111 Wlodarek_Layout 1
Transkrypt
111 Wlodarek_Layout 1
ed . Dariusz Włodarek Katedra Dietetyki, Wydział Nauk o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji, SGGW, Warszawa Chair of Dietetics, Faculty of Food Science, Warsaw University of Life Sciences tio np roh ibit ZAPOTRZEBOWANIE NA BIAŁKO – CZY SPORTOWCY POTRZEBUJĄ WIĘCEJ? PROTEIN REQUIREMENT – DO ATHLETES NEED MORE? Streszczenie ibu Słowa kluczowe: sport, żywienie, białko, rekomendacje Key words: sport, nutrition, protein, recommendations rso na lu This copy is for personal use only - distribution prohibited. se - on ly - dis tr Odpowiednia podaż białka w diecie warunkuje wzrost i rozwój organizmu, regenerację uszkodzonych tkanek oraz pokrywa codzienne straty. U sportowców wpływa na zwiększenie masy mięśniowej oraz naprawę uszkodzeń tkanek powstałych podczas wysiłku fizycznego. Osobom dorosłym zaleca się obecnie podaż białka w diecie (RDA) w ilości 0,8 g/kg masy ciała dziennie. Sportowcy potrzebują więcej białka niż jest to rekomendowane dla osób dorosłych, które nie uprawiają sportu. Jednak większość rekomendacji nie zaleca większej ilości białka w diecie sportowców niż 2,0 g/kg mc. Dla sportowców dyscyplin wytrzymałościowych ilość ta powinna wynosić 1,2-1,4 g/kg mc, a dyscyplin siłowych – 1,2-1,7 g/kg mc. W celu utrzymania bilansu azotowego, ilość białka pełnowartościowego w diecie powinna być większa niż białka niepełnowartościowego. Wraz ze zwiększaniem się intensywności wysiłku fizycznego oraz czasu jego trwania, zwiększa się również wydatek energetyczny, a tym samym zwiększa się ilość spożywanego pożywienia w celu pokrycia potrzeb energetycznych organizmu, a co za tym idzie również podaż białka w diecie. Zaspokajanie potrzeb energetycznych jest dla organizmu priorytetem, a zbyt niska kaloryczność diety będzie prowadziła do wykorzystania białka jako materiału energetycznego. Sportowcy spożywający urozmaiconą dietę o odpowiedniej do ich potrzeb wartości energetycznej oraz zawierającą produkty pełnowartościowe, dostarczają z dietą wystarczającą ilość białka, dostosowaną do swoich potrzeb. Sportowcy, którzy nie spożywają wystarczającej ilości białka w diecie, mogą odnieść korzyści z jego suplementacji. Summary 6555 2 0 45 is c Word count: Tables: Figures: References: y is - for pe Proper protein supply in diet is necessary for the growth and development of the body, regeneration of damaged tissue and replacement of its daily loss. Athletes need protein for the growth of muscle mass and regeneration of tissue damaged during physical activity. Currently, the RDA for protein in healthy adult is 0.8 g/kg body mass per day. Athletes need more protein than it is recommended for adults. But most of nutrition recommendations in sport suggest no more than 2.0 g protein/kg body mass daily. Protein recommendations for endurance athletes range from 1.2 to 1.4 g/kg of body mass and for strength athletes they range from 1.2 to 1.7 g/kg body mass daily. In order to maintain nitrogen balance, the amount of animal protein in diet should be higher than plant protein. The daily, high level of physical activity requires increased energy expenditure, and therefore increase of food consumption, which should allows to balance the energy expenditure. Parallel to higher consumption, the supply of protein in diet increases. Satisfying energy needs for the organism is the highest priority, and too low calorie value of the diet will lead to utilizing the supplied protein as an energetic substrate. Athletes on balanced diet with products containing complete protein do not need additional protein supplementation. Athletes not meeting the recommendations of dietary protein supply, may benefit from its supplementation. op This copy is for personal use only - distribution prohibited. Author’s Contribution A – Study Design B – Data Collection C – Statistical Analysis D – Data Interpretation E – Manuscript Preparation F – Literature Search G – Funds Collection This copy is for personal use only - distribution prohibited. - Zaangażowanie Autorów A – Przygotowanie projektu badawczego B – Zbieranie danych C – Analiza statystyczna D – Interpretacja danych E – Przygotowanie manuskryptu F – Opracowanie piśmiennictwa G – Pozyskanie funduszy Th Adres do korespondencji / Address for correspondence Dariusz Włodarek Zakład Dietetyki, Katedra Dietetyki, Wydział Nauk o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji, SGGW w Warszawie 02-776 Warszawa, ul. Nowoursynowska 159 c, tel.: (22) 593-70-24, fax: (22) 593-70-18, e-mail: [email protected] Otrzymano / Received Zaakceptowano / Accepted 31.03.2010 r. 12.10.2010 r. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Medycyna Sportowa © MEDSPORTPRESS, 2010; 6(6); Vol. 26, 295-303 ARTYKUŁ PRZEGLĄDOWY / REVIEW ARTICLE 295 Białko stanowi zasadniczy element budowy wszystkich tkanek organizmu, jak również wielu czynnych biologicznie związków. Odpowiednia jego podaż w diecie warunkuje wzrost i rozwój organizmu, regenerację uszkodzonych tkanek oraz pokrywa codzienne straty. U sportowców wpływa na zwiększenie masy mięśniowej oraz naprawę uszkodzeń tkanek powstałych podczas wysiłku fizycznego. W organizmach żywych białka podlegają ciągłym procesom rozpadu i odbudowy. W wyniku przemian katabolicznych uwalniane są aminokwasy, które częściowo mogą być ponownie wykorzystane do syntezy białek, a częściowo jako źródło energii. W ciągu doby, u zdrowej dorosłej osoby rozpadowi do aminokwasów ulega około 200-300 g białka, ale tylko 1/10 tej ilości ulega wydaleniu, a pozostałe aminokwasy zostają ponownie wykorzystane do syntezy białek organizmu [1]. Zdrowa dorosła osoba, z adekwatną do potrzeb podażą białka, wydala codziennie taką samą ilość azotu, jaką dostarczono w diecie, czyli zachowany jest bilans azotowy organizmu [2]. Protein is the basic element of construction of all body tissues and many biologically active compounds. Adequate dietary supply of protein determines body growth and development, regeneration of damaged tissues and covers everyday losses. In athletes, it affects the increase in muscle mass and repair of damage due to physical effort. In live organisms, proteins are subject to constant processes of decomposition and reconstruction. Catabolic transformations result in the release of amino acids, which may be partly utilised again for protein synthesis and partly as an energy source. During a 24 hour period, about 200-300 g of protein decompose to amino acids, however only 1/10 of this amount is excreted, while the remaining amino acids are utilised again for body protein synthesis [1]. A healthy individual with adequate protein supply excretes every day the same amount of nitrogen as it was supplied in the diet, so nitrogen body balance is maintained [2]. Rodzaje białka w diecie Kinds of protein in diet tio np roh ibit ibu dis tr se on ly - Proteins containing exogenous amino acids in amounts at least equal to body demand may be entirely utilised for building tissue proteins, while the proteins containing too low amounts of even one amino acid may be only partly utilised for building body proteins. Proteins with amino acid deficiency are incomplete proteins and proteins supplying adequate amounts of all exogenous amino acids are complete proteins. To obtain nitrogen balance and ensure normal body development it is necessary to consume larger amounts of complete proteins [2]. Protein quality is also determined by the extent of its decomposition by the digestive tract enzymes (digestion). Even the most valuable protein is not utilised by the organism if it is not decomposed to amino acids in the digestive system and absorbed. Protein digestion depends on its third rate constitution, interaction with other food components, the way of storing and processing and preparing meals [1]. The above features of nutrient proteins are essential in determining the body demand for this nutrient. y is for pe rso na lu Białka, które zawierają aminokwasy egzogenne w ilościach przynajmniej równych potrzebom organizmu, mogą być w całości wykorzystane do budowy białek tkankowych, podczas gdy białka, które zawierają zbyt małą ilość nawet tylko jednego aminokwasu egzogennego w odniesieniu do potrzeb, tylko częściowo mogą być wykorzystane do budowy białek własnych organizmu. Białka z deficytem aminokwasów egzogennych są białkami niepełnowartościowymi, a białka dostarczające w odpowiednich ilościach wszystkich aminokwasów egzogennych – białkami pełnowartościowymi. W celu utrzymania bilansu azotowego i zapewnienia prawidłowego rozwoju organizmu, ilość tych ostatnich w diecie powinna być większa niż białek niepełnowartościowych [2]. Jakość białka jest też determinowana przez stopień jego rozkładu przez enzymy trawienne przewodu pokarmowego (strawność). Nawet najbardziej wartościowe białko nie zostanie wykorzystane przez organizm, jeśli nie zostanie w przewodzie pokarmowym rozłożone do aminokwasów i wchłonięte. Strawność białka zależy od jego budowy trzeciorzędowej, interakcji z innymi składnikami pożywienia, sposobu przechowywania i przetwarzania, a także od sposobu przygotowania potraw [1]. Powyższe cechy białek pokarmowych mają istotne znaczenie przy ustalaniu wielkości zapotrzebowania organizmu na ten składnik pokarmowy. ed . Background Body protein metabolism Metabolizm białka w zasadniczym stopniu zależy od gospodarki energetycznej organizmu. Z jednej strony synteza białek i aminokwasów endogennych zależy od dopływu energii w postaci ATP, z drugiej strony, po deaminacji aminokwasów, powstające w jej wyniku szkielety węglowe mogą być wykorzystane do syntezy glukozy, przemiany w związki ketonowe lub utlenione do CO2 w cyklu kwasu cytrynowego. Cykl ten dostarcza substratu dla łańcucha oddechowego, gdzie w procesie fosforylacji oksydacyjnej wy- Protein metabolism depends mainly on energy metabolism of the human organism. On one hand, synthesis of endogenous proteins and amino acids depends on the supply of energy in ATP form, and on the other, carbon skeletons formed as a result of this synthesis after amino acid deamination may be used for glucose synthesis, transformation into ketone compounds or oxidised to CO2 in citric acid cycle. This cycle supplies the substrate to the respiratory chain, where ATP is produced in the process of pho- is c op Metabolizm białka w organizmie Th This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. - Wstęp - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Włodarek D., Sportowcy i ich zapotrzebowanie na białko 296 - se on ly - dis tr ibu tio np roh ibit ed . sphorylation [3]. According to physicochemical calculations, the human organism needs 24 kcal (100 kJ) of energy for synthesis of 1 gram of protein; the energy should be taken from carbohydrates and fats. Otherwise, the organism takes energy from some amino acids, diminishing their amount available for protein synthesis. Therefore, it is necessary to maintain an adequate balance of macronutrients in diet. In adults, the properly balanced diet should contain 10-12% of protein given that energetic value of the diet is adequate to meet the body demand [1]. When fasting, the level of protein synthesis is relatively low and about 9% of the entire energy expenditure (about 12% of basic metabolism) is taken for protein synthesis. After exertion, energy expenditure increases to 12% and after a meal rich in protein, about 20% of total energy expenditure is connected with protein transformation in the body [2]. Meeting the demand for energy is the basic need of the body. Having too low amounts of carbohydrates and fats, the body will always derive energy from proteins. If the dietary supply of energy is insufficient, not only the amino acids supplied with foods but also the amino acids released during decomposition of the body’s own proteins will be oxidized for energy purpose. This will adversely affect protein balance of the organism. Increased use of protein as an energetic component also takes place with excessive dietary supply of protein. The organism is not able to store protein, therefore the amino acids which are not used for building body proteins are catabolised. They are deaminated and the ketoacids formed due to deamination are partly oxidized and partly transformed into glucose or fatty acids [3]. lu rso na Normy na białko is c op y is for pe Obecne zalecenia, dotyczące zapotrzebowania na białko, bazują na badaniach bilansu azotowego organizmu [2]. Zgodnie z nimi, średnie zapotrzebowanie na białko osób dorosłych wynosi 0,66 g białka na kilogram masy ciała. Ze względu na indywidualne różnice, bezpieczny poziom spożycia (safe level) dla białka wynosi dla osób powyżej 18 roku życia 0,83 g na kilogram masy ciała na dobę [4]. W opinii ekspertów amerykańskich, zalecane spożycie (RDA) białka przez dorosłe kobiety i mężczyzn wynosi 0,80 g na kg masy ciała [5]. W polskich normach żywienia z 2008 roku, opracowanych przez zespół ekspertów z Instytutu Żywności i Żywienia w Warszawie, również przyjęto za normę (RDA) dla osób dorosłych 0,80 g białka na kilogram masy ciała dziennie [5]. Oznacza to, że osoba o masie ciała 70 kg powinna dostarczać z dietą 56 g białka. Jednocześnie, faktyczne średnie spożycie białka w krajach ekonomicznie rozwiniętych jest od 1,5 do 2 razy większe niż zalecane w normach [2,5]. Przyjęte zapotrzebowanie na białko na poziomie 0,8 g/kg/mc jest wystarczające dla osób o typowej aktywności fizycznej, jak również wydaje się wy- Th This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. - twarzane jest ATP [3]. Z wyliczeń fizykochemicznych wynika, że do syntezy 1 g białka, z aminokwasów dostarczonych z pożywieniem, organizm człowieka potrzebuje 24 kcal (100 kJ) energii, której źródłem powinny być węglowodany i tłuszcze. W przeciwnym razie, wykorzystuje do celów energetycznych część aminokwasów, co zmniejsza ich ilość dostępną do syntezy białek. Dlatego też konieczne jest zachowanie prawidłowej proporcji pomiędzy ilością poszczególnych makroskładników w diecie. U osób dorosłych udział białka w wartości energetycznej diety powinien wynosić 10-12%, przy jednoczesnym założeniu, że wartość energetyczna diety jest adekwatna do potrzeb organizmu [1]. Na czczo, gdy poziom syntezy białek jest stosunkowo niski, około 9% całkowitego wydatku energetycznego (ok. 12% podstawowej przemiany materii) jest wydatkowane na syntezę białek. Po posiłku zawierającym dużą ilość węglowodanów, wydatek ten wzrasta do 12%, a po posiłku bogatobiałkowym ok. 20% całkowitego wydatku energetycznego związane jest z przemianami białka w organizmie [2]. Zaspokajanie potrzeb energetycznych jest nadrzędną potrzebą organizmu. Zbyt mała ilość węglowodanów i tłuszczów w diecie zawsze będzie prowadziła do wykorzystania białka jako składnika energetycznego. W sytuacji niedostatecznej podaży energii z dietą, dla celów energetycznych utleniane będą nie tylko aminokwasy dostarczone z pożywieniem, ale również aminokwasy uwolnione podczas rozpadu własnych białek organizmu. Sytuacja taka oczywiście będzie miała niekorzystny wpływ na bilans białka w organizmie. Zwiększone wykorzystanie białka jako składnika energetycznego występuje również podczas nadmiernej podaży białka w diecie. Organizm nie ma możliwości magazynowania białka, dlatego aminokwasy, które nie zostają wykorzystane do budowy białek organizmu, są katabolizowane. Podlegają deaminacji, a powstałe w jej wyniku ketokwasy są w części utleniane, a częściowo ulegają przemianie w glukozę lub w kwasy tłuszczowe [3]. Norms for protein Current recommendations concerning the demand for protein are based on the measurements of nitrogen balance of the organism [2]. According to these recommendations, the demand for protein in adults is 0.66 g of protein per kilogram of body mass. Due to interindividual differences, the safe level of protein consumption for adults above 18 years is 0.83 g of protein per kilogram of body mass within a 24 hour period [4]. According to American experts, the recommended dietary allowance (RDA) for protein by adult males and females is 0.80 g per kilogram of body mass [5]. Polish nutritional norms developed by the experts from the Institute of Food and Nutrition in Warsaw in 2006, accepted the daily RDA for protein as 0.80 g per kilogram of body mass [5]. It means that an adult individual whose body mass is 70 kg should consume 56 g of protein. Virtually, average protein consumption in developed countries is 1.5-2 times higher than the norms recommended by nutritionists [2,5]. The accepted demand for protein – 0.8 g/kg/month is sufficient for physically active individuals and it seems sufficient for athletes. How- - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Włodarek D., Demand for protein in athletes 297 Zapotrzebowanie na białko w wysiłku fizycznym Demand for protein in physical effort W badaniach stwierdza się zwiększone zapotrzebowanie na białko u osób bardzo aktywnych fizycznie, uprawiających zarówno dyscypliny siłowe, jak i wytrzymałościowe. Zaobserwowano, że zapotrzebowanie to wynosi w dyscyplinach siłowych od 1,76 g do 2,6 g [7-10], a w dyscyplinach wytrzymałościowych od 0,94 g do 1,5 g [9,11,12]. Zwiększone zapotrzebowanie na białko może wynikać z konieczności naprawy uszkodzeń mięśniowych powstałych podczas wysiłku, a w dyscyplinach siłowych dodatkowo z potrzeby zwiększania masy mięśniowej [13,14]. Ponadto, w dyscyplinach wytrzymałościowych obserwowana jest zwiększona oksydacja leucyny podczas długotrwałego wysiłku [15-18]. Odbudowa i budowa nowych białek organizmu jest możliwa tylko wtedy, gdy w odpowiedniej ilości dostępne są wszystkie aminokwasy. Zmniejszenie dostępności chociaż jednego z nich czyni z niego tzw. aminokwas ograniczający, którego deficyt hamuje wytwarzanie nowych białek. Zatem zwiększony katabolizm tylko jednego z aminokwasów, skutkować będzie koniecznością dostarczenia w diecie większej ilości białka ogółem, aby dostarczyć adekwatną do potrzeb organizmu ilość aminokwasu ograniczającego. Jednocześnie istnieją badania wskazujące, że zwiększony wysiłek fizyczny nie wymaga zwiększenia podaży białka [19-23]. Jednak należy zwrócić uwagę, że białkami użytymi w badaniach, w których zapotrzebowanie na białko było nawet mniejsze niż przewidziane w zaleceniach żywieniowych [19,20], były białka jaja i mleka, czyli białka o wysokiej wartości odżywczej. Mogło to umożliwić osobom trenującym uzyskanie równowagi azotowej, przy mniejszej podaży białka niż byłoby to konieczne, gdyby wykorzystano białko o niższej wartości biologicznej. Mniejsza też była intensywność ćwiczeń fizycznych w porównaniu z badaniami, w których zaobserwowano zwiększone zapotrzebowanie na białko [13]. Z drugiej strony, wysiłek fizyczny może wpływać na lepsze wykorzystanie przez organizm dostarczanych białek. Zaobserwowano, że u osób których dieta zawierała relatywnie małą ilość białka oraz miała mniejszą wartość energetyczną niż potrzeby badanych, bilans azotowy ulegał poprawie, jeśli wykonywali oni ćwiczenia fizyczne [19,20,24]. Ponadto, wysiłek fizyczny może stymulować syntezę białek mięśniowych [25-32]. Wpływ taki ma zarówno wysiłek trwający krótko, o średniej intensywności [30], jak również trwający długo i o znacznej intensywności [26]. Wysiłek fizyczny wpływa na zwiększenie oksydacji aminokwasów [15-18], jednak u sportowców poziom syntezy białek mięśniowych jest wyższy niż ich rozpad [25-32]. Może to wynikać z lepszego wykorzystania aminokwasów powstałych podczas rozpadu białek mięśniowych [14]. Hartman i wsp. [33] zaobserwowali w badaniu prospektywnym z wykorzystaniem izotopów stałych, że u młodych mężczyzn, rozpoczynających trening siłowy, wraz z trwaniem treningu zmniejsza się turn-over białek mięśniowych. Może to oznaczać, że zapotrzebowanie na białko może Studies reveal an increased demand for proteins in very active individuals, involved both in strength and endurance sports. It has been found that the demand for protein in is from 1.76 g to 2.6 g [7-10] strength sports and from 0.94 g to 1.5 g in endurance sports [9,11,12]. An increased demand for protein may result from the necessity of effort-related muscle damage repair, and in strength sports – additionally, to increase muscle mass [13,14]. Moreover, in endurance sports, increased leucine oxidation is observed during sustained exercise [15-18]. Reconstruction and building of new body proteins is possible only when all amino acids are available in proper amounts. Reduced availability of even one amino acid results in so called limiting amino acids, whose deficit inhibits the production of new proteins. Thus, increased catabolism of only one amino acid entails the necessity of supply of larger amounts of protein to provide adequate amounts of limiting amino acids. Some studies indicate that increased physical effort does not require increased supply of protein [19-23]. It is of note however, that the study, in which the demand for protein was even lower than recommended by nutritionists [19,20], used proteins contained in eggs and milk, having high nutritional value. This would allow training individuals to obtain nitrogen balance with lower protein supply than necessary, if the protein of lower biological value was used. The intensity of physical exercise was also lower as compared with the studies, in which increased demand for protein was observed [13]. On the other hand, physical exertion may contribute to better utilisation of the supplied protein by the organism. It was noted that nitrogen balance improved in persons whose diet contained relatively low amounts of protein and had a lower energetic value than required by the study subjects’ needs, if the subjects performed physical exercise [19,20,24]. Furthermore, physical exertion may stimulate muscle protein synthesis [25-32]. Such effect may be obtained both by physical exercise of short duration and average intensity [30] or of long duration and high intensity [26]. Physical effort increases amino acid oxidation [15-18], in athletes however, the level of muscle protein synthesis is higher than their decomposition [2532]. This may result from a more efficient utilisation of amino acids formed during muscle protein decomposition [14]. Hartman et al [33] noted in their prospective study using stable isotopes that in young males beginning their strength training muscle protein turnover diminishes with training duration. This may indicate that the demand for protein is lower in regularly training individuals as compared with beginners [14]. The effect of exercise duration on muscle protein synthesis is extremely important. It was found that a sustained effort of high intensity may even lead to a decrease in post exercise muscle protein synthesis [34,35]. Conversely, low intensity exercise of short is c op y is for pe rso na lu se on ly - dis tr ibu tio np roh ibit ed . ever, to obtain the best possible results in sports the supply of protein is increased above the recommended norms (RDA) [6]. Th This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. - starczające dla sportowców. Jednak powszechnie zwiększa się podaż białka w diecie powyżej zalecanego spożycia (RDA), aby uzyskać jak najlepsze wyniki w sporcie [6]. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Włodarek D., Sportowcy i ich zapotrzebowanie na białko 298 - Zalecenia Recommendations Określając zapotrzebowanie na białko dla sportowców należy uwzględnić, poza wskaźnikami podstawowymi takimi jak wiek, płeć i masa ciała, również jakość dostarczanego w pożywieniu białka, wartość energetyczną diety, ilość spożywanych węglowodanów, rodzaj i intensywność wysiłku fizycznego oraz czas spożywania białka [6,37,38]. Grupa Robocza ds. Żywienia przy Międzynarodowym Komitecie Olimpijskim zaleca podaż białka w diecie dla sportowców dyscyplin siłowych i szybkościowych w ilości 1,2-1,7 g/kg masy ciała dziennie, a dla sportowców dyscyplin o długotrwałym wysiłku 1,2-1,4 g/kg masy ciała [39]. Tarnopolsky, w pracy poglądowej dotyczącej zapotrzebowania na białko osób uprawiających dyscypliny wytrzymałościowe wnioskował, że dla utrzymania bilansu azotowego u tego typu sportowców, podaż białka w diecie powinna wynosić około 1,1 g na kilogram masy ciała, jednocześnie stwierdzając, że dla sportowców wyczynowych może dochodzić do 1,6 g/kg mc [40]. Phillips wnioskował, na podstawie przeglądu dostępnych prac badawczych, że podaż białka na poziomie 1,3 g/kg mc, w diecie sportowców uprawiających dyscypliny siłowe, jest bezpieczna [41]. International Society of Sports Nutrition, w opinii z 2007 roku dotyczącej zapotrzebowania sportowców na białko stwierdza, że podaż białka w diecie w ilości 1,4-2,0 g/kg mc jest nie tylko bezpieczna, ale może korzystnie wpływać na adaptację do zwiększonego wysiłku fizycznego. Jednocześnie, w dyscyplinach wytrzymałościowych podaż białka powinna znajdować się w dolnej granicy zaproponowanego zakresu, a w dyscyplinach o charakterze siłowym – w jego górnej granicy [37]. W 2009 r. ukazało się wspólne stanowisko American Dietetic Association, Dietetitians of Canada i American College of Sports Medicine dotyczące żywienia sportowców. Stwierdzono w nim, że podaż białka w diecie sportowców dyscyplin wytrzymałościowych powinna wynosić 1,2-1,4 g/kg mc, a w diecie sportowców dyscyplin siłowych – 1,2-1,7 g/kg mc [6]. When determining the demand for protein in athletes, we should consider, apart from basic parameters, such as age, gender and body mass, the quality of protein supplied with food, energetic value of the diet, the amount of consumed carbohydrates as well as the kind and intensity of physical effort and the time of protein consumption [6,37,38]. The International Olympic Committee (IOC) Nutrition Working Group recommends protein supply in the diet of strength and speed athletes in the amount of 1.2-1.7 g/kg of body mass daily and 1.2-1.4 g/kg of body mass for endurance athletes [39]. Tarnopolsky in his review paper concerning the demand for protein in endurance athletes concluded that dietary supply of protein should amount to 1.1 g/kg of body mass and even 1.6 g/kg of body mass in endurance athletes [40]. Phillips, based on the review of available literature has concluded that protein supply at the level of 1.3 g/kg of body mass in strength athletes is safe [41]. The International Society of Sports Nutrition claimed in 2007 that dietary protein supply in the amount of 1.4-2.0 g/kg of body mass was not only safe, but also had a favourable effect on adaptation to intensified physical exercise. In endurance sports, protein supply should be close to the lower limit of the suggested range and in strength sports it should be close to its upper limit [37]. In 2009, the American Dietetic Association, the Dietetitians of Canada and the American College of Sports concluded that the dietary supply of protein should amount to 1.2-1.4 g/kg of body mass, and in strength sports – to 1.2-1.7 g/kg of body mass [6]. op y is for pe rso na lu se on ly - dis tr ibu tio np roh ibit ed . duration does not affect muscle protein synthesis [30, 36]. Thus, the above findings, analysed with the data indicating post-exercise increase in muscle protein synthesis [25-32] may indicate a favourable effect of moderate exercise of average duration on muscle protein synthesis [14]. Athlete’s diet and protein supply Wraz ze zwiększaniem intensywności wysiłku fizycznego oraz wydłużeniem czasu jego trwania, zwiększa się również wydatek energetyczny, a tym samym, w celu pokrycia potrzeb energetycznych organizmu, ilość spożywanych pokarmów. Pokrycie po- With the increase in physical effort intensity and duration, the energy expenditure, and thus the amount of consumed food increases to meet the demand for energy. Meeting the demand for energy is essential to obtain and maintain a proper physical condition, and is c Dieta sportowców a podaż białka Th This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. - być mniejsze u osób regularnie ćwiczących, w porównaniu z osobami rozpoczynającymi trening [14]. Niezwykle istotnym zagadnieniem jest również wpływ czasu trwania wysiłku fizycznego na mięśniową syntezę białek. Okazuje się, że długotrwały wysiłek o dużej intensywności może nawet prowadzić do zmniejszenia mięśniowej syntezy białek po wysiłku [34,35]. Natomiast wysiłek o małej intensywności i krótkim czasie trwania nie ma wpływu na syntezę białek mięśniowych [30,36]. Zatem powyższe obserwacje, analizowane łącznie z danymi wskazującymi na zwiększenie syntezy białek mięśniowych po wysiłku [25-32], mogą wskazywać, że korzystny wpływ na mięśniową syntezę białek mają ćwiczenia, które nie są ekstremalnie ciężkie i nie trwają zbyt długo, a z drugiej strony nie są zbyt lekkie i krótkotrwałe [14]. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Włodarek D., Demand for protein in athletes 299 Th is c op y is ed . tio np roh ibit ibu dis tr ly - on se Tab. 1. Zmiana podaży białka wraz ze zwiększaniem się wartości energetycznej diety Tab. 1. Change in protein supply with the increase in diet energetic value - This copy is for personal use only - distribution prohibited. thus, the best results during competitions. The increase in the amount of consumed food is connected with the increase in the supplied macroelements. Nearly all food products contain more or less protein, fats and carbohydrates. A well balanced diet should contain diversified foods to provide not only adequate amounts of energy, protein, carbohydrates or fats, but also macro- and microelements, vitamins and other bioactive substances. An adequate supply of these nutrients is necessary for athlete’s health and compensation of excessive losses due to physical effort. Therefore, physically active individuals, increasing the amounts of consumed foods, at the same time increase protein supply. Table 1 presents dietary increase in protein parallel to the increase in overall energetic value of the diet with protein supply maintained within the range of 10-15%. This indicates that the persons having an adequately balanced diet increase the amount of protein to the amounts recommended for athletes in order to meet the increased demand for fuel with increased food consumption. Thus, the increase in the consumed foods results in the increase in protein supply to meet the body demand for this nutrient. We may conclude that the athletes whose diet is properly balanced, with energetic value meeting their needs, supply their bodies with the amounts of protein exceeding 1.2 g/kg of body mass. The studies on protein consumption in athletes indicate that persons involved in sports consume adequate amounts of protein [14,39,42]. Therefore, the athletes having an adequately balanced diet, rich in complete protein, do not need dietary supplementation. At the same time, it can be observed that some athletes consume lower amounts of protein than recommended for healthy adults [40]. The risk of protein deficiency particularly concerns vegetarian athletes, involved in sports requiring adequate body weight as well as the athletes being on a low-energy diet to reduce their body mass. As for the former ones, it is essential to consider biological protein value. Plant protein has a lower biological value than animal protein, thus vegetarians need more protein than the persons consuming animal products. Thus the athletes being at risk of insufficient protein supply may benefit from supplementation with protein containing preparations. Table 2 presents how the demand for protein increases in the male, whose body mass is 90 kg and who tries to increase his muscle mass by 6 kg within a year. Assuming that protein contained in food, used to increase muscle mass amounts to 100%, protein lu rso na pe for This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. - trzeb energetycznych jest warunkiem koniecznym uzyskania i utrzymania dobrej kondycji fizycznej, pozwalającej na osiągnięcie jak najlepszych rezultatów podczas zawodów. Zwiększenie ilości spożywanej żywności wiąże się ze zwiększeniem ilości dostarczanych makroskładników diety. Prawie wszystkie produkty spożywcze dostarczają w większej lub mniejszej ilości zarówno białka, tłuszczów, jak i węglowodanów. Dobrze zbilansowana dieta powinna zawierać różnorodne produkty spożywcze, aby możliwe było zapewnienie nie tylko odpowiedniej podaży energii oraz białka, tłuszczów i węglowodanów, ale również makro- i mikroelementów oraz witamin i innych substancji bioaktywnych. Odpowiednia ich podaż jest niezbędna dla zapewnienia zdrowia oraz dla pokrycia zwiększonych strat wynikających z wysiłku fizycznego. Zatem osoby bardzo aktywne fizycznie, zwiększając ilość spożywanego pożywienia, jednocześnie zwiększają podaż białka. W Tabeli 1 przedstawiono, jak zwiększa się ilość białka w diecie, gdy zwiesza się ogólna wartość energetyczna diety i jednocześnie podaż energii z białka utrzymana jest w przedziale 10-15%. Wynika z tego, że osoby, które mają prawidłowo zbilansowaną dietę, wraz ze zwiększeniem ilości spożywanego pożywienia w celu pokrycia zwiększonego zapotrzebowania energetycznego, zwiększają ilość białka w diecie do wartości rekomendowanych dla sportowców. Zatem samo zwiększenie ilości spożywanej żywności wpływa na zwiększenie ilości dostarczanego białka, a tym samym na pokrycie zwiększonych potrzeb organizmu na ten składnik pokarmowy. Można stwierdzić, że sportowcy, których dieta jest prawidłowo zbilansowana, a jej wartość energetyczna odpowiada ich potrzebom, dostarczają białko w ilości większej niż 1,2 g/kg mc. W badaniach dotyczących spożycia białka przez sportowców stwierdza się, że dostarczają oni w diecie wystarczającej, do swoich potrzeb, ilości białka [14,39, 42]. W związku z tym, u sportowców spożywających urozmaiconą dietę o odpowiedniej do potrzeb wartości energetycznej i zawierającą produkty dostarczające pełnowartościowego białka, suplementacja preparatami białkowymi nie wydaje się być konieczna. Jednocześnie obserwuje się, że część sportowców spożywa mniejsze ilości białka niż przewidziane jest to w normach zalecanych dla zdrowych osób dorosłych [40]. Ryzyko zbyt małej ilości białka w diecie dotyczy zwłaszcza sportowców, którzy są wegeterianami, sportowców dyscyplin wymagających utrzymania odpowiedniej masy ciała oraz sportowców stosujących dietę o zmniejszonej wartości energetycznej, w celu redukcji masy ciała. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Włodarek D., Sportowcy i ich zapotrzebowanie na białko 300 - tio np roh ibit ed . Tab. 2. Przykład zwiększenia zapotrzebowania na białko w diecie mężczyzny o masie ciała 90 kg, przy planowanym wzroście masy mięśniowej o 6 kg w ciągu roku (wg 14, modyfikacja własna) Tab. 2. The example of demand for protein in the diet of a male weighing 90 kg and planning to increase his body mass by 6 kg monthly (according to 14, own modification) ibu dis tr se on ly - supply will increase by about 0.045 g/kg of body mass daily. In practice, the subject has to consume additional 100 ml of natural yoghurt or skimmed milk, one egg or 20 g of cottage cheese. We should remember however, that consumption of protein contained in food is affected by multiple factors. Nutritional value of protein depends on the content of exogenous and endogenous amino acids, the content of each exogenous amino acid, adequate energy supply for body protein synthesis and digestibility of protein products [1]. The digestibility of protein present in various protein containing products is different. The digestibility coefficient for animal protein is higher than 90% and may be much lower for plant protein [43]. Protein quality depends on the ratio of the most deficient amino acid in protein to the same amino acid in standard protein. It can be defined based on the Chemical Score (CS ) [1],and lately, also based on its modified version, – Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS) [1,44]. Generally, the values of these indices are animal proteins and significantly lower in most of the plant proteins. Moreover, taking advantage of protein depends not only on its nutritional value, but also on age, gender as well as genetic and environmental factors [45]. Thus, if food protein used in order to increase muscle mass will amount to 25% only, it would indicate an increased demand for protein by 0.18 g/kg of body mass daily. In practice, one should consume additional 400 ml of yoghurt, 500 ml of skimmed milk, 80 g of cottage cheese or 65 g of rennet cheese. Th is c op y is for pe rso na lu W przypadku sportowców wegetarian, niezwykle istotne jest zwrócenie uwagi na wartość biologiczną białka. Białko roślinne ma niższą wartość biologiczną od białka zwierzęcego, dlatego też u tych osób zapotrzebowanie na białko może być większe niż u sportowców spożywających produkty pochodzenia zwierzęcego. Zatem sportowcy, u których istnieje ryzyko wystąpienia niedostatecznej podaży białka w diecie, mogą odnieść korzyści z suplementacji preparatami białkowymi. W Tabeli 2 przedstawiono, jak zwiększy się zapotrzebowanie na białko u mężczyzny o masie ciała 90 kg, starającego się zwiększyć masę mięśniową o 6 kg w ciągu roku. Zakładając, że wykorzystanie białka z pożywienia w celu zwiększenia masy mięśni będzie wynosiło 100%, oznacza to zwiększenie podaży białka o około 0,045 g/kg mc/d. W praktyce oznaczałoby to konieczność dodatkowego wypicia dziennie 100 ml jogurtu naturalnego lub trochę ponad 100 ml chudego mleka albo też zjedzenie białka z jednego jajka bądź 20 g sera twarogowego chudego. Jednak należy pamiętać, że na wykorzystanie białka z pożywienia wpływa wiele czynników. Wartość odżywcza białka zależy od zawartości aminokwasów egzogennych i endogennych, wzajemnej proporcji poszczególnych aminokwasów egzogennych, wystarczającego dowozu energii niezbędnej do procesów syntezy białka ustrojowego oraz strawności produktów białkowych [1]. Strawność białka obecnego w rożnych produktach spożywczych jest odmienna. Współczynnik strawności dla białka w produktach zwierzęcych jest większy od 90%, a dla białka z produktów roślinnych może być znacznie niższy [43]. O jakości białka decyduje stosunek ilości najbardziej niedoborowego aminokwasu w białku do ilości tego samego aminokwasu w białku standardowym. Opisywana jest ona między innymi za pomocą chemicznego wskaźnika punktowego (CS – Chemical Score) [1], a ostatnio również za pomocą jego skorygowanej wersji, która dotyczy strawności rzeczywistej białka (PDCAAS – Protein Digestibility Cor- - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Włodarek D., Demand for protein in athletes 301 tio np roh ibit ed . rected Amino Acid Score) [1,44]. Generalnie białka pochodzenia zwierzęcego mają wysokie wartości tych wskaźników, a większość białek pochodzenia roślinnego znacznie niższe. Ponadto, wykorzystanie białka zależy nie tylko od jego wartości odżywczej, ale również od wieku, stanu fizjologicznego, czynników genetycznych i środowiskowych [45]. Zatem jeśli wykorzystanie białka pokarmowego, w celu zwiększenia masy mięśniowej, wynosiłoby tylko 25% dostarczonego białka pożywieniem, będzie to oznaczało zwiększenie zapotrzebowania na białko o 0,18 g/kg mc/d. W praktyce oznacza to dodatkowe wypicie 400 ml jogurtu naturalnego lub około 500 ml chudego mleka albo też zjedzenie 80 g sera twarogowego bądź 65 g sera podpuszczkowego. Conclusions Sportowcy potrzebują więcej białka niż jest to rekomendowane dla osób dorosłych, które nie uprawiają sportu. Jednak większość rekomendacji nie zaleca większej ilości białka w diecie sportowców niż 2,0 g/kg mc. Sportowcy, którzy spożywają urozmaiconą dietę o odpowiedniej do ich potrzeb wartości energetycznej oraz zawierającą produkty dostarczające białka pełnowartościowego, dostarczają z dietą wystarczającej ilości białka. Sportowcy poważnie ograniczający wartość energetyczną diety są zagrożeni tym, że nie zrealizują swojego zapotrzebowania na białko, chociaż taka dieta, właściwie zbilansowana, może dostarczać wystarczającą jego ilość. Natomiast sportowcy, którzy nie spożywają wystarczającej ilości białka w diecie mogą odnieść korzyści z jego suplementacji. Athletes need more protein than it is recommended for adults, not involved in any sport. However, most of the recommendations do not consider greater amounts of protein than 2.0 g/kg of body mass. The athletes whose diet is well balanced, meets their demand for energy and includes products containing complete protein, consume adequate amounts of protein. Those whose diet has a limited energetic value are at risk of protein deficiency, although they may consume adequate amounts of this nutrient if their diet is properly balanced. The athletes who do not consume adequate amounts of protein may benefit from supplementation. se on ly - dis tr ibu Podsumowanie Piśmiennictwo / References Th is c op y is for pe rso na lu 1. Hryniewiecki L, Roszkowski W. Białka. [W:] Gawęcki J (red.) Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu. Warszawa 2010; 204-222. 2. Bender DA. Introduction to nutrition and metabolism. New York 2008. 3. Murray RK, Granner KK, Mayers PA, Rodwell VW. Biochemia Harpera. Warszawa 1994. 4. WHO/FAO. Protein and amino acids requirements in human nutrition. Rapport of Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation, Geneva 2002. WHO Techn Rep Series 935. Geneva 2007. 5. Bułhak-Jachymczyk B. Białko. [W:] Jarosz M, Bułhak-Jachymczyk B (red.) Normy żywienia człowieka. Podstawy prewencji otyłości i chorób niezakaźnych. Warszawa 2008; 61-90. 6. ADA, DC, ACSM. Position of American Dietetic Association, Dietitians of Canada, and the American College of Sports Medicine: Nutrition and Athletic Performance. J Am Diet Assoc 2009; 109: 509-527. 7. Celejowa I. Żywienie w sporcie. Warszawa 2008. 8. Lemon PW, Tarnopolsky MA, MacDougall JA, Atkinson SA. Protein requirements and muscle mass/strength changes during intensive training in novice bodybuilders. J Appl Physiol 1992; 73: 767-775. 9. Tarnopolsky MA, MacDougall JD, Atkinson SA. Influence of protein intake and training status on nitrogen balance and lean body mass. J Appl Physiol 1988; 64: 187-193. 10. Tarnopolsky MA, Atkinson SA, MacDougall JD, Chesley A, Phillips S, Schwarcz HP. Evaluation of protein requirements for trained strength athletes. J Appl Physiol 1992; 73: 1986-1995. 11. Friedman JE, Lemon PW. Effect of chronic endurance exercise on retention dietary protein. Int J Sports Med 1989; 10: 118-123. 12. Meredith CN, Zackin MJ, Frontera WR, Evans WJ. Dietary protein requirements and body protein metabolism in endurance-trained men. J Appl Physiol 1898; 66: 2850-2856. 13. Phillips SM. Dietary protein for athletes: from requirements to metabolic advantage. Appl Physiol Nutr Metab 2006; 31: 647-654. 14. Tipton KD, Witard OC. Protein requirements and recommendations for athletes: relevance of Ivory Tower arguments for practical recommendations. Clin Sports Med 2007; 26: 17-36. 15. Lemont LS, McCullough AJ, Kalhan SC. Comparison of leucine kinetics in endurance-trained and sedentary humans. J Appl Physiol 1999; 86: 320-325. 16. Lemont LS, McCullough AJ, Kalhan SC. Relationship between leucine oxidation and oxygen consumption during steady-state exercise. Med Sci Sports Exerc 2001; 33: 237-41. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Włodarek D., Sportowcy i ich zapotrzebowanie na białko 302 - ed . tio np roh ibit ibu dis tr ly - on se lu rso na pe for y is op is c Th This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. This copy is for personal use only - distribution prohibited. - 17. McKenzie S, Phillips SM, Carter SL, Lowther S, Gibala MJ, Tarnopolsky MA. Endurance exercise training attenuates leucine oxidation and BCOAD activation during exercise in humans. Am J Physiol Endocrinol Metab 2000; 278: 580-587. 18. Phillips SM, Atkinson SA, Tarnopolsky MA, MacDougell JD. Gender differences in lecine kinetics and nitrogen balance in endurance athletes. J Appl Physiol 1993; 75: 2134-2141. 19. Butterfield GE, Calloway DH. Physical civility improves protein utilization in young men. Br J Nutr 1984; 51: 171184. 20. Todd KS, Butterdield GE, Calloway DH. Nitrogen balance in men with adequate and deficient energy intake at three levels of work. J Nutr 1984; 114: 2117-2118. 21. Millward DJ, Bowtell JL, Pacy P et al. Physical activity, protein metabolism and protein requirements. Proc Nutr Soc 1994; 53: 223-240. 22. Rennie MJ, Tipton KD. Protein and amino acid metabolism during and after exercise and the effects on nutrition. Annu Rev Nutr 2000; 20: 457-483. 23. Rennie MJ, Bohe J, Wolfe RR. Latency, duration and dose response relationships of amino acid effects on human muscle protein synthesis. J Nutr 2002; 132: 322-327. 24. Butterfield GE. Whole-body protein utilization in humans. Med Sci Sports Exerc 1987; 19: 157-165. 25. Biolo G, Maggi SP, Williams BD, Tipton KD, Wolfe RR. Increased rates of muscle protein turnover and amino acid transport after resistance exercise in humans. Am J Physiol 1995; 268: 514-520. 26. Miller BF, Olesen JL, Hansen M et al. Coordinated collagen and muscle protein synthesis in human patella tendon and quadriceps muscle after exercise. J Physiol 2005; 567: 1021-1033. 27. Phillips SM, Tipton KD, Aarsland A, Wolf SE, Wolfe RR. Mixed muscle protein synthesis and breakdown after resistance exercise in humans. Am J Physiol 1997; 273: 99-107. 28. Phillips SM, Tipton KD, Ferrando AA, Wolfe RR. Resistance training reduces the acute exercise-induced increase in muscle protein turnover. Am J Physiol 1999; 276: 118-124. 29. Phillips SM, Parise G, Roy BD, Tipton KD, Wolfe RR, Tarnopolsky MA. Resistance-training – induced adaptations in skeletal muscle protein turnover in the fed state. Can J Physiol Pharmacol 2002; 80: 1045-1053. 30. Sheffield-Moore M, Yeckel CW, Volpi E et al. Post exercise protein metabolism in older and young men following moderate-intensity aerobic exercise. Am J Physiol Metab 2004; 287: 513-522. 31. Welle S, Thornton C, Statt M. Myofibrillar protein synthesis in young and old human subjects acted three months of resistance training. Am J Physiol 1995; 268: 422-427. 32. Welle S, Bhatt K, Thornton CA. Stimulation of myofibrillar synthesis by exercise in mediated by more efficient translation of mRNA. J Appl Physiol 1999; 86: 1220-1225. 33. Hartman JW, Moore DR, Phillips SM. Resistance training reduces whole body protein turnover and improves net protein retention in untrained young males. Appl Physiol Nutr Metab 2006; 31: 557-564. 34. Anthony JC, Anthony TG, Layman DK. Leucine supplementation enhances skeletal muscle recovery in rats following exercise. J Nutr 1999; 129: 1102-1109. 35. Goutsch TA, Anthony JC, Kimball SR et al. Availability of elF4E regulates skeletal muscle protein synthesis during recovery from exercise. Am J Physiol 1998; 274: 406-414. 36. Sheffield-Moore M, Paddon-Jones D, Sanford AP et al. Mixed muscle and hepatic derived plasma protein metabolism is differentially regulated in older and young man following resistance exercise. Am J Phsiol Endocrynol Metab 2005; 288: 922-929. 37. Campbell B, Kreider RB, Ziegenfuss T et al. International Society of Sports Nutrition position stand: protein and exercise. J Int Soc Sports Nutr 2007; 4: 8. 38. Campbell B. Muscle mass and weight gain nutritional supplements. [In:] Greenwood M, Kalman DS, Antonio J (eds.) Nutritional supplements in sports and exercise. Human press 2008; 189-224. 39. Tipton KD, Wolfe RR. Protein and amino acids for athletes. [In:] Manghan RJ, Burke L, Coyle EF (eds.) Food, Nutrition and Sports Performance II. The International Olympic Committee Consensus On Sports Nutrition. London and New York 2004; 104-129. 40. Tarnopolsky M. Protein requirements for endurance athletes. Nutrition 2004; 20: 662-668. 41. Phillips SM. Protein requirements and supplementation in strength sports. Nutrition 2004; 20: 689-695. 42. Chalcarz W, Merkiel S, Kotewa U. Ocena spożycia energii, makroskładników, wody oraz witamin u grotołazów podczas wyprawy w Alpy Salzburskie. Med Sport 2009; 25 (4): 247-255. 43. Gawęcki J. Trawienie i wchłanianie. [W:] Gawęcki J (red.) Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu. Warszawa 2010; 88-107. 44. Schaafsman G. The Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score. J Nutr 2000; 130: 1865-1867. 45. Moughan PJ Dietary Protein Quality in Humans – An Overview. JAOAC Int 2005; 88: 874-876. - This copy is for personal use only - distribution prohibited. Włodarek D., Demand for protein in athletes 303 304 - is c Th op y is - lu rso na pe se This copy is for personal use only - distribution prohibited. for This copy is for personal use only - distribution prohibited. ly - - ed . This copy is for personal use only - distribution prohibited. tio np roh ibit ibu dis tr This copy is for personal use only - distribution prohibited. on -