โปรตีน (สารอาหาร)
โปรตีนเป็นสารอาหาร ที่จำเป็น ต่อร่างกายมนุษย์[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]โปรตีนเป็นส่วนประกอบหนึ่งของเนื้อเยื่อในร่างกายและยังทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน อีกด้วย [ 1 ]ในฐานะแหล่งพลังงาน โปรตีนมีความหนาแน่นของพลังงานเท่ากับคาร์โบไฮเดรตคือ 17 กิโลจูล (4 กิโลแคลอรี ) ต่อกรัม จากมุมมองทางโภชนาการ คุณลักษณะที่สำคัญของโปรตีนคือองค์ประกอบของกรดอะมิโนปริมาณโปรตีนในอาหารมักวัดจากปริมาณไนโตรเจน เนื่องจากไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของกรดอะมิโน
โปรตีนเป็น สายโซ่ พอลิเมอร์ที่สร้างจากกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์[ 1 ] ในระหว่าง การย่อยอาหารของมนุษย์โปรตีนจะถูกย่อยสลายในกระเพาะอาหาร เป็นสาย โซ่พอลิเปปไทด์ขนาดเล็กโดยกรดไฮโดรคลอริกและการทำงานของโปรตีเอส[ 1 ]ซึ่งมีความสำคัญต่อการดูดซึมกรดอะมิโนจำเป็นที่ไม่สามารถสังเคราะห์ได้เองในร่างกาย[ 2 ] [ 4 ]
มีกรดอะมิโนจำเป็น 9 ชนิดที่มนุษย์ไม่สามารถสังเคราะห์ได้เอง ดังนั้นจึงต้องได้รับจากอาหารเพื่อป้องกันภาวะขาดสารอาหารโปรตีนและพลังงานซึ่งอาจนำไปสู่การเสียชีวิต ได้แก่ฟีนิลอะลา นี น วาลีน ทรีโอนีน ทริปโตเฟนเมไทโอนีน ลิวซีน ไอโซ ลิวซีนไลซีนและฮิสติดีน [ 5 ] [ 6 ] มีการถกเถียงกันว่ามีกรดอะมิโนจำเป็น 8 หรือ 9 ชนิด[ 7 ] โดยทั่วไป แล้วมีความเห็นพ้องกันว่ามี 9 ชนิด เนื่องจากฮิสติดีนไม่สามารถสังเคราะห์ได้ในผู้ใหญ่[ 8 ]ร่างกายมนุษย์สามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนได้เอง 5 ชนิด ได้แก่อะลานีนกรดแอสปาร์ติกแอส ปาราจีน กรดกลูตามิกและเซรีน มีกรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไข 6 ชนิด ซึ่งการสังเคราะห์อาจถูกจำกัดภายใต้สภาวะทางพยาธิสรีรวิทยาพิเศษ เช่น การคลอดก่อนกำหนดในทารกหรือบุคคลที่มีภาวะสลายตัวอย่างรุนแรง ได้แก่อาร์จินีนซิสเทอีน ไกลซีน กลูตามีนโพรลีนและไทโรซีน [ 5 ] แหล่งโปรตีนในอาหาร ได้แก่ธัญพืชพืชตระกูลถั่วถั่วเปลือกแข็งเมล็ดพืชเนื้อสัตว์ผลิตภัณฑ์นมปลาและไข่[ 2 ]
ฟังก์ชัน
หลังจากน้ำแล้ว โปรตีนมีมวลมากที่สุดในสิ่งมีชีวิตเมื่อเทียบกับโมเลกุลชนิดอื่น[ 1 ]โปรตีนมีอยู่ในทุกเซลล์ และเป็นส่วนประกอบโครงสร้างของเนื้อเยื่อและอวัยวะ ทุกส่วนของร่างกาย รวมถึงเส้นผม ผิวหนัง เลือด และกระดูก[ 1 ]โปรตีนมีปริมาณมากเป็นพิเศษในกล้ามเนื้อสารสื่อสารในเซลล์ ( ฮอร์โมน ) และโมเลกุลขนส่งถูกสร้างขึ้นจากโปรตีน รวมถึงเอนไซม์และแอนติบอดีเช่นเดียวกับ ส่วนประกอบ ของเยื่อหุ้มเซลล์เช่นไกลโคโปรตีนโปรตีนGและช่องไอออน [ 1 ] ชนิดของกรดอะมิโนและลำดับของกรดอะมิโนเป็นตัวกำหนดโครงสร้างสามมิติและหน้าที่เฉพาะของโปรตีน[ 1 ]
กรดอะมิโนที่ได้จากการสลาย โปรตีน ยังช่วยให้เกิดการสังเคราะห์โมเลกุลที่ไม่ใช่โปรตีนซึ่งจำเป็นต่อชีวิต เช่น นิวคลีโอ ไทด์ สารสื่อประสาทบางชนิดและฮีม[ 3 ] [ 5 ] [ 1 ] [ 9 ]
แหล่งที่มา
โปรตีนพบได้ในอาหารหลากหลายชนิด[ 10 ] [ 11 ]ทั่วโลก อาหารโปรตีนจากพืชมีส่วนช่วยมากกว่า 60% ของปริมาณโปรตีนต่อหัว[ 12 ]ในอเมริกาเหนือ อาหารที่ได้จากสัตว์มีส่วนช่วยประมาณ 70% ของแหล่งโปรตีน[ 11 ]แมลงเป็นแหล่งโปรตีนในหลายส่วนของโลก[ 13 ]ในบางส่วนของแอฟริกา โปรตีนในอาหารมากถึง 50% มาจากแมลง[ 13 ]มีการประมาณการว่ามีผู้คนมากกว่า 2 พันล้านคนกินแมลงทุกวัน[ 14 ]
ผงโปรตีนเช่นเคซีนเวย์ไข่ข้าวถั่วเหลืองและแป้งจิ้งหรีดเป็นแหล่งโปรตีนที่ผ่านการแปรรูปและผลิตขึ้น[ 15 ] ผู้ที่รับประทานอาหารที่สมดุลไม่จำเป็นต้องรับประทานอาหารเสริมโปรตีน[ 2 ] [ 11 ] [ 16 ]
ตารางด้านล่างแสดงกลุ่มอาหารที่เป็นแหล่งโปรตีน
| แหล่งอาหาร | ไลซีน | ทรีโอนีน | ทริปโตแฟน | กรดอะมิโนที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ |
|---|---|---|---|---|
| พืชตระกูลถั่ว | 64 | 38 | 12 | 25 |
| ธัญพืชและ เมล็ดธัญพืช เต็มเมล็ด | 31 | 32 | 12 | 37 |
| ถั่วและเมล็ดพืช | 45 | 36 | 17 | 46 |
| ผลไม้ | 45 | 29 | 11 | 27 |
| สัตว์ | 85 | 44 | 12 | 38 |
คำอธิบายสี:
- แหล่งโปรตีนที่มีความหนาแน่นของกรดอะมิโนแต่ละชนิดสูงที่สุด
- แหล่งโปรตีนที่มีความหนาแน่นของกรดอะมิโนแต่ละชนิดต่ำที่สุด
โปรตีนจากสัตว์
| หมวดหมู่ | สัดส่วนของผลิตภัณฑ์จากปศุสัตว์ [%] |
|---|---|
| แคลอรี | |
| โปรตีน | |
| การใช้ที่ดิน | |
| ก๊าซเรือนกระจก | |
| มลพิษทางน้ำ | |
| มลพิษทางอากาศ | |
| การสูบน้ำจืด |
เนื้อสัตว์ผลิตภัณฑ์นม ไข่ถั่วเหลืองปลาธัญพืชไม่ขัดสีและซีเรียลเป็นแหล่งโปรตีน[ 10 ]ตัวอย่างของอาหารหลักและแหล่งโปรตีนจากธัญพืช ซึ่งแต่ละชนิดมีความเข้มข้นมากกว่า 7% ได้แก่ (โดยไม่เรียงลำดับ) บัควีท ข้าวโอ๊ต ข้าวไรย์ ข้าวฟ่าง ข้าวโพด ข้าว ข้าวสาลี ข้าวฟ่าง อมารันธ์ และควินัว[ 11 ]เนื้อสัตว์ป่าเป็นแหล่งโปรตีนราคาไม่แพงในบางประเทศ[ 18 ]
โปรตีนที่ไม่ได้มาจากสัตว์
แหล่งโปรตีนจากพืช ได้แก่พืชตระกูลถั่วถั่วเปลือกแข็งเมล็ดพืช ธัญพืช และผักและผลไม้ บางชนิด อาหารจากพืชที่มีความเข้มข้นของโปรตีนมากกว่า 7% ได้แก่ (แต่ไม่จำกัดเพียงเท่านี้) ถั่วเหลืองถั่วเลนทิล ถั่วแดง ถั่วขาว ถั่วเขียวถั่วชิกพี ถั่วฝักยาว ถั่วลิมา ถั่วพิเจน ถั่วลูปิน ถั่ววิง อัลมอนด์ถั่วบราซิล เม็ดมะม่วงหิมพานต์พีแคนวอลนัท เมล็ดฝ้าย เมล็ดฟักทองเมล็ดป่านเมล็ดงาและเมล็ดทานตะวัน[ 11 ]
การผลิต โปรตีนจุลินทรีย์ที่ขับเคลื่อนด้วยโฟโตโวลตาอิกใช้ไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์และคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศเพื่อสร้างเชื้อเพลิงสำหรับจุลินทรีย์ ซึ่งเจริญเติบโตในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแล้วนำไปแปรรูปเป็นผงโปรตีนแห้ง กระบวนการนี้ใช้ที่ดิน น้ำ และปุ๋ยอย่างมีประสิทธิภาพสูง[ 19 ] [ 20 ]
การทดสอบในอาหาร
โปรตีนดิบที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก
การทดสอบแบบคลาสสิกสำหรับการหาความเข้มข้นของโปรตีนในอาหาร ได้แก่วิธี Kjeldahlและวิธี Dumasการทดสอบเหล่านี้จะกำหนดปริมาณไนโตรเจนทั้งหมดในตัวอย่าง ส่วนประกอบหลักเพียงอย่างเดียวของอาหารส่วนใหญ่ที่มีไนโตรเจนคือโปรตีน (ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และใยอาหารไม่มีไนโตรเจน) หากนำปริมาณไนโตรเจนมาคูณด้วยปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับชนิดของโปรตีนที่คาดว่าจะพบในอาหาร จะสามารถกำหนดปริมาณโปรตีนทั้งหมดได้ ค่านี้เรียกว่าปริมาณ " โปรตีนดิบ " การใช้ปัจจัยการแปลงที่ถูกต้องเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการนำผลิตภัณฑ์โปรตีนจากพืชมาใช้มากขึ้น[ 21 ]อย่างไรก็ตาม บนฉลากอาหาร โปรตีนจะคำนวณจากปริมาณไนโตรเจนคูณด้วย 6.25 เนื่องจากปริมาณไนโตรเจนเฉลี่ยของโปรตีนอยู่ที่ประมาณ 16% โดยทั่วไปจะใช้การทดสอบ Kjeldahl เนื่องจากเป็นวิธีที่AOAC Internationalนำมาใช้และจึงถูกใช้โดยหน่วยงานมาตรฐานอาหารหลายแห่งทั่วโลก แม้ว่าวิธี Dumas ก็ได้รับการอนุมัติจากองค์กรมาตรฐานบางแห่งเช่นกัน[ 22 ]
การวัดโปรตีนโดยใช้ไนโตรเจนไม่สามารถแยกแยะระหว่างโปรตีนแท้และไนโตรเจนที่ไม่ใช่โปรตีน (NPN) ได้ NPN พบได้ในปริมาณมากในนม[ 23 ]แมลงที่กินได้[ 24 ] [ 25 ]และปลา[ 26 ]นอกจากนี้การปนเปื้อน โดยบังเอิญ และการปลอมปนโดยเจตนาของโปรตีนในอาหารสัตว์ด้วยแหล่ง NPN ที่ทำให้การวัดปริมาณโปรตีนดิบสูงเกินจริงนั้นเป็นที่ทราบกันดีว่าเกิดขึ้นในอุตสาหกรรมอาหารมานานหลายทศวรรษ เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพอาหารผู้ซื้อโปรตีนในอาหารสัตว์จึงทำการ ทดสอบ ควบคุมคุณภาพ เป็นประจำ ซึ่งออกแบบมาเพื่อตรวจจับสารปนเปื้อนไนโตรเจนที่ไม่ใช่โปรตีนที่พบได้ทั่วไป เช่นยูเรียและแอมโมเนียมไนเตรต[ 27 ]
ข้อจำกัดของวิธีการ Kjeldahl เป็นหัวใจสำคัญของการปนเปื้อนโปรตีนส่งออกของจีนในปี 2550 และเรื่องอื้อฉาวนมจีนในปี 2551ซึ่งมีการเติมสารเคมีอุตสาหกรรมเมลามี น ลงในนมหรือกลูเตนเพื่อเพิ่ม "โปรตีน" ที่วัดได้[ 28 ] [ 29 ]
โปรตีนแท้
ในอุตสาหกรรมอาหารอย่างน้อยหนึ่งส่วน คืออุตสาหกรรมนม บางประเทศ (อย่างน้อยสหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย ฝรั่งเศส และฮังการี) ได้นำการวัด " โปรตีนแท้ " มาใช้แทนการวัดโปรตีนดิบเป็นมาตรฐานสำหรับการชำระเงินและการทดสอบ: "โปรตีนแท้เป็นการวัดเฉพาะโปรตีนในนม ในขณะที่โปรตีนดิบเป็นการวัดแหล่งไนโตรเจนทั้งหมดและรวมถึงไนโตรเจนที่ไม่ใช่โปรตีน เช่น ยูเรีย ซึ่งไม่มีคุณค่าทางโภชนาการสำหรับมนุษย์ ... อุปกรณ์ทดสอบนมในปัจจุบันวัดพันธะเปปไทด์ ซึ่งเป็นการวัดโปรตีนแท้โดยตรง" [ 30 ] การวัดพันธะเปปไทด์ในธัญพืชยังถูกนำไปใช้ในหลายประเทศ รวมถึงแคนาดา สหราชอาณาจักร ออสเตรเลีย รัสเซีย และอาร์เจนตินา ซึ่ง ใช้เทคโนโลยีการสะท้อนแสงอินฟราเรดใกล้ (NIR) ซึ่งเป็นสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดชนิดหนึ่ง[ 31 ]
วิธีการวิเคราะห์โปรตีนที่แท้จริงแบบดั้งเดิมคือการวิเคราะห์กรดอะมิโน ข้อมูลจากการวิเคราะห์ดังกล่าวมีความหมายทางโภชนาการเพิ่มเติม เนื่องจากมนุษย์และสัตว์อื่นๆ มีความต้องการกรดอะมิโนจำเป็นเฉพาะองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) แนะนำให้ใช้การวิเคราะห์กรดอะมิโนเท่านั้นในการกำหนดโปรตีนในอาหารที่ใช้เป็นแหล่งโภชนาการหลัก เช่น นมผงสำหรับทารก แต่ยังระบุเพิ่มเติมว่า "เมื่อไม่มีข้อมูลการวิเคราะห์กรดอะมิโน การกำหนดโปรตีนโดยอิงจากปริมาณไนโตรเจนทั้งหมดโดยวิธี Kjeldahl (AOAC, 2000) หรือวิธีที่คล้ายกัน ... ถือว่ายอมรับได้" [ 32 ]การใช้วิธีมาตรฐานสำหรับการวิเคราะห์กรดอะมิโน ปริมาณโปรตีนที่แท้จริงสามารถรายงานได้ว่าเป็นผลรวมของ มวล ปราศจากน้ำของกรดอะมิโนทั้ง 18 ชนิดที่วิเคราะห์[ 25 ]การวิเคราะห์กรดอะมิโนสามารถทำได้โดยใช้วิธีมาตรฐาน ได้แก่ ISO 13903 (2005) และ AOAC 988.15 [ 24 ]
ในบริบทของผลิตภัณฑ์นม NPN สามารถคำนวณได้โดยการตกตะกอนโปรตีนทั้งหมดและวัดปริมาณไนโตรเจนในส่วนที่เหลืออยู่[ 23 ]
โปรตีนที่สัตว์เคี้ยวเอื้องสามารถย่อยได้
วิธีการทดสอบโปรตีนในอาหารโคเนื้อได้พัฒนาเป็นวิทยาศาสตร์ในช่วงหลังสงคราม ตำรามาตรฐานในสหรัฐอเมริกาความต้องการสารอาหารของโคเนื้อได้มีการแก้ไขมาแล้วแปดฉบับในช่วงอย่างน้อยเจ็ดสิบปี[ 33 ]ฉบับที่หกในปี 1996 ได้แทนที่โปรตีนดิบ ในฉบับที่ห้า ด้วยแนวคิดของ " โปรตีนที่ย่อยสลายได้ " ซึ่งกำหนดไว้ประมาณปี 2000 ว่า " โปรตีนที่แท้จริงที่ดูดซึมโดยลำไส้ ซึ่งได้มาจากโปรตีนจุลินทรีย์และโปรตีนที่รับประทานเข้าไปโดยไม่ย่อยสลาย" [ 34 ] (สิ่งนี้หมายถึง โภชนาการ ของสัตว์เคี้ยวเอื้อง โดยเฉพาะ ซึ่งจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในกระเพาะรูเมนสามารถเปลี่ยน NPN เป็นโปรตีนได้ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่เกิดขึ้นในสัตว์ที่ไม่ใช่สัตว์เคี้ยวเอื้อง เช่น มนุษย์) [ 35 ]
คุณภาพของโปรตีน
ลักษณะที่สำคัญที่สุดและลักษณะเฉพาะของโปรตีนจากมุมมองทางโภชนาการคือองค์ประกอบ ของ กรดอะมิโน[ 5 ]มีระบบหลายระบบที่จัดอันดับโปรตีนตามประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตโดยพิจารณาจากเปอร์เซ็นต์สัมพัทธ์ของกรดอะมิโน และในบางระบบยังพิจารณาถึงการย่อยได้ของแหล่งโปรตีนด้วย ระบบเหล่านี้ได้แก่คุณค่าทางชีวภาพการใช้โปรตีนสุทธิและPDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acids Score) ซึ่งพัฒนาโดย FDA โดยเป็นการดัดแปลง วิธีการ อัตราส่วนประสิทธิภาพโปรตีน (PER) การจัดอันดับ PDCAAS ได้รับการยอมรับโดยสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) และองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ/ องค์การอนามัยโลก (FAO/WHO) ในปี 1993 ว่าเป็นวิธีการ "ที่ดีที่สุด" ที่ต้องการในการกำหนดคุณภาพของโปรตีน องค์กรเหล่านี้ได้แนะนำว่าวิธีการอื่น ๆ ในการประเมินคุณภาพของโปรตีนนั้นด้อยกว่า[ 36 ]
ในปี 2013 องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) เสนอให้เปลี่ยนไปใช้คะแนนกรดอะมิโนจำเป็นที่ย่อยได้ (Digestible Indispensable Amino Acid Score )
การย่อยอาหาร
โปรตีนส่วนใหญ่จะถูกย่อยสลายเป็นกรดอะมิโนเดี่ยวโดยการย่อยในระบบทางเดินอาหาร[ 37 ]
โดยทั่วไป การย่อยอาหารจะเริ่มต้นในกระเพาะอาหารเมื่อเปปซินโนเจนถูกเปลี่ยนเป็นเปปซินโดยการทำงานของกรดไฮโดรคลอริกและดำเนินต่อไปโดยทริปซินและไคโมทริปซินในลำไส้เล็ก[ 37 ] ก่อนการดูดซึมในลำไส้เล็กโปรตีนส่วนใหญ่จะถูกลดขนาดลงเป็นกรดอะมิโนเดี่ยวหรือเปปไทด์ที่มีกรดอะมิโนหลายตัว เปปไทด์ส่วนใหญ่ที่มีความยาวมากกว่าสี่กรดอะมิโนจะไม่ถูกดูดซึม การดูดซึมเข้าสู่เซลล์ดูดซึมในลำไส้ไม่ใช่จุดสิ้นสุด ที่นั่น เปปไทด์ส่วนใหญ่จะถูกย่อยสลายเป็นกรดอะมิโนเดี่ยว
การดูดซึมกรดอะมิโนและอนุพันธ์ ของกรดอะมิโน ซึ่งเกิดจากการย่อยสลายโปรตีนในอาหารนั้น เกิดขึ้นโดยระบบทางเดินอาหารอัตราการดูดซึมของกรดอะมิโนแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับแหล่งโปรตีนเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ความสามารถในการย่อยของกรดอะมิโนหลายชนิดในมนุษย์ ความแตกต่างระหว่าง โปรตีน จากถั่วเหลืองและนม[ 38 ]และระหว่างโปรตีนในนมแต่ละชนิด ได้แก่เบต้า-แลคโตโกลบูลินและเคซีน[ 39 ]สำหรับโปรตีนในนม ประมาณ 50% ของโปรตีนที่รับประทานเข้าไปจะถูกดูดซึมระหว่างกระเพาะอาหารและลำไส้เล็กส่วนต้นและ 90% จะถูกดูดซึมเมื่ออาหารที่ย่อยแล้วไปถึงลำไส้เล็กส่วนปลาย [ 40 ] ค่าทางชีวภาพ (BV) คือการวัดสัดส่วนของโปรตีนที่ดูดซึมจากอาหารซึ่งจะถูกนำไปรวมเข้ากับโปรตีนในร่างกายของสิ่งมีชีวิต
เด็กแรกเกิด
ลูกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแรกเกิดมีความพิเศษในการย่อยและดูดซึม โปรตีน เนื่องจากสามารถดูดซึมโปรตีนที่สมบูรณ์ได้ที่ลำไส้เล็ก ซึ่งช่วยให้เกิดภูมิคุ้มกันแบบพาสซีฟกล่าวคือ การถ่ายทอดอิมมูโนโกลบูลินจากแม่สู่ลูกแรกเกิดผ่านทางน้ำนม[ 41 ]
ข้อกำหนดด้านอาหาร
มีการถกเถียงกันอย่างมากเกี่ยวกับความต้องการโปรตีน[ 42 ] [ 43 ]ปริมาณโปรตีนที่จำเป็นในอาหารของแต่ละบุคคลนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานโดยรวม ความต้องการไนโตรเจนและกรดอะมิโนจำเป็นของร่างกาย น้ำหนักและองค์ประกอบของร่างกาย อัตราการเจริญเติบโตของแต่ละบุคคล ระดับกิจกรรมทางกาย ปริมาณพลังงานและคาร์โบไฮเดรตที่แต่ละบุคคลได้รับ และการเจ็บป่วยหรือบาดเจ็บ[ 4 ] [ 15 ]กิจกรรมทางกายและการออกแรง รวมถึงมวลกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้น จะเพิ่มความต้องการโปรตีน ความต้องการยังมากขึ้นในช่วงวัยเด็กเพื่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการ ในช่วงตั้งครรภ์ หรือเมื่อให้นมบุตรเพื่อบำรุงทารก หรือเมื่อร่างกายต้องการฟื้นตัวจากภาวะทุพโภชนาการหรือการบาดเจ็บ หรือหลังการผ่าตัด[ 44 ]
คำแนะนำด้านโภชนาการ
ตาม แนวทาง ปริมาณสารอาหารอ้างอิงที่ควรได้รับต่อวัน ของสหรัฐอเมริกาและแคนาดา ผู้หญิงอายุ 19-70 ปีจำเป็นต้องบริโภค โปรตีน 46 กรัมต่อวัน ในขณะที่ผู้ชายอายุ 19-70 ปีจำเป็นต้องบริโภค โปรตีน 56 กรัมต่อวัน เพื่อลดความเสี่ยงของการขาดสารอาหาร ปริมาณสารอาหารที่แนะนำต่อวัน (RDA) เหล่านี้คำนวณจากโปรตีน 0.8 กรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัว และน้ำหนักตัวเฉลี่ย 57 กิโลกรัม (126 ปอนด์) และ 70 กิโลกรัม (154 ปอนด์) ตามลำดับ[ 5 ]อย่างไรก็ตาม คำแนะนำนี้อิงตามความต้องการเชิงโครงสร้างเท่านั้น และไม่คำนึงถึงการใช้โปรตีนสำหรับการเผาผลาญพลังงาน[ 42 ]ข้อกำหนดนี้สำหรับบุคคลที่ไม่ค่อยออกกำลังกาย[ 45 ]ในสหรัฐอเมริกา การบริโภคโปรตีนโดยเฉลี่ยสูงกว่า RDA จากผลการสำรวจสุขภาพและโภชนาการแห่งชาติ (NHANES 2013–2014) การบริโภคโปรตีนโดยเฉลี่ยสำหรับผู้หญิงอายุ 20 ปีขึ้นไปคือ 69.8 กรัม และสำหรับผู้ชายคือ 98.3 กรัมต่อวัน[ 46 ]จากการวิจัยของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด สถาบันการแพทย์แห่งชาติ[ 47 ]แนะนำว่าผู้ใหญ่ควรบริโภคโปรตีนอย่างน้อย 0.8 กรัมต่อกิโลกรัมของน้ำหนักตัวต่อวัน ซึ่งเทียบเท่ากับประมาณ 7 กรัมกว่าๆ ต่อน้ำหนักตัวทุกๆ 20 ปอนด์ คำแนะนำนี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจากผู้เชี่ยวชาญด้านสุขภาพว่าเป็นแนวทางในการรักษามวลกล้ามเนื้อ สนับสนุนการทำงานของระบบเผาผลาญ และส่งเสริมสุขภาพโดยรวม
คนที่มีความกระตือรือร้น
การศึกษาหลายชิ้นสรุปว่าผู้ที่มีกิจกรรมทางกายและนักกีฬาอาจต้องการโปรตีนในปริมาณที่สูงขึ้น (เมื่อเทียบกับ 0.8 กรัม/กิโลกรัม) เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของมวลกล้ามเนื้อและการสูญเสียเหงื่อ รวมถึงความต้องการในการซ่อมแซมร่างกายและแหล่งพลังงาน[ 42 ] [ 43 ]อันที่จริง มีการแสดงให้เห็นว่าโปรตีนมีส่วนช่วยประมาณ 3% ของการใช้พลังงานทั้งหมดในระหว่างการออกกำลังกาย[ 48 ]ปริมาณที่แนะนำแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1.2 ถึง 1.4 กรัม/กิโลกรัมสำหรับผู้ที่ออกกำลังกายแบบอดทน ไปจนถึง 1.6-1.8 กรัม/กิโลกรัมสำหรับการออกกำลังกายแบบเพิ่มความแข็งแรง[ 43 ] [ 45 ]และมากถึง 2.0 กรัม/กิโลกรัม/วันสำหรับผู้สูงอายุ[ 49 ] ในขณะที่ปริมาณโปรตีน สูงสุดที่แนะนำต่อวันจะอยู่ที่ประมาณ 25% ของความต้องการพลังงาน เช่น ประมาณ 2 ถึง 2.5 กรัม/กิโลกรัม[ 42 ]อย่างไรก็ตาม ยังมีคำถามอีกมากมายที่ยังต้องได้รับการแก้ไข[ 43 ]
นอกจากนี้ บางคนยังแนะนำว่านักกีฬาที่รับประทาน อาหาร จำกัดแคลอรี่เพื่อลดน้ำหนักควรเพิ่มการบริโภคโปรตีนให้มากขึ้น อาจถึง 1.8–2.0 กรัม/กิโลกรัม เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียมวลกล้ามเนื้อ[ 50 ]
ความต้องการโปรตีนจากการออกกำลังกายแบบแอโรบิก
นักกีฬาประเภทความอดทนแตกต่างจากนักกีฬาประเภทสร้างกล้ามเนื้อตรงที่นักกีฬาประเภทความอดทนไม่ได้สร้างมวลกล้ามเนื้อจากการฝึกฝนมากเท่ากับนักกีฬาประเภทสร้างกล้ามเนื้อ[ 51 ]งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าบุคคลที่ทำกิจกรรมความอดทนต้องการการบริโภคโปรตีนมากกว่าบุคคลที่ไม่ได้ออกกำลังกาย เพื่อให้กล้ามเนื้อที่ถูกทำลายระหว่างการออกกำลังกายแบบความอดทนสามารถได้รับการซ่อมแซม[ 52 ]แม้ว่าความต้องการโปรตีนสำหรับนักกีฬายังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ (ตัวอย่างเช่น ดู Lamont, Nutrition Research Reviews, หน้า 142 - 149, 2012) งานวิจัยแสดงให้เห็นว่านักกีฬาประเภทความอดทนสามารถได้รับประโยชน์จากการเพิ่มการบริโภคโปรตีน เนื่องจากประเภทของการออกกำลังกายที่นักกีฬาประเภทความอดทนเข้าร่วมยังคงเปลี่ยนแปลงเส้นทางการเผาผลาญโปรตีน ความต้องการโปรตีนโดยรวมเพิ่มขึ้นเนื่องจากการออกซิเดชันของกรดอะมิโนในนักกีฬาที่ฝึกฝนความอดทน[ 52 ]นักกีฬาประเภทความอดทนที่ออกกำลังกายเป็นเวลานาน (2–5 ชั่วโมงต่อการฝึก) ใช้โปรตีนเป็นแหล่งพลังงาน 5–10% ของพลังงานทั้งหมดที่ใช้ไป ดังนั้น การเพิ่มปริมาณโปรตีนเล็กน้อยอาจเป็นประโยชน์ต่อนักกีฬาประเภทความอดทน โดยทดแทนโปรตีนที่สูญเสียไปจากการใช้พลังงานและโปรตีนที่สูญเสียไปจากการซ่อมแซมกล้ามเนื้อ การทบทวนหนึ่งสรุปว่านักกีฬาประเภทความอดทนสามารถเพิ่มปริมาณโปรตีนที่รับประทานต่อวันได้สูงสุด 1.2–1.4 กรัมต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัม[ 15 ]
ความต้องการโปรตีนจากการออกกำลังกายแบบไม่ใช้ออกซิเจน
งานวิจัยยังบ่งชี้ว่าบุคคลที่ออกกำลังกาย แบบ ฝึกความแข็งแรงต้องการโปรตีนมากกว่าบุคคลที่ไม่ได้ออกกำลังกาย นักกีฬาที่ฝึกความแข็งแรงอาจเพิ่มปริมาณโปรตีนที่รับประทานต่อวันได้สูงสุดถึง 1.4–1.8 กรัมต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัม เพื่อเพิ่มการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อ หรือเพื่อชดเชยการสูญเสียจากการออกซิเดชันของกรดอะมิโนระหว่างการออกกำลังกาย นักกีฬาหลายคนรักษาระดับอาหารที่มีโปรตีนสูงเป็นส่วนหนึ่งของการฝึกซ้อม อันที่จริง นักกีฬาบางคนที่เชี่ยวชาญกีฬาแบบไม่ใช้ออกซิเจน (เช่น การยกน้ำหนัก) เชื่อว่าจำเป็นต้องได้รับโปรตีนในระดับสูงมาก ดังนั้นจึงบริโภคอาหารที่มีโปรตีนสูงและอาหารเสริมโปรตีนด้วย[ 4 ] [ 15 ] [ 52 ] [ 53 ]
กลุ่มประชากรพิเศษ
อาการแพ้โปรตีน
อาการแพ้อาหารคือการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ที่ผิดปกติ ต่อโปรตีนในอาหาร อาการและสัญญาณอาจมีตั้งแต่เล็กน้อยไปจนถึงรุนแรง อาจรวมถึงอาการคันลิ้นบวม อาเจียน ท้องเสีย ลมพิษ หายใจลำบาก หรือความดันโลหิตต่ำ อาการเหล่านี้มักเกิดขึ้นภายในไม่กี่นาทีถึงหนึ่งชั่วโมงหลังจากการสัมผัส เมื่ออาการรุนแรง จะเรียกว่าภาวะอะนาฟิแล็กซิส อาหารแปด ชนิดต่อไปนี้เป็นสาเหตุของปฏิกิริยาแพ้ประมาณ 90% ได้แก่นมวัวไข่ข้าวสาลีอาหารทะเลปลาถั่วลิสงถั่วเปลือกแข็งและถั่วเหลือง [ 54 ]
โรคไตเรื้อรัง
แม้ว่าจะไม่มีหลักฐานที่แน่ชัดว่าอาหารที่มีโปรตีนสูงสามารถทำให้เกิดโรคไตเรื้อรังได้แต่ก็มีความเห็นพ้องกันว่าผู้ที่เป็นโรคนี้ควรลดการบริโภคโปรตีนลง จากการทบทวนในปี 2009 ที่ได้รับการปรับปรุงในปี 2018 พบว่าผู้ที่เป็นโรคไตเรื้อรังที่ลดการบริโภคโปรตีนมีโอกาสน้อยที่จะพัฒนาไปสู่โรคไตระยะสุดท้าย[ 55 ] [ 56 ]ยิ่งไปกว่านั้น ผู้ที่เป็นโรคนี้ในขณะที่รับประทานอาหารที่มีโปรตีนต่ำ (0.6 กรัม/กก./วัน - 0.8 กรัม/กก./วัน) อาจมีการชดเชยทางเมตาบอลิซึมที่ช่วยรักษาการทำงานของไตไว้ได้ แม้ว่าในบางคนอาจเกิดภาวะทุพโภชนาการ ได้ [ 56 ]
โรคฟีนิลคีโตนูเรีย
ผู้ที่มีภาวะฟีนิลคีโตนูเรีย (PKU) ต้องจำกัดการบริโภคฟีนิลอะลานีนซึ่งเป็นกรดอะมิโนจำเป็นให้อยู่ในระดับต่ำมาก เพื่อป้องกันความพิการทางสติปัญญาและภาวะแทรกซ้อนทางเมตาบอลิซึมอื่นๆ ฟีนิลอะลานีนเป็นส่วนประกอบของสารให้ความหวานเทียมแอสปาร์แตม ดังนั้นผู้ที่มี PKU จึงต้องหลีกเลี่ยงเครื่องดื่มและอาหารที่มีแคลอรี่ต่ำที่มีส่วนผสมของสารนี้[ 57 ]
การบริโภคเกิน
การทบทวนปริมาณอ้างอิงอาหารของสหรัฐอเมริกาและแคนาดาสำหรับโปรตีนสรุปว่าไม่มีหลักฐานเพียงพอที่จะกำหนดระดับปริมาณสูงสุดที่ยอมรับได้กล่าวคือ ขีดจำกัดสูงสุดสำหรับปริมาณโปรตีนที่สามารถบริโภคได้อย่างปลอดภัย[ 5 ]
เมื่อกรดอะมิโนมีปริมาณเกินความต้องการ ตับจะดูดซึมกรดอะมิโนและสลาย กรดอะมิ โนเหล่านั้น ซึ่งเป็นกระบวนการที่เปลี่ยนไนโตรเจนจากกรดอะมิโนให้เป็นแอมโมเนียจากนั้นจึงนำไปแปรรูปต่อในตับเป็นยูเรียผ่านวัฏจักรยูเรียการขับยูเรียออกทางไต ส่วนอื่นๆ ของโมเลกุลกรดอะมิโนสามารถเปลี่ยนเป็นกลูโคสและนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้[ 45 ] [ 58 ] [ 59 ]เมื่อปริมาณโปรตีนที่รับประทานเข้าไปสูงหรือต่ำเป็นระยะๆ ร่างกายจะพยายามรักษาระดับโปรตีนให้สมดุลโดยใช้ "โปรตีนสำรองที่ไม่คงที่" เพื่อชดเชยความผันแปรของปริมาณโปรตีนที่รับประทานในแต่ละวัน อย่างไรก็ตาม ต่างจากไขมันในร่างกายที่เป็นแหล่งสำรองสำหรับความต้องการแคลอรีในอนาคต ไม่มีโปรตีนที่เก็บสะสมไว้สำหรับความต้องการในอนาคต[ 5 ]
การบริโภคโปรตีนมากเกินไปอาจทำให้มีการขับแคลเซียมออกทางปัสสาวะมากขึ้น ซึ่งเกิดขึ้นเพื่อชดเชยความไม่สมดุลของค่า pH จากการออกซิเดชันของกรดอะมิโนที่มีกำมะถัน ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสี่ยงที่สูงขึ้นของการเกิดนิ่วในไตจากแคลเซียมในระบบไหลเวียนโลหิตของไต[ 5 ]การวิเคราะห์เมตาหนึ่งรายงานว่าการบริโภคโปรตีนในปริมาณสูงไม่มีผลเสียต่อความหนาแน่นของกระดูก[ 60 ]การวิเคราะห์เมตาอีกฉบับหนึ่งรายงานว่าความดันโลหิตซิสโตลิกและไดแอสโตลิกลดลงเล็กน้อยเมื่อรับประทานอาหารที่มีโปรตีนสูงขึ้น โดยไม่มีความแตกต่างระหว่างโปรตีนจากสัตว์และพืช[ 61 ]
จากการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงเมตาพบว่าอาหารที่มีโปรตีนสูงส่งผลให้ลดน้ำหนักได้เพิ่มขึ้น 1.21 กิโลกรัมในระยะเวลา 3 เดือน เมื่อเทียบกับอาหารที่มีโปรตีนในระดับพื้นฐาน [ 62 ]ประโยชน์ของการลดดัชนีมวลกายและคอเลสเตอรอล HDLสังเกตได้ชัดเจนมากขึ้นในงานวิจัยที่มีการเพิ่มปริมาณโปรตีนเพียงเล็กน้อย มากกว่างานวิจัยที่จัดว่าการบริโภคโปรตีนสูงถึง 45% ของพลังงานทั้งหมด[ 62 ]ไม่พบผลเสียต่อการทำงานของระบบหัวใจและหลอดเลือดในอาหารระยะสั้น 6 เดือนหรือน้อยกว่านั้น ยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัดเกี่ยวกับผลเสียที่อาจเกิดขึ้นกับบุคคลที่มีสุขภาพดีจากการรับประทานอาหารที่มีโปรตีนสูงในระยะยาว จึงมีคำแนะนำให้ระมัดระวังเกี่ยวกับการใช้การบริโภคโปรตีนสูงเป็นรูปแบบหนึ่งของการลดน้ำหนัก[ 62 ] [ 56 ] [ 63 ]
แนวทางการบริโภคอาหารสำหรับชาวอเมริกัน (DGA) ปี 2015–2020 แนะนำให้ผู้ชายและเด็กชายวัยรุ่นเพิ่มการบริโภคผลไม้ ผัก และอาหารอื่นๆ ที่บริโภคน้อย และวิธีการที่จะบรรลุเป้าหมายนี้คือการลดการบริโภคอาหารโปรตีนโดยรวม[ 64 ]รายงาน DGA ปี 2015–2020 ไม่ได้กำหนดขีดจำกัดที่แนะนำสำหรับการบริโภคเนื้อแดงและเนื้อแปรรูป แม้ว่ารายงานจะยอมรับงานวิจัยที่แสดงให้เห็นว่าการบริโภคเนื้อแดงและเนื้อแปรรูปที่น้อยลงมีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่ลดลงของโรคหัวใจและหลอดเลือดในผู้ใหญ่ แต่ก็ยังกล่าวถึงคุณค่าของสารอาหารที่ได้รับจากเนื้อสัตว์เหล่านี้ คำแนะนำไม่ใช่การจำกัดการบริโภคเนื้อสัตว์หรือโปรตีน แต่เป็นการตรวจสอบและรักษาระดับโซเดียม (< 2300 มก.) ไขมันอิ่มตัว (น้อยกว่า 10% ของแคลอรี่ทั้งหมดต่อวัน) และน้ำตาลที่เติม (น้อยกว่า 10% ของแคลอรี่ทั้งหมดต่อวัน) ให้อยู่ในขีดจำกัดรายวัน ซึ่งอาจเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากการบริโภคเนื้อสัตว์และโปรตีนบางชนิด แม้ว่ารายงาน DGA ปี 2015 จะแนะนำให้ลดการบริโภคเนื้อแดงและเนื้อแปรรูป แต่คำแนะนำหลักของ DGA ปี 2015–2020 แนะนำให้บริโภคอาหารโปรตีนหลากหลายชนิด รวมถึงแหล่งโปรตีนทั้งจากพืชและไม่ใช่พืช[ 65 ]
ภาวะขาดโปรตีน
การขาดโปรตีนและภาวะทุพโภชนาการ (PEM) อาจนำไปสู่โรคต่างๆ มากมาย รวมถึงความบกพร่องทางสติปัญญาและ โรค ควาชิออร์คอร์ [ 67 ] อาการของโรคควาชิออร์คอร์ ได้แก่ เฉื่อยชา ท้องเสีย ไม่เคลื่อนไหว การเจริญเติบโตช้า ผิวหนังแห้งแตก ตับมีไขมัน และบวมที่ท้องและขา อาการบวมนี้เกิดจากการทำงานของไลโปออกซิเจเนสต่อกรดอะราคิโดนิกเพื่อสร้างลิวโคไตรอีน และการทำงานปกติของโปรตีนในการรักษาสมดุลของของเหลวและการขนส่งไลโปโปรตีน[ 68 ]
PEM เป็นโรคที่พบได้ทั่วไปทั่วโลกทั้งในเด็กและผู้ใหญ่ และเป็นสาเหตุของการเสียชีวิต 6 ล้านรายต่อปี ในประเทศอุตสาหกรรม PEM มักพบในโรงพยาบาล เกี่ยวข้องกับโรค หรือมักพบในผู้สูงอายุ[ 5 ]