ความต้องการโปรตีนและคุณภาพของโปรตีน

ความต้องการโปรตีนคือปริมาณโปรตีนในอาหารที่จำเป็นต่อการรักษาสมดุลไนโตรเจนและตอบสนองความต้องการกรดอะมิโนของร่างกาย ในขณะที่คุณภาพของโปรตีนอธิบายว่าโปรตีนชนิดหนึ่งๆ สามารถให้กรดอะมิโนเหล่านั้นในรูปแบบที่ย่อยได้และนำไปใช้ประโยชน์ได้ดีเพียงใด แนวคิดทั้งสองนี้ร่วมกันอธิบายทั้งปริมาณโปรตีนที่ประชากรต้องการ และเหตุผลที่โปรตีนจากอาหารต่างชนิดกันไม่มีคุณค่าทางโภชนาการเทียบเท่ากัน

Definition

ความต้องการโปรตีนคือปริมาณโปรตีนในอาหารที่ต่ำที่สุดอย่างต่อเนื่องที่รักษาสมดุลไนโตรเจนและตอบสนองความต้องการกรดอะมิโนที่จำเป็นในบุคคลที่มีสุขภาพดี และคุณภาพของโปรตีนคือความสามารถของโปรตีนในอาหารในการจัดหากรดอะมิโนที่จำเป็นเหล่านั้นในรูปแบบที่ย่อยได้และสามารถนำไปใช้ประโยชน์ทางชีวภาพได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมพื้นฐานและการแสดงออกของความต้องการโปรตีนของมนุษย์ บทบาทของสมดุลไนโตรเจนในการกำหนดความต้องการดังกล่าว และวิธีการหลักในการจัดอันดับคุณภาพของโปรตีน รวมถึง Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score (PDCAAS) และ Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS) โดยถือว่าความต้องการโปรตีนและคุณภาพเป็นแนวคิดอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำด้านอาหารส่วนบุคคล

Core questions

• ผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีต้องการโปรตีนเท่าใด และกำหนดความต้องการนั้นได้อย่างไร?
• สมดุลไนโตรเจนคืออะไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญต่อการประมาณความต้องการโปรตีน?
• อะไรทำให้แหล่งโปรตีนหนึ่งมีคุณภาพสูงกว่าอีกแหล่งหนึ่ง?
• PDCAAS และ DIAAS ให้คะแนนคุณภาพของโปรตีนอย่างไร และแตกต่างกันอย่างไร?
• เหตุใดกรดอะมิโนที่จำเป็นบางชนิดจึงจำกัดในอาหารบางชนิด?

Key concepts

• สมดุลไนโตรเจน
• ปริมาณเฉลี่ยที่ประมาณการ (Estimated Average Requirement) และปริมาณสารอาหารที่แนะนำให้บริโภคประจำวัน (Recommended Dietary Allowance) สำหรับโปรตีน
• กรดอะมิโนที่จำเป็น (Indispensable (essential) amino acids)
• กรดอะมิโนจำกัด (Limiting amino acid)
• คะแนนกรดอะมิโนที่ปรับแก้การย่อยได้ของโปรตีน (Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score (PDCAAS))
• คะแนนกรดอะมิโนที่จำเป็นที่ย่อยได้ (Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS))
• การเสริมโปรตีน (Protein complementation)

Mechanisms

โปรตีนในอาหารจะถูกย่อยเป็นกรดอะมิโนและเปปไทด์ขนาดเล็กที่เข้าสู่กลุ่มกรดอะมิโนของร่างกาย ซึ่งเป็นแหล่งของสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนในเนื้อเยื่อ ไนโตรเจนที่ไม่ถูกเก็บไว้จะถูกขับออก ดังนั้นความต้องการจึงถูกกำหนดตามแบบแผนว่าเป็นปริมาณที่รักษาสมดุลไนโตรเจน (faowhounu-2007, iom-2005) คุณภาพของโปรตีนสะท้อนทั้งความสามารถในการย่อยและปริมาณกรดอะมิโนที่จำเป็นเมื่อเทียบกับความต้องการ: กรดอะมิโนที่มีปริมาณน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับความต้องการคือกรดอะมิโนจำกัด (limiting amino acid) และเป็นตัวจำกัดประสิทธิภาพที่โปรตีนจะสนับสนุนการสังเคราะห์ ระบบการให้คะแนนทำให้สิ่งนี้เป็นทางการ PDCAAS รวมคะแนนกรดอะมิโนเข้ากับความสามารถในการย่อยในอุจจาระ ในขณะที่ DIAAS ใช้ความสามารถในการย่อยที่ลำไส้เล็กส่วนปลายของกรดอะมิโนที่จำเป็นแต่ละชนิด และมีการแสดงให้เห็นว่าอธิบายคุณภาพของโปรตีนแตกต่างจาก PDCAAS (rutherfurd-2015)

Clinical relevance

แนวคิดเกี่ยวกับความต้องการและคุณภาพของโปรตีนเป็นข้อมูลสำคัญในการประเมินอาหาร การติดฉลากอาหาร และการวางแผนอาหารผสมและอาหารจากพืชผ่านการเสริมซึ่งกันและกัน และเป็นพื้นฐานของการอภิปรายเกี่ยวกับความเพียงพอของโปรตีนตลอดช่วงชีวิต (phillips-2012, young-pellett-1994) บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาอ้างอิงและอธิบายวิธีการประเมินความต้องการและคุณภาพ; ไม่ได้ให้คำแนะนำโปรตีนเฉพาะบุคคล

History

ความต้องการโปรตีนของมนุษย์มีพื้นฐานมาจากการวิจัยสมดุลไนโตรเจนตลอดศตวรรษที่ 20 และถูกจัดระเบียบโดยการปรึกษาหารือของผู้เชี่ยวชาญอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสรุปได้ในรายงานร่วมของ FAO/WHO/UNU และปริมาณอ้างอิงของ Institute of Medicine (faowhounu-2007, iom-2005) การประเมินคุณภาพของโปรตีนเปลี่ยนจากวิธีการ Biological Value และ Net Protein Utilisation มาเป็น PDCAAS ซึ่ง FAO/WHO นำมาใช้ในปี 1991 และต่อมาเป็น DIAAS ซึ่งได้รับการแนะนำเพื่อแก้ไขข้อจำกัดของ PDCAAS และอาศัยความสามารถในการย่อยกรดอะมิโนที่ลำไส้เล็กส่วนปลาย (rutherfurd-2015)

Debates

DIAAS ควรเข้ามาแทนที่ PDCAAS ในการจัดอันดับคุณภาพของโปรตีนหรือไม่?

DIAAS ใช้ความสามารถในการย่อยที่ลำไส้เล็กส่วนปลายของกรดอะมิโนที่จำเป็นแต่ละชนิด และหลีกเลี่ยงการตัดทอนค่าของ PDCAAS แต่ต้องใช้ข้อมูลความสามารถในการย่อยที่ซับซ้อนกว่า การที่ DIAAS ควรเข้ามาแทนที่ PDCAAS อย่างสมบูรณ์ในกฎระเบียบและการปฏิบัติหรือไม่และอย่างไรยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่

โปรตีนจากพืชเป็นแหล่งที่เพียงพอต่อความต้องการของมนุษย์หรือไม่?

โปรตีนจากพืชสามารถตอบสนองความต้องการกรดอะมิโนที่จำเป็นได้เมื่อได้รับในปริมาณที่เพียงพอและมีการเสริมแหล่งโปรตีนจากพืชหลายชนิดเข้าด้วยกัน แม้ว่าโปรตีนจากพืชแต่ละชนิดมักจะมีกรดอะมิโนบางชนิดจำกัดและอาจย่อยได้น้อยกว่าโปรตีนจากสัตว์

Key figures

• Vernon Young
• Peter Pellett
• Paul Moughan
• Stuart Phillips

Seminal works

• faowhounu-2007
• young-pellett-1994
• rutherfurd-2015

Frequently asked questions

กำหนดความต้องการโปรตีนสำหรับผู้ใหญ่อย่างไร?

ส่วนใหญ่ได้มาจากการศึกษาความสมดุลของไนโตรเจนที่ระบุปริมาณที่รักษาสมดุลไนโตรเจน ซึ่งหน่วยงานผู้เชี่ยวชาญจะนำไปกำหนดเป็นปริมาณเฉลี่ยที่ประมาณการ (Estimated Average Requirement) และปริมาณสารอาหารที่แนะนำให้บริโภคประจำวัน (Recommended Dietary Allowance) โดยแสดงเป็นต่อกิโลกรัมของน้ำหนักตัว

ความแตกต่างระหว่าง PDCAAS และ DIAAS คืออะไร?

PDCAAS ให้คะแนนคุณภาพของโปรตีนโดยใช้กรดอะมิโนจำกัดและความสามารถในการย่อยในอุจจาระโดยรวม และถูกจำกัดค่าสูงสุดที่ 1.0 ในขณะที่ DIAAS ใช้ความสามารถในการย่อยที่ลำไส้เล็กส่วนปลายที่แท้จริงของกรดอะมิโนที่จำเป็นแต่ละชนิดแยกกัน วิธีการทั้งสองอาจจัดอันดับโปรตีนชนิดเดียวกันแตกต่างกันได้