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Wie Protein den Stoffwechsel ankurbelt

Inhalt

Der hohe Kalorienverbrauch bei der Verdauung

Der thermische Effekt der Nahrung (TEF, Thermic Effect of Food), auch diätinduzierte Thermogenese (DIT) genannt, beschreibt den Anstieg des Energieverbrauchs nach der Nahrungsaufnahme. Ursache hierfür sind energieaufwendige Prozesse wie Verdauung, Absorption, Transport, Stoffwechsel und Speicherung der Nährstoffe.

Der thermische Effekt fällt bei Protein mit etwa 15–30 % am höchsten aus, während er bei Kohlenhydraten bei etwa 5–10 % und bei Fett lediglich bei 0–3 % liegt. [1,2] Proteinreiche Mahlzeiten erhöhen den Energieverbrauch nach dem Essen daher stärker als kohlenhydrat- oder fettreiche Mahlzeiten.

Whitehead und Kollegen (1996) untersuchten mithilfe eines Raumkalorimeters die Auswirkungen einer proteinreichen Ernährung (36 % der Energiezufuhr aus Protein) im Vergleich zu zwei Diäten mit jeweils 15 % Proteinanteil – einer kohlenhydratreichen und einer fettreichen Ernährung. Die proteinreiche Ernährung führte zu einem um 297 kJ/Tag höheren Energieverbrauch (P < 0,05). Zusätzlich zeigte sich ein erhöhter Ruhe- beziehungsweise Schlafstoffwechsel. [3]

Auch Mikkelsen und Kollegen (2000) beobachteten einen höheren Energieverbrauch bei einer proteinreichen Ernährung. Teilnehmer mit einer Proteinzufuhr von 29 % der Gesamtenergie wiesen im Vergleich zu einer isokalorischen Ernährung mit 11 % Protein einen um 891 kJ/Tag höheren Ruheenergieverbrauch auf. [4]

Die Studien unterscheiden sich hinsichtlich Proteinanteil, Messmethoden und Vergleichsgruppen, weshalb die Effekte unterschiedlich stark ausfielen. Insgesamt sprechen die Ergebnisse jedoch dafür, dass eine höhere Proteinzufuhr den Energieverbrauch steigern kann.


Mehr Muskelmasse, höherer Grundumsatz

Mehrere Studien zeigen, dass Muskelmasse den Grundumsatz stärker beeinflusst als Fettmasse. [5,6] Personen mit höherer Muskelmasse weisen in der Regel einen höheren Ruheenergieverbrauch auf, da Muskelgewebe selbst im Ruhezustand kontinuierlich Energie für Stoffwechselprozesse benötigt.

Der Aufbau von Muskelmasse kann den Grundumsatz langfristig erhöhen. Dies wird insbesondere durch die Kombination aus regelmäßigem progressivem Krafttraining und einer ausreichenden Proteinzufuhr unterstützt. Da die Synthese von Muskelgewebe energieaufwendig ist, kann ein Kaloriendefizit den Muskelaufbau beeinträchtigen. Für den Erhalt oder Aufbau von Muskelmasse ist daher zumindest eine ausreichende Energiezufuhr erforderlich; bei hoher Trainingsbelastung kann ein moderater Kalorienüberschuss sinnvoll sein.

Eine proteinreiche Ernährung kann zudem dazu beitragen, während einer Kalorienreduktion den Verlust an Muskelmasse zu minimieren, während gleichzeitig Körperfett reduziert wird. Dadurch bleibt metabolisch aktives Gewebe besser erhalten, was zur Stabilisierung des Energieverbrauchs beitragen kann.


Warum Protein länger satt macht

Protein gilt als der sättigendste Makronährstoff, gefolgt von Kohlenhydraten, während Fett die geringste Sättigungswirkung aufweist. [7] Studien mit visuellen Analogskalen (VAS), einem etablierten Verfahren zur Erfassung von Hunger- und Sättigungsgefühlen, zeigen, dass proteinreiche Mahlzeiten das Sättigungsgefühl deutlich stärker erhöhen als proteinärmere Mahlzeiten. Teilnehmer fühlten sich nach einer Mahlzeit mit 60 % Proteinanteil länger satt als nach einer Mahlzeit mit 19 % Protein. [8,9] Ähnliche Ergebnisse berichteten Crovetti und Kollegen (1998): Nach einer isokalorischen Mahlzeit mit 68 % Protein war die Sättigung deutlich stärker ausgeprägt als nach einer Mahlzeit mit 10 % Protein. Dieser Effekt wurde unter anderem mit dem hohen thermischen Effekt von Protein in Verbindung gebracht. [10]

Proteinreiche Mahlzeiten beeinflussen zudem verschiedene Hormone, die an der Regulation von Hunger und Sättigung beteiligt sind. Sie fördern die Ausschüttung von Sättigungshormonen wie GLP-1, Peptid YY (PYY) und Cholecystokinin (CCK) und senken gleichzeitig die Konzentration des Hungerhormons Ghrelin. [11] Diese hormonellen Veränderungen verzögern unter anderem die Magenentleerung und verstärken die Sättigungssignale an das Gehirn. Dadurch bleibt das Sättigungsgefühl häufig länger bestehen, was zu einer geringeren Energieaufnahme bei nachfolgenden Mahlzeiten beitragen kann. Brennan und Kollegen (2012) beobachteten sowohl bei normalgewichtigen als auch bei übergewichtigen Personen eine reduzierte Energieaufnahme nach proteinreichen Mahlzeiten, möglicherweise vermittelt durch Veränderungen von CCK und Ghrelin. [12]

Auch die Art des aufgenommenen Proteins scheint die Sättigungswirkung zu beeinflussen. Unterschiede ergeben sich vermutlich vor allem aus der Aminosäurezusammensetzung sowie der Geschwindigkeit der Verdauung und Aufnahme.

Diepvens und Kollegen (2007) verglichen die Wirkung verschiedener Proteinquellen auf Hungerempfinden und Sättigungshormone. Untersucht wurden Whey-Protein, Erbsenprotein-Hydrolysat, eine Kombination aus beiden sowie ein Milchprotein mit 80 % Casein und 20 % Whey. Das Erbsenprotein-Hydrolysat zeigte die stärkste appetithemmende Wirkung, gefolgt von Whey-Protein, während das Milchprotein die geringsten Effekte aufwies. [13]

Das subjektive Sättigungsgefühl wird jedoch nicht ausschließlich durch Hormone bestimmt. Weitere Einflussfaktoren sind unter anderem das Magenvolumen, der Ballaststoffgehalt der Mahlzeit, sensorische Eigenschaften wie Geschmack sowie psychologische Faktoren, beispielsweise Stress oder Essgewohnheiten. Daher führt eine starke hormonelle Reaktion nicht zwangsläufig dazu, dass sich eine Person automatisch länger satt fühlt.

 

Protein als Energiequelle

Proteine dienen nicht nur dem Aufbau und der Reparatur von Gewebe sowie der Synthese von Hormonen und Enzymen, sondern können bei Bedarf auch zur Energiegewinnung herangezogen werden. Dabei werden bestimmte Aminosäuren in Glukose umgewandelt – ein Prozess, der als Glukoneogenese bezeichnet wird. Da diese Umwandlung energieaufwendig ist, geht sie mit einem erhöhten Energieverbrauch einher. Gleichzeitig kann die Glukoneogenese zur Stabilisierung des Blutzuckerspiegels beitragen, insbesondere bei niedriger Kohlenhydratzufuhr.

Die Glukoneogenese wird zudem als ein möglicher Faktor für die Sättigungswirkung proteinreicher Ernährung diskutiert. Eine stabilere Glukoseversorgung könnte dazu beitragen, starke Blutzuckerschwankungen und damit verbundenes Hungergefühl zu reduzieren. [11,14] Dadurch kann eine proteinreiche Ernährung Heißhunger verringern und die spontane Energieaufnahme senken, was sowohl für die Gewichtsstabilisierung als auch für eine Gewichtsreduktion relevant sein kann.

Allerdings scheint die Glukoneogenese nur einen ergänzenden Beitrag zur Sättigungswirkung zu leisten. Die zuvor beschriebenen hormonellen Mechanismen – insbesondere die Veränderungen von GLP-1, PYY, CCK und Ghrelin – gelten wahrscheinlich als deutlich bedeutender für die Regulation von Hunger und Sättigung.


Einfluss auf Schilddrüsenhormone und Stoffwechsel

Schilddrüsenhormone gelten als zentrale Regulatoren des Sauerstoffverbrauchs und des Grundumsatzes.

In einer Beobachtungsstudie an übergewichtigen Erwachsenen wurde gezeigt, dass höhere Ausgangswerte der Schilddrüsenhormone freies T3 und freies T4 mit einem stärkeren Gewichtsverlust sowie höheren Ruheenergieverbrauch (RMR) während einer Diät assoziiert waren. Insbesondere Veränderungen von T3 standen in Zusammenhang mit Veränderungen des Energieverbrauchs und des Körpergewichts. [15]

Für die Synthese von Schilddrüsenhormonen sind unter anderem Jod sowie bestimmte Aminosäuren erforderlich. Tyrosin spielt dabei eine zentrale Rolle, da es als Ausgangssubstanz für die Bildung von T3 und T4 dient. Tyrosin selbst wird im Körper aus der essentiellen Aminosäure Phenylalanin gebildet, die über die Nahrung aufgenommen werden muss. Darüber hinaus ist Tyrosin auch an der Synthese von Neurotransmittern wie Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin beteiligt und nimmt damit Einfluss auf Stoffwechselprozesse sowie Stressreaktionen.

Eine Übersichtsarbeit weist darauf hin, dass sowohl die Gesamtproteinzufuhr als auch die Zusammensetzung der aufgenommenen Proteine Einfluss auf die Schilddrüsenhormonspiegel haben können. Eine unzureichende Proteinzufuhr kann dabei mit einer verminderten Synthese von Schilddrüsenhormonen einhergehen, insbesondere bei gleichzeitig geringer Versorgung mit essentiellen Aminosäuren. [16]

Quellenverzeichnis

1. Acheson KJ. Influence of autonomic nervous system on nutrient-induced thermogenesis in humans. 1993. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8400596/

2. Westerterp KR. Diet induced thermogenesis. 2004. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15507147/

3. Whitehead JM, et al. The effect of protein intake on 24-h energy expenditure during energy restriction. 1996. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8856395/

4. Mikkelsen PB, et al. Effect of fat-reduced diets on 24-h energy expenditure: comparisons between animal protein, vegetable protein, and carbohydrate. 2000. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11063440/

5. Gitsi E, et al. The relationship between resting metabolic rate and body composition in people living with overweight and obesity. 2024. https://www.mdpi.com/2077-0383/13/19/5862

6. Zurlo F, et al. Skeletal muscle metabolism is a major determinant of resting energy expenditure. 1990. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC296885/

7. Soenen S, et al. Proteins and satiety: implications for weight management. 2008. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18827579/

8. Pesta DH, et al. A high-protein diet for reducing body fat: mechanisms and possible caveats. 2014. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4258944/

9. Flint A, et al. Reproducibility, power and validity of visual analogue scales in assessment of appetite sensations in single test meal studies. 2000. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10702749/

10. Crovetti R, et al. The influence of thermic effect of food on satiety. 1998. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9683329/

11. Pesta DH, et al. A high-protein diet for reducing body fat: mechanisms and possible caveats. 2014. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4258944/

12. Brennan IM, et al. Effects of fat, protein, and carbohydrate and protein load on appetite, plasma cholecystokinin, peptide YY, and ghrelin, and energy intake in lean and obese men. 2012. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22556143/

13. Diepvens K, et al. Different proteins and biopeptides differently affect satiety and anorexigenic/orexigenic hormones in healthy humans. 2007. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18345020/

14. Potier M, et al. Protein, amino acids and the control of food intake. 2009. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19057188/

15. Liu G, et al. Thyroid hormones and changes in body weight and metabolic parameters in response to weight loss diets: the POUNDS LOST trial. 2017. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28138133/

16. Pałkowska-Goździk E, et al. Effects of dietary protein on thyroid axis activity. 2017. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5793233/

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