Biologischer Wert - Biological value

Der biologische Wert ( BV ) ist ein Maß für den Anteil des absorbierten Proteins aus einem Lebensmittel, das in die Proteine ​​des Körpers des Organismus eingebaut wird. Es erfasst, wie leicht das verdaute Protein bei der Proteinsynthese in den Zellen des Organismus verwendet werden kann. Proteine ​​sind die Hauptstickstoffquelle in Lebensmitteln. BV geht davon aus, dass Protein die einzige Stickstoffquelle ist, und misst die aufgenommene Stickstoffmenge im Verhältnis zu der Menge, die anschließend ausgeschieden wird. Der Rest muss in die Proteine ​​des Organismenkörpers eingebaut worden sein. Ein Verhältnis von in den Körper eingebautem Stickstoff zu absorbiertem Stickstoff gibt ein Maß für die "Verwendbarkeit" des Proteins - die BV.

Im Gegensatz zu einigen Messungen der Proteinverwendbarkeit berücksichtigt der biologische Wert nicht, wie leicht das Protein verdaut und absorbiert werden kann (hauptsächlich vom Dünndarm ). Dies spiegelt sich in den experimentellen Methoden zur Bestimmung der BV wider.

BV verwendet zwei ähnliche Skalen:

  1. Die wahre prozentuale Auslastung (normalerweise mit einem Prozentzeichen gekennzeichnet).
  2. Die prozentuale Verwertung im Verhältnis zu einer leicht verwertbaren Proteinquelle, häufig Ei (normalerweise als uneinheitlich dargestellt).

Die beiden Werte sind ähnlich, aber nicht identisch.

Der BV eines Lebensmittels variiert stark und hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Insbesondere variiert der BV-Wert eines Lebensmittels in Abhängigkeit von seiner Zubereitung und der jüngsten Ernährung des Organismus. Dies macht eine zuverlässige Bestimmung des BV schwierig und von begrenztem Nutzen - das Fasten vor dem Testen ist allgemein erforderlich, um zuverlässige Zahlen zu ermitteln.

BV wird in der Ernährungswissenschaft häufig bei vielen Säugetierorganismen verwendet und ist eine relevante Maßnahme beim Menschen. Es ist eine beliebte Richtlinie beim Bodybuilding bei der Proteinauswahl.

Bestimmung der BV

Zur genauen Bestimmung der BV:

  1. Der Testorganismus darf nur das Protein oder die Mischung der interessierenden Proteine ​​(die Testdiät) konsumieren.
  2. Die Testdiät darf keine Nicht-Protein-Stickstoffquellen enthalten.
  3. Die Testdiät muss einen geeigneten Inhalt und eine geeignete Menge aufweisen, um die Verwendung des Proteins hauptsächlich als Energiequelle zu vermeiden.

Diese Bedingungen bedeuten, dass die Tests typischerweise über einen Zeitraum von mehr als einer Woche unter strenger Diätkontrolle durchgeführt werden. Das Fasten vor dem Testen hilft dabei, die Konsistenz zwischen den Probanden herzustellen (es entfernt die aktuelle Diät als Variable).

Es gibt zwei Skalen, auf denen die BV gemessen wird. prozentuale Auslastung und relative Auslastung. Gemäß Konvention hat der prozentuale BV ein Prozentzeichen (%) und der relative BV keine Einheit.

Prozentuale Auslastung

Der biologische Wert wird anhand dieser Formel bestimmt.

BV = ( N r / N a ) * 100

Wo:

N a = Stickstoff, der in Proteinen auf der Testdiät absorbiert wird
N r = Stickstoff, der auf der Testdiät in den Körper eingebaut wird

Eine direkte Messung von N r ist jedoch im Wesentlichen unmöglich. Sie wird typischerweise indirekt anhand der Stickstoffausscheidung im Urin gemessen . Die fäkale Stickstoffausscheidung muss ebenfalls berücksichtigt werden - dieser Teil des aufgenommenen Proteins wird vom Körper nicht absorbiert und daher nicht in die Berechnung der BV einbezogen. Es wird eine Schätzung der Menge der Stickstoffausscheidung im Urin und im Stuhl verwendet, die nicht aus aufgenommenem Stickstoff stammt. Dies kann durch Ersetzen einer proteinfreien Diät und Beobachten der Stickstoffausscheidung im Urin oder im Kot erfolgen, aber die Genauigkeit dieser Methode zur Schätzung der Menge der Stickstoffausscheidung, die nicht aus aufgenommenem Stickstoff in einer proteinhaltigen Diät stammt, wurde in Frage gestellt.

BV = (( N i - N e (f) - N e (u) ) / ( N i - N e (f) )) * 100

Wo:

N i = Stickstoffaufnahme in Proteinen auf der Testdiät
N e (f) = (Stickstoff, der während der Testdiät in den Kot ausgeschieden wird) - (Stickstoff, der in den Kot ausgeschieden wird, der nicht aus dem aufgenommenen Stickstoff stammt)
N e (u) = (Stickstoff, der während der Testdiät im Urin ausgeschieden wird) - (Stickstoff, der im Urin ausgeschieden wird, nicht aus aufgenommenem Stickstoff)

Hinweis:

N r = N i - N e (f) - N e (u)
N a = N i - N e (f)

Dies kann einen beliebigen Wert von 0 bis 100 annehmen, obwohl die gemeldete BV außerhalb dieses Bereichs liegen könnte, wenn die Schätzungen der Stickstoffausscheidung aus nicht aufgenommenen Quellen ungenau sind, wie dies beispielsweise der Fall sein könnte, wenn sich die endogene Sekretion mit der Proteinaufnahme ändert. Ein BV von 100% zeigt die vollständige Verwendung eines Nahrungsproteins an, dh 100% des aufgenommenen und absorbierten Proteins werden in Proteine ​​des Körpers eingebaut. Der Wert von 100% ist ein absolutes Maximum, es können nicht mehr als 100% des aufgenommenen Proteins verwendet werden (in der obigen Gleichung können N e (u) und N e (f) nicht negativ werden und 100% als maximales BV festlegen). .

Relative Auslastung

Aufgrund experimenteller Einschränkungen wird die BV häufig relativ zu einem leicht verwertbaren Protein gemessen . Normalerweise wird angenommen, dass Eiprotein das am leichtesten verwendbare Protein ist und eine BV von 100 erhält. Zum Beispiel:

Zwei BV-Tests werden an derselben Person durchgeführt. eine mit der Testproteinquelle und eine mit einem Referenzprotein (Eiprotein).

relative BV = ( BV (Test) / BV (Ei) ) * 100

Wo:

BV (Test) = Prozentsatz BV der Testdiät für diese Person
BV (Ei) = Prozentsatz BV der Referenzdiät (Ei) für diese Person

Dies beschränkt sich nicht auf Werte von weniger als 100. Der Prozentsatz BV von Eiprotein ist nur 93,7% , die zwischen 93,7% und 100% nehmen eine relative BV von über 100 zu anderen Proteinen mit wahrem Prozentsatz BV ermöglicht, Molkenprotein nimmt ein relativer BV von 104, während sein prozentualer BV unter 100% liegt.

Der Hauptvorteil der Messung der BV gegenüber einer anderen Proteindiät ist die Genauigkeit; Es hilft dabei, einen Teil der metabolischen Variabilität zwischen Individuen zu erklären. In einem vereinfachenden Sinne testet die Eidiät die maximale Effizienz, mit der das Individuum Protein aufnehmen kann. Die BV wird dann als Prozentsatz angegeben, wobei dies als Maximum genommen wird.

Umwandlung

Vorausgesetzt, es ist bekannt, welche Proteinmessungen relativ dazu durchgeführt wurden, ist es einfach, von der relativen BV in die prozentuale BV umzurechnen:

BV (relativ) = ( BV (Prozent) / BV (Referenz) ) * 100
BV (Prozentsatz) = ( BV (relativ) / 100) * BV (Referenz)

Wo:

BV (relativ) = relative BV des Testproteins
BV (Referenz) = Prozentsatz BV des Referenzproteins (typischerweise Ei: 93,7%).
BV (Prozent) = Prozent BV des Testproteins

Obwohl diese Umwandlung einfach ist, ist sie aufgrund der Unterschiede zwischen den experimentellen Methoden nicht streng gültig. Es ist jedoch als Richtlinie geeignet.

Faktoren, die die BV beeinflussen

Die Bestimmung der BV wurde sorgfältig entwickelt, um einige Aspekte des Proteinkonsums genau zu messen und Abweichungen von anderen Aspekten auszuschließen. Bei der Verwendung des Tests (oder unter Berücksichtigung von BV-Werten) muss darauf geachtet werden, dass die interessierende Variable von BV quantifiziert wird. Faktoren, die die BV beeinflussen, können in Eigenschaften der Proteinquelle und Eigenschaften der Spezies oder des Individuums, das das Protein konsumiert, gruppiert werden.

Eigenschaften der Proteinquelle

Drei Haupteigenschaften einer Proteinquelle beeinflussen ihre BV:

  • Aminosäurezusammensetzung und die limitierende Aminosäure, die üblicherweise Lysin ist
  • Zubereitung (Kochen)
  • Vitamin- und Mineralstoffgehalt

Die Aminosäurezusammensetzung ist der Haupteffekt. Alle Proteine ​​bestehen aus Kombinationen der 21 biologischen Aminosäuren. Einige davon können im Körper synthetisiert oder umgewandelt werden, während andere nicht über die Nahrung aufgenommen werden können und müssen. Diese sind als essentielle Aminosäuren (EAAs) bekannt, von denen es beim Menschen 9 gibt. Die Anzahl der EAAs variiert je nach Art (siehe unten).

EAAs, die in der Ernährung fehlen, verhindern die Synthese von Proteinen, die sie benötigen. Wenn einer Proteinquelle kritische EAAs fehlen, ist ihr biologischer Wert niedrig, da die fehlenden EAAs einen Engpass bei der Proteinsynthese bilden. Wenn beispielsweise ein hypothetisches Muskelprotein Phenylalanin (eine essentielle Aminosäure) benötigt, muss dies in der Nahrung angegeben werden, damit das Muskelprotein produziert werden kann. Wenn die aktuelle Proteinquelle in der Nahrung kein Phenylalanin enthält, kann das Muskelprotein nicht produziert werden, was eine geringe Verwendbarkeit und BV der Proteinquelle ergibt.

In ähnlicher Weise kann es zu einem niedrigen BV kommen, wenn Aminosäuren in der Proteinquelle fehlen, die für die Synthese besonders langsam sind oder Energie verbrauchen.

Methoden der Lebensmittelzubereitung beeinflussen auch die Verfügbarkeit von Aminosäuren in einer Lebensmittelquelle. Ein Teil der Lebensmittelzubereitung kann einige EAAs beschädigen oder zerstören, wodurch der BV der Proteinquelle verringert wird.

Viele Vitamine und Mineralien sind für die korrekte Funktion der Zellen im Testorganismus von entscheidender Bedeutung. Wenn kritische Mineralien oder Vitamine in der Proteinquelle fehlen, kann dies zu einer massiv erniedrigten BV führen. Viele BV-Tests fügen künstlich Vitamine und Mineralien hinzu (zum Beispiel in Hefeextrakt ), um dies zu verhindern.

Eigenschaften der Testspezies oder des Individuums

Unter Testbedingungen

Variationen in der BV unter Testbedingungen werden vom Metabolismus der getesteten Individuen oder Spezies dominiert . Insbesondere Unterschiede in den Spezies der essentiellen Aminosäuren (EAAs) zu Spezies haben einen signifikanten Effekt, obwohl selbst geringfügige Variationen des Aminosäurestoffwechsels von Individuum zu Individuum einen großen Effekt haben.

Die feine Abhängigkeit vom Stoffwechsel des Individuums macht die Messung des BV zu einem wichtigen Instrument bei der Diagnose einiger Stoffwechselerkrankungen .

Im Alltag

Der Haupteffekt auf BV im Alltag ist die aktuelle Ernährung des Organismus, obwohl viele andere Faktoren wie Alter, Gesundheit, Gewicht, Geschlecht usw. einen Einfluss haben. Kurz gesagt, jeder Zustand, der den Stoffwechsel des Organismus beeinflussen kann, verändert den BV einer Proteinquelle.

Insbesondere während einer proteinreichen Ernährung wird der BV aller konsumierten Lebensmittel reduziert - die Grenzrate, mit der die Aminosäuren in den Körper eingebaut werden können, ist nicht die Verfügbarkeit von Aminosäuren, sondern die Geschwindigkeit der Proteinsynthese, die in Zellen möglich ist. Dies ist ein Hauptkritikpunkt an BV als Test; Die Testdiät ist künstlich proteinreich und kann ungewöhnliche Wirkungen haben.

Faktoren ohne Wirkung

BV wurde entwickelt, um Schwankungen in der Verdaulichkeit eines Lebensmittels zu ignorieren - was wiederum stark von der Zubereitung des Lebensmittels abhängt. Vergleichen Sie beispielsweise rohe Sojabohnen und extrahiertes Sojabohnenprotein. Die rohen Sojabohnen mit zähen Zellwänden , die das Protein schützen, haben eine weitaus geringere Verdaulichkeit als der gereinigte, ungeschützte Sojabohnenproteinextrakt. Als Lebensmittel kann weit mehr Protein aus dem Extrakt aufgenommen werden als die rohen Bohnen, jedoch ist der BV der gleiche.

Der Ausschluss der Verdaulichkeit ist ein Missverständnispunkt und führt zu einer falschen Darstellung der Bedeutung eines hohen oder niedrigen BV

Vorteile und Nachteile

BV liefert ein gutes Maß für die Verwendbarkeit von Proteinen in einer Diät und spielt auch eine wertvolle Rolle bei der Erkennung einiger Stoffwechselerkrankungen. BV ist jedoch eine wissenschaftliche Variable, die unter sehr strengen und unnatürlichen Bedingungen bestimmt wird. Es handelt sich nicht um einen Test zur Bewertung der Verwendbarkeit von Proteinen im Alltag eines Organismus. In der Tat variiert der BV einer Diät stark in Abhängigkeit von Alter, Gewicht, Gesundheit, Geschlecht, aktueller Ernährung, aktuellem Stoffwechsel usw. des Organismus . Darüber hinaus variiert die BV des gleichen Lebensmittels von Art zu Art erheblich. Angesichts dieser Einschränkungen ist BV in gewissem Maße immer noch für die tägliche Ernährung relevant. Unabhängig vom Individuum oder seinen Bedingungen kann eine Proteinquelle mit hohem BV wie Ei immer leichter verwendet werden als eine Proteinquelle mit niedrigem BV.

Im Vergleich zu anderen bekannten Methoden

Es gibt viele andere wichtige Methoden, um zu bestimmen, wie leicht ein Protein verwendet werden kann, einschließlich:

Diese haben alle spezifische Vor- und Nachteile gegenüber BV, obwohl BV in der Vergangenheit hoch geschätzt wurde.

Bei Tieren

Die Biological Value-Methode wird auch zur Analyse bei Tieren wie Rindern, Geflügel und verschiedenen Labortieren wie Ratten verwendet. Es wurde von der Geflügelindustrie verwendet, um zu bestimmen, welche Futtermischungen durch die Entwicklung von Hühnern am effizientesten genutzt wurden. Obwohl der Prozess derselbe bleibt, unterscheiden sich die biologischen Werte bestimmter Proteine ​​beim Menschen aufgrund physiologischer Unterschiede von ihren biologischen Werten bei Tieren.

Typische Werte

Gängige Lebensmittel und ihre Werte: (Hinweis: Diese Skala verwendet 100 als 100% des eingearbeiteten Stickstoffs.)

  • Molkeprotein: 96
  • Ganze Sojabohne: 96
  • Muttermilch: 95
  • Hühnerei: 94
  • Sojamilch: 91
  • Buchweizen : 90+
  • Kuhmilch: 90
  • Käse: 84
  • Quinoa: 83
  • Reis: 83
  • Entfettetes Sojamehl: 81
  • Fisch: 76
  • Rindfleisch: 92
  • Unreife Bohne: 65
  • Vollfett-Sojamehl: 64
  • Sojabohnenquark ( Tofu ): 64
  • Vollkornweizen: 64
  • Weißmehl: 41

Gängige Lebensmittel und ihre Werte: (Hinweis: Bei diesen Werten wird "ganzes Ei" als Wert von 100 verwendet, sodass Lebensmittel, die noch mehr Stickstoff als ganze Eier liefern, einen Wert von mehr als 100 haben können. 100 bedeutet nicht, dass 100% des Stickstoffs in der Nahrung wird in den Körper aufgenommen und nicht wie in anderen Tabellen ausgeschieden.)

  • Molkeproteinkonzentrat: 104
  • Ganzes Ei: 100
  • Kuhmilch: 91
  • Rindfleisch: 80
  • Kasein: 77
  • Soja: 74
  • Weizengluten: 64

Durch die Kombination verschiedener Lebensmittel ist es möglich, die Punktzahl zu maximieren, da sich die verschiedenen Komponenten gegenseitig begünstigen:

  • 85% Reis und 15% Hefe: 118
  • 55% Soja und 45% Reis: 111
  • 55% Kartoffeln und 45% Soja: 103
  • 52% Bohnen und 48% Mais: 101

Kritik

Da die Methode misst nur die Menge , die in den Körper Kritiker zurückgehalten wird , haben darauf hingewiesen , was sie als eine Schwäche der biologischen Wert Methodik . Kritiker haben auf Forschungen hingewiesen, die darauf hinweisen, dass Molkenproteinisolat, weil es so schnell verdaut wird, tatsächlich in den Blutkreislauf gelangen und durch einen Prozess namens Glukoneogenese viel schneller in Kohlenhydrate umgewandelt werden kann, als dies bisher für möglich gehalten wurde, während die Aminosäurekonzentrationen mit Molke zunahmen Es wurde entdeckt, dass die Oxidationsraten ebenfalls anstiegen und ein stationärer Metabolismus entsteht, ein Prozess, bei dem sich das gesamte Proteingleichgewicht nicht ändert. Sie behaupten, wenn der menschliche Körper Molkenprotein konsumiert, wird es so schnell absorbiert, dass das meiste davon zur Oxidation in die Leber geschickt wird . Daher glauben sie, dass der Grund dafür, dass so viel erhalten bleibt, darin besteht, dass es zur Energieerzeugung und nicht zur Proteinsynthese verwendet wird . Dies würde in Frage stellen, ob das Verfahren definiert, welche Proteine biologisch besser verwendbar sind.

Eine weitere im Journal of Sports Science and Medicine veröffentlichte Kritik besagt, dass der BV eines Proteins mehrere Schlüsselfaktoren, die die Verdauung und Wechselwirkung von Protein mit anderen Lebensmitteln vor der Absorption beeinflussen, nicht berücksichtigt und nur das maximale Potenzial eines Proteins misst Qualität und nicht seine Schätzung auf Anforderungsebene. Auch die Studie von Poullain et al., Die häufig zitiert wird, um die Überlegenheit von Molkenproteinhydrolysat durch Vermarkter zu demonstrieren, maß die Stickstoffbilanz bei Ratten nach drei Tagen Hunger, was einem längeren Zeitraum beim Menschen entspricht. Die Studie ergab, dass Molkeproteinhydrolysat zu einer besseren Stickstoffretention und einem besseren Wachstum führte als die anderen untersuchten Proteine. Der Fehler der Studie liegt jedoch in der verwendeten BV-Methode, da der Hunger Einfluss darauf hat, wie gut der Körper eingehendes Protein speichert (ebenso wie eine sehr hohe Kalorienaufnahme), was zu falsch erhöhten BV-Messungen führt.

Die BV eines Proteins hängt also mit der Menge des gegebenen Proteins zusammen. Der BV wird bei Werten unterhalb des Wartungsniveaus gemessen. Dies bedeutet, dass mit steigender Proteinaufnahme der BV dieses Proteins sinkt. Beispielsweise zeigt Milchprotein einen BV nahe 100 bei einer Aufnahme von 0,2 g / kg. Wenn die Proteinaufnahme auf ungefähr Erhaltungsniveaus von 0,5 g / kg ansteigt, sinkt die BV auf etwa 70. Pellet et al. Kamen zu dem Schluss, dass "biologische Messungen der Proteinqualität, die entweder bei Versuchstieren oder bei Menschen auf suboptimalen Niveaus durchgeführt werden, den Proteinwert bei Erhaltung überschätzen können Ebenen. " Während BV für die Bewertung von Proteinen wichtig sein kann, bei denen die Aufnahme unter den Anforderungen liegt, hat es daher wenig Einfluss auf Personen mit einer Proteinaufnahme, die weit über den Anforderungen liegt.

Dieser Fehler wird von der FAO / WHO / UNU unterstützt, die angibt, dass BV und NPU gemessen werden, wenn der Proteingehalt der Diät deutlich unter dem Bedarf liegt. Dies wurde bewusst durchgeführt, um bestehende Qualitätsunterschiede zu maximieren, da eine unzureichende Energieaufnahme die Effizienz von senkt Die Proteinverwertung und in den meisten N-Bilanzstudien wird die Kalorienadäquanz sichergestellt. Und da keine Population ihr gesamtes Protein ausschließlich aus einem einzigen Lebensmittel bezieht, ist die Bestimmung des BV eines einzelnen Proteins für die Anwendung auf den menschlichen Proteinbedarf von begrenztem Nutzen.

Eine weitere Einschränkung der Verwendung des biologischen Werts als Maß für die Proteinqualität besteht darin, dass Proteine, denen eine essentielle Aminosäure (EAA) vollständig fehlt, immer noch einen BV von bis zu 40 aufweisen können. Dies liegt an der Fähigkeit der Organismen, und zu konservieren Recycling von EAAs als Anpassung an eine unzureichende Aufnahme der Aminosäure.

Schließlich ist die Verwendung von Ratten zur Bestimmung der Proteinqualität nicht ideal. Ratten unterscheiden sich vom Menschen hinsichtlich des Bedarfs an essentiellen Aminosäuren. Dies hat zu einer allgemeinen Kritik geführt, dass Experimente an Ratten zu einer Überschätzung des BV von hochwertigen Proteinen für den Menschen führen, da der Bedarf des Menschen an essentiellen Aminosäuren viel geringer ist als der für Ratten (da Ratten viel schneller wachsen als Menschen). Aufgrund ihres Fells wird angenommen, dass Ratten einen relativ hohen Bedarf an schwefelhaltigen Aminosäuren (Methionin und Cystein) haben.

Infolgedessen ist die Analysemethode, die von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation (FAO), der Weltgesundheitsorganisation (WHO), der US-amerikanischen Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde (FDA), dem US-Landwirtschaftsministerium (USDA) und den Vereinten Nationen allgemein anerkannt ist Die Universität (UNU) und die National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten beurteilen bei der Beurteilung der Proteinqualität beim Menschen nicht PER oder BV, sondern den durch die Proteinverdaulichkeit korrigierten Aminosäurewert ( PDCAAS ), da er als genaue Messung des korrekten relativen Nährwerts angesehen wird von tierischen und pflanzlichen Proteinquellen in der Ernährung.

Siehe auch

Verweise