGE = Deutsche Gesel schaft für Ernährung

dl = Deziliter

ebd. = ebenda (Bezug auf vorangegangene Literaturquel e)

g = Gramm

GI = glykämischer Index

h = (engl.) hour: Stunde

kcal = Kilokalorien

KG = Körpergewicht

kg = Kilogramm

mg = Mil igramm

min = Minuten

ml = Mil iliter

RDA = Recommended Dietary Al owances

WHO = Weltgesundheitsorganisation

z.B. = zum Beispiel

µg = Mikrogramm

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________________________________Leistungsphysiologische und medizinische Grundlagen

2. Leistungsphysiologische und medizinische Grundlagen

Folgendes Kapitel dient der Klärung einzelner Grundbegriffe, die in den

nachfolgenden Kapiteln in Bezug auf die Sporternährung von Bedeutung sind.

2.1 Energiestoffwechsel

2.1.1 Energiebedarf

Biologisch betrachtet ist der menschliche Körper ein Zusammenschluss von

Zel en, die in einem Verband von funktionel en Einheiten im Körper

verschiedene Arbeiten verrichten. Hierzu zählen der Aufbau und die Erhaltung

von Organ- und Zel strukturen, die Erhaltung und die Bildung des intra- und

extrazel ulären Flüssigkeitsmilieus, mechanische Arbeit (verschiedene

Bewegungsabläufe), neurogene Koordination (Steuerung verschiedener

Bewegungsabläufe im Sinne einer Signalabgabe und die Aufnahme von Reizen

und Impulsen aus der Umwelt), chemische Arbeit (zum Beispiel die Biosynthese

der Hormone) sowie die osmotische Arbeit.

Um anfangs genannte Arbeitsleistungen verrichten zu können, sind die

menschlichen Zel en auf chemische Energie angewiesen, die in Form von

Nahrung aufgenommen werden muss. Über komplexe Stoffwechselprozesse

wird die über die Nahrung aufgenommene chemische Energie im Organismus

in biologische Energie umgewandelt. Das eigentliche Substrat dieser

biologischen Energie ist das ATP (Adenosintriphosphat).

Stoffwechselprozesse, die zur Lieferung, also zur Bildung von ATP beitragen,

werden in den Energiestoffwechsel eingeordnet; Stoffwechselprozesse, die

ATP verbrauchen, werden dem Leistungsstoffwechsel zugeordnet [GEIß/

HAMM 2000].

Der menschliche Energiebedarf setzt sich aus vier Faktoren zusammen:

1. Aus dem Grundumsatz

2. Aus dem Leistungsumsatz

3. Aus der spezifisch- dynamischen Wirkung der Grundnährstoffe

4. Aus dem Verdauungsverlust

Sowohl der Grundumsatz als auch der Leistungsumsatz finden in den Kapiteln

2.2 und 2.3 nähere Erläuterungen.

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________________________________Leistungsphysiologische und medizinische Grundlagen

Unter der spezifisch- dynamischen Wirkung der Grundnährstoffe versteht man

,,den infolge der Nahrungsaufnahme erhöhten Sauerstoffverbrauch und

Energieumsatz, der je nach Art und Menge der aufgenommenen

Grundnährstoffe unterschiedlich ist." (KONOPKA 1985, S. 46).

Die spezifisch- dynamische Wirkung wird auch als ,,kalorigene Wirkung"

bezeichnet. Hierunter versteht man die durch die Verarbeitung von

Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen entstehende Stoffwechselsteigerung

oder den daraus resultierenden Energieverlust. Dieser beträgt bei

Kohlenhydraten ca. 6 %, bei Fetten ca. 3 % und bei Proteinen ca. 16-20 % des

Brennwertes.

Folglich ist die ATP- Ausbeute nicht bei al en Nährstoffen gleich.

Grundsätzlich kann man bei einer normalen Mischkost ca. 10 % des Grund-

umsatzes für die Verarbeitung der aufgenommenen Nährstoffe berechnen. Bei

einer Ernährung, die hauptsächlich oder fast ausschließlich aus Proteinen

besteht, kann ein Energieverlust bzw. eine Stoffwechselsteigerung von bis zu

20 % des Brennwertes erfolgen. Dieses Effekts bedienen sich einige

Reduktionsdiäten bzw. einige Ernährungsformen im Sport [KONOPKA 1985].

Unter dem Verdauungsverlust wird die Nahrungsenergie verstanden, die durch

die Verdauungsarbeit (Verdauungs- bzw. Abbauvorgänge und Transport-

prozesse) verbraucht wird. Hier handelt es sich bei einer durchschnittlichen

Mischkost um ca. 5-6 % der mit der Nahrung aufgenommenen Energie. Bei

einer erhöhten Proteinzufuhr (bei einer Abdeckung von mehr als 15 % des

täglichen Energiebedarfs durch Proteine) sind die Umsatzsteigerung und die

Dauer der Verarbeitung deutlich erhöht. Als Ursache dafür gilt, dass zur

Aufrechterhaltung des Betriebsstoffwechsels mehr Energie verbraucht wird, als

bei kohlenhydrat- oder fettreicher Ernährung [GEIß/ HAMM 2000].

Die im Rahmen der Sporternährung besonders wichtige muskuläre Leistungs-

fähigkeit hängt bei längeren sportlichen oder körperlichen Belastungen von

einer konstanten Energieversorgung ab.

Die relevantesten Energieträger stel en hier die Kohlenhydrate und Fette dar,

deren unterschiedlicher Verbrauch sich jedoch nach der Intensität und der

Dauer der ausgeübten Tätigkeit richtet. Generel liegt der Energiebedarf eines

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________________________________Leistungsphysiologische und medizinische Grundlagen

Sportlers bei über 3580 kcal pro Tag, während Trainings- und Wettkampf-

phasen kann der Energiebedarf auf ca. 7200 kcal täglich ansteigen. Der

Tagesenergiebedarf von Sportlerinnen liegt im Al gemeinen 5 bis 10 % unter

dem von Sportlern [SCHLIEPER 1998].

Entscheidend für den Energieverbrauch sind die Intensität und die Anzahl der in

Anspruch genommenen Muskelfasern. Eine Belastung der Muskelfasern führt

zu einem erhöhten Sauerstoffbedarf, der sich in einer erhöhten Herz- und

Atemfrequenz ausdrückt. Das, beispielsweise beim Bodybuilding übliche

einseitige und ausdauernde Training gezielter Muskelgruppen, stel t im Sinne

des Energieverbrauchs keine Extrembelastung dar und erhöht somit den

Energieverbauch nur unwesentlich.

Klassischerweise wurde der Energieverbrauch durch die direkte Kalometrie

ermittelt. Hier stel t eine geschlossene, isoliert und kontrol iert belüftete Kammer

ein geschlossenes System dar,

,,[...] in dem der Energieerhaltungssatz gilt: Al e erzeugte Energie muß

letztlich in Wärme umgewandelt werden."

(BIESALSKI/ GRIMM 2002, S. 24).

Da diese Messung aufwendig und teuer ist, kommt heutzutage fast nur noch die

indirekte Kalometrie zum Einsatz. Diese Messung basiert auf der Grundlage,

,,[...] daß zur Produktion einer Energiemenge eine definierte

Sauerstoffmenge benötigt wird." (edb.).

Der Energieverbrauch lässt sich somit aus der Messung des Sauerstoff-

verbrauchs ermitteln.

In folgender Tabel e wird der Energiebedarf von Sportlern (in kcal pro kg

Körpergewicht pro Stunde und in kcal pro Tag bei 70 kg Körpergewicht), beim

Ausüben verschiedener Sportarten dargestel t.

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________________________________Leistungsphysiologische und medizinische Grundlagen

Tab. 1: Energiebedarf von Sportlern

(eigene Darstel ung, in Anlehnung an: SCHLIEPER 1998)

Energiebedarf in

Energiebedarf in kcal

Sportart

kcal pro kg KG pro h pro Tag bei 70 kg KG

Gymnastik, Fechten, Reiten,

ca. 2

3490-4060

Sprinten

Geräteturnen, Rudern,

Hockey, Fußbal ,

2-3

3990-4490

Schwimmen (Sprint)

Radfahren (Straße),

Schwimmen (Langstrecke),

ca. 3

4490-5020

Ringen, Skilaufen,

Eishockey

2.1.2 Energiebilanz

Unter der Energiebilanz versteht man das Verhältnis zwischen Energiezufuhr

und Energieverbrauch. Über den Konsum von Lebensmitteln nimmt der Mensch

energiereiche Nährstoffe auf, die im Organismus mit Hilfe von Sauerstoff zu

energieärmeren Stoffwechselprodukten abgebaut werden. Hierbei handelt es

sich um den Prozess der Oxidation. Bei der Oxidation ist der physikalische

Brennwert eines Lebensmittels (ein im Labor experimentel ermittelter

Brennwert, bei dem die gleiche Menge an Wärme und Kohlendioxid freigesetzt

wird, die auch im menschlichen Körper bei der Verbrennung einzelner

Nährstoffe freigesetzt wird) ausschlaggebend.

Ermittelt wurden folgende Werte: Der durchschnittliche Brennwert eines

(durchschnittlichen) Kohlenhydratgemisches liegt bei 4 kcal/ g, der durch-

schnittliche Brennwert für ein Fettgemisch liegt bei 9 kcal/ g und der

durchschnittliche Brennwert für Proteine liegt bei 6 kcal/ g [GEIß/ HAMM 2000].

Führt man dem menschlichen Körper mehr Energie (in Form von Nahrung) zu,

als er täglich verbraucht, wird die Energiebilanz positiv. Im Umkehrschluss dazu

führt eine reduzierte Nahrungsaufnahme zu einer negativen Energiebilanz. Die

Energiebilanz hat einen wesentlichen Einfluss auf das Körpergewicht: Somit

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________________________________Leistungsphysiologische und medizinische Grundlagen

führt eine positive Energiebilanz zu einer Steigerung des Körpergewichts,

unabhängig davon, ob die überflüssige Nahrung in Form von Kohlenhydraten,

Fetten oder Proteinen aufgenommen wurde. Wird eine Gewichtsreduktion

angestrebt, ist auf eine negative Energiebilanz zu achten. Überschreitet der

Verbrauch die durch die Nahrung aufgenommene Energie, greift der Körper die

Fettreserven an, um dieses Defizit auszugleichen. Hierbei erweist sich

sportliche Betätigung als hilfreiches Instrument, denn durch körperliche Aktivität

wird der Grundumsatz des Menschen gesteigert.

Die Energiebilanz ist in der Sporternährung dahingehend von Bedeutung, dass

in verschiedenen Sportartengruppen Massenveränderungen zum Tragen

kommen, die in Kapitel 6 näher erläutert werden.

2.1.3 Energetische Sicherung der Muskelarbeit

Bei Muskelkontraktionen wird das energiereiche ATP in die energieärmere

Phosphatverbindung ADP (Adenosindiphosphat) abgebaut und die bei diesem

Abbau frei werdende Energie wird für die Muskelarbeit genutzt. Bei der

Resynthese von ADP zu ATP stehen mehrere Substrate zur Verfügung. Bei

diesen vorhandenen Substraten handelt es sich um Kreatinphosphat, Glukose,

freie Fettsäuren und einige Aminosäuren, die zu Glukose synthetisiert werden

können. Bei der Nutzung eines Substrats zur ATP-Resynthese sind die

Intensität und die Dauer der Muskelbelastung ausschlaggebend. Zum Beispiel

eignet sich bei längeren und intensiveren Belastungen für die schnel e ATP-

Resynthese ausschließlich das Muskelglykogen, das über die Glykolyse

abgebaut wird.

Der Energiegewinn kann aerob und anaeorb erfolgen, wobei die Muskelarbeit

ohne ausreichende Sauerstoffversorgung nur über wenige Sekunden mithilfe

der energiereichen Phosphate ausgeführt werden kann. Folglich sind

dauerhafte Ausdauerleistungen ohne kontinuierliche Sauerstoffversorgung nicht

möglich. Der Sauerstoffbedarf des Körpers steigt mit Beginn der Muskelarbeit

stark an. Um einen Ausgleich des Sauerstoffdefizits zu schaffen, gewinnt der

Körper aus dem Kreatinphosphat und über den anaeroben Glykogenabbau (die

Glykolsye) Energie [NEUMANN 2007].

Die menschlichen Fettreserven lassen sich bei Dauerbelastungen nicht

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