생물학적 가치

Biological value

생물학적 가치(BV)는 유기체의 단백질에 통합되는 음식에서 흡수된 단백질의 비율을 측정한 것이다. 소화된 단백질이 유기체의 세포단백질 합성에 얼마나 쉽게 사용될 수 있는지를 포착한다. 단백질은 음식에서 질소의 주요 공급원이다. BV는 단백질이 질소의 유일한 공급원이라고 가정하고 이후 배설되는 양과 관련하여 섭취되는 질소의 양을 측정한다. 나머지는 유기체 체내의 단백질에 통합되었을 것이다. 흡수된 질소보다 체내에 통합된 질소의 비율은 단백질 "사용가능성"을 측정한다 – BV.

단백질 사용성의 일부 측정과 달리 생물학적 가치는 단백질이 얼마나 쉽게 소화되고 흡수될 수 있는지(대부분 소장에 의해) 고려하지 않는다. 이는 BV를 결정하기 위해 사용되는 실험 방법에 반영된다.

BV는 두 가지 유사한 척도를 사용한다.

  1. 실제 백분율 활용률(일반적으로 백분율 기호와 함께 표시됨)
  2. 쉽게 사용할 수 있는 단백질 공급원에 대한 비율 활용률, 종종 계란(보통 단위가 없는 것으로 표시됨)

두 값은 비슷하지만 동일하지는 않을 것이다.

음식의 BV는 매우 다양하며, 매우 다양한 요인에 의존한다. 특히 식품의 BV 값은 식품의 준비와 최근 유기체의 식단에 따라 다르다. 이것은 BV의 신뢰할 수 있는 결정을 어렵게 하고 제한된 사용으로 만들며, 신뢰할 수 있는 수치를 확인하기 위해 일반적으로 시험 전 단식이 필요하다.

BV는 많은 포유류 유기체의 영양학에서 일반적으로 사용되며, 인간에게 관련되는 척도다.[1] 단백질 선택에 있어 보디빌딩에서 인기 있는 가이드라인이다.[2][3]

BV의 결정

BV의 정확한 결정을 위해:[4]

  1. 시험 유기체는 관심 있는 단백질이나 단백질의 혼합물만 섭취해야 한다.
  2. 시험 식단은 비농축 질소 공급원을 포함하지 않아야 한다.
  3. 시험 식단은 단백질을 주로 에너지원으로 사용하지 않도록 함량과 양이 적당해야 한다.

이러한 조건은 일반적으로 엄격한 식단 조절을 통해 1주일 이상 동안 시험이 수행된다는 것을 의미한다. 시험 전에 단식을 하면 대상자 간의 일관성을 얻을 수 있다(변수로써 최근의 식단을 제거한다).

BV를 측정하는 척도는 백분율 이용률과 상대 이용률 두 가지가 있다. 관례 비율에 따라 BV에는 백분율 부호(%) 접미사가 있고 상대 BV에는 단위가 없다.

백분율 활용률

생물학적 가치는 이 공식에 기초하여 결정된다.[4][5]

BV = ( Nr / Na ) * 100

위치:

Na = 테스트 식단에서 단백질에 흡수된 질소
Nr = 테스트 식단에 체내에 통합된 질소

그러나 Nr 직접적인 측정은 본질적으로 불가능하다. 그것은 일반적으로 소변의 질소 배설을 통해 간접적으로 측정될 것이다.[6] 질소의 배설도 고려해야 한다 - 섭취된 단백질의 이 부분은 신체에 흡수되지 않기 때문에 BV 계산에 포함되지 않는다. 섭취된 질소에서 나오지 않는 비뇨기 및 배뇨 질소 배출량에 대한 추정치가 사용된다. 이것은 단백질이 없는 식단을 대체하고 소변이나 대류에서 질소 배설을 관찰함으로써 이루어질 수 있지만, 단백질 함유 식단에 대해 섭취된 질소에서 나오지 않는 질소 배설을 추정하는 이 방법의 정확성에 의문이 제기되었다.

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

위치:

Ni = 테스트 식단에 있는 단백질의 질소 섭취
Ne(f) = (질소는 시험 식이요법 중 faeces로 배출) - (질소는 섭취된 질소에서 배출되지 않고 faeces로 배출)
Ne(u) = (검사 식이요법 중 소변에서 질소가 배설됨) - (소변에서 질소가 배출되지 않고 소변으로 배출됨)

참고:

Nr = Ni - Ne(f) - Ne(u)
Naie(f) = N - N

단백질 섭취에 따라 내생성 분비가 변화할 경우 등 비흡수 선원에서 질소 배설의 추정치가 부정확할 경우 보고된 BV가 이 범위를 벗어날 수 있지만 이 값은 0에서 100까지 취할 수 있다. 100%의 BV는 식이성 단백질의 완전한 활용을 나타낸다. 즉, 섭취하고 흡수된 단백질의 100%가 단백질로 체내에 통합된다. 100%의 값은 절대 최대값이며, 섭취한 단백질의 100% 이하를 활용할 수 없다(Ne(u)e(f) N 위의 등식에서 100%를 최대 BV로 설정하여 음성으로 전환할 수 없다).

상대적 이용률

실험 한계로 인해 BV는 쉽게 활용할 수 있는 단백질에 비례하여 측정되는 경우가 많다. 일반적으로 달걀 단백질은 가장 쉽게 이용할 수 있는 단백질로 가정되며, BV는 100이다. 예를 들면 다음과 같다.

BV에 대한 두 가지 테스트를 동일한 사람에게 수행한다. 하나는 테스트 단백질 공급원이 있고 다른 하나는 기준 단백질(egg 단백질)이 있다.

상대 BV = (BV(test) / BV(egg) ) * 100

위치:

BV(test) = 해당 개인에 대한 테스트 식단의 백분율 BV
BV(egg) = 해당 개인에 대한 기준(계란) 식단의 백분율 BV

이것은 100 미만의 값으로 제한되지 않는다. 계란 단백질의 백분율 BV는 93.7%에 불과해 참 백분율 BV를 가진 다른 단백질이 100을 넘는 상대적 BV를 섭취할 수 있다. 예를 들어, 유단백질은 상대 BV가 104인 반면, 그 백분율 BV는 100% 미만이다.

다른 단백질 식단에 비해 BV를 측정하는 것의 주된 장점은 정확성이다; 그것은 개인들 사이의 대사 변동성의 일부를 설명하는데 도움이 된다. 간단한 의미에서 계란 식단은 개인이 단백질을 섭취할 수 있는 최대 효율을 테스트하고 있으며, BV는 이를 최대 효율로 간주하는 백분율로 제공된다.

전환

상대적인 단백질 측정이 어떤 것이 이루어졌는지를 알면 상대적인 BV에서 백분율 BV로 간단하게 변환할 수 있다.

BV(relative) = (BV(percentage) / BV(reference) ) * 100
BV(percentage) = (BV(relative) / 100 ) * BV(reference)

위치:

BV(relative) = 테스트 단백질의 상대 BV
BV(reference) = 기준 단백질의 백분율 BV(일반적으로 계란: 93.7%)
BV(percentage) = 테스트 단백질의 백분율 BV

이 변환은 간단하지만 실험 방법의 차이 때문에 엄격하게 유효하지 않다. 그러나 가이드라인으로 활용하기에 적합하다.

BV에 영향을 미치는 요인

BV의 결정은 단백질 사용의 일부 측면을 정확하게 측정하는 동시에 다른 측면과의 변동을 제거하도록 신중하게 설계되었다. 시험을 사용할 때(또는 BV 값을 고려할 때) 관심 변수가 BV로 정량화되도록 주의해야 한다. BV에 영향을 미치는 요인은 단백질 공급원의 특성과 단백질을 소비하는 종이나 개인의 특성으로 분류될 수 있다.

단백질 공급원의 특성

단백질 공급원의 세 가지 주요 성질은 BV에 영향을 미친다.

  • 아미노산 성분, 그리고 보통 리신인 제한 아미노산.
  • 준비(조리)
  • 비타민과 미네랄 함량

아미노산 조성이 주된 효과다. 모든 단백질은 21개의 생물학적 아미노산의 조합으로 이루어져 있다. 이들 중 일부는 체내에서 합성되거나 변환될 수 있는 반면, 다른 일부는 식단에서 섭취할 수 없고 섭취해야 한다. 이것들은 필수 아미노산(EA)으로 알려져 있으며, 그 중 9개가 인간에게 있다. EAA의 수는 종에 따라 다르다(아래 참조).

식단에서 누락된 EAA는 그것들을 필요로 하는 단백질의 합성을 막는다. 단백질 공급원에 중요한 EAA가 누락된 경우, 누락된 EAA가 단백질 합성에 병목 현상을 형성하므로 생물학적 가치는 낮을 것이다. 예를 들어 가상의 근육 단백질이 페닐알라닌(필수 아미노산)을 필요로 한다면, 이것은 반드시 식단에 제공되어야 근육 단백질이 생성된다. 현재 식단에 있는 단백질 공급원에 페닐알라닌이 포함되어 있지 않으면 근육 단백질을 생산할 수 없으므로 단백질 공급원의 사용성과 BV가 낮다.

이와 관련하여, 합성하는 데 특히 느리거나 에너지가 소모되는 단백질 공급원에서 아미노산이 누락되면 BV가 낮을 수 있다.

식품 준비 방법은 또한 식품 공급원에 있는 아미노산의 가용성에 영향을 미친다. 일부 식품 준비물은 단백질 공급원의 BV를 감소시키면서 일부 EAA를 손상시키거나 파괴할 수 있다.

많은 비타민과 미네랄은 테스트 유기체에서 세포의 정확한 기능을 위해 필수적이다. 만약 단백질 공급원에서 중요한 무기질이나 비타민이 없어진다면, 이것은 BV를 대량으로 낮출 수 있다. 많은 BV 테스트는 이것을 예방하기 위해 비타민과 미네랄을 인공적으로 첨가한다.

테스트 종 또는 개별의 속성

테스트 조건 하에서

시험 조건에 따른 BV의 변화는 시험 대상 개인이나 종의 신진대사에 의해 지배된다. 특히 필수 아미노산(EA)종과 종간의 차이는 상당한 영향을 미치지만, 개인에 대한 아미노산 신진대사의 사소한 변화도 큰 영향을 미친다.

개인의 신진대사에 대한 미세한 의존은 BV의 측정을 일부 신진대사 질환을 진단하는데 필수적인 도구로 만든다.

일상생활에서

비록 나이, 건강, 체중, 섹스 등 많은 다른 요소들이 모두 영향을 미치지만, 일상생활에서 BV에 대한 주된 영향은 유기체의 현재 식이요법이다. 간단히 말해서 유기체의 신진대사에 영향을 줄 수 있는 어떤 조건도 단백질 공급원의 BV를 변화시킬 것이다.

특히, 고단백 식단에서 소비되는 모든 식품의 BV는 감소한다. 아미노산이 체내에 통합될 수 있는 제한률은 아미노산의 가용성이 아니라 세포에서 가능한 단백질 합성의 비율이다. 이것은 시험으로서 BV에 대한 비판의 주요 지점이다; 시험 식단은 인공적으로 단백질이 풍부하고 비정상적인 영향을 미칠 수 있다.

효과가 없는 요인

BV는 식품의 소화가능성의 변화를 무시하도록 설계되었으며, 이는 주로 음식 준비물에 의존한다. 예를 들어 생콩과 추출한 콩 단백질을 비교해보자. 단백질을 보호하는 단단한 세포벽이 있는 생콩은 정제되지 않은 보호되지 않은 콩 단백질 추출물보다 소화성이 훨씬 낮다. 식품으로서 생콩보다 추출물에서 훨씬 더 많은 단백질을 흡수할 수 있지만, BV는 동일할 것이다.

소화가능성의 배제는 오해의 한 점이며, 높은 BV나 낮은 BV의 의미를 잘못 나타내게 된다.

장단점

BV는 식단에서 단백질의 사용성에 대한 좋은 척도를 제공하며 또한 일부 대사 질환의 발견에도 중요한 역할을 한다. 그러나 BV는 매우 엄격하고 부자연스러운 조건에서 결정되는 과학적 변수다. 이것은 유기체가 일상생활에 있는 동안 단백질의 사용성을 평가하기 위해 고안된 테스트가 아니다. 실제로 식단의 BV는 유기체의 나이, 몸무게, 건강, 성별, 최근 식단, 현재 신진대사 등에 따라 크게 달라질 것이다. 게다가 같은 식품의 BV는 종에 따라 상당히 다양하다. 이러한 한계로 볼 때, BV는 여전히 일상 식단과 어느 정도 관련이 있다. 개인이나 조건이 어떻든 간에 계란과 같이 BV가 높은 단백질원은 항상 BV가 낮은 단백질 공급원보다 더 쉽게 사용될 것이다.

알려진 다른 방법과 비교하여

단백질이 얼마나 쉽게 사용되는지를 결정하는 다른 많은 주요 방법들이 있다. 여기에는 다음과 같은 것들이 포함된다.

과거 BV를 높이 평가했음에도 불구하고 이 모든 것은 BV에 비해 특정한 장단점을 가지고 있다.[7][8][9]

동물에서

생물학적 가치 방법은 소, 가금류 등의 동물과 쥐와 같은 다양한 실험동물의 분석에도 사용된다. 양계업계가 닭을 개발하여 어떤 사료의 혼합물을 가장 효율적으로 이용하였는지를 판단하기 위해 사용하였다. 비록 과정은 그대로지만, 인간의 특정 단백질의 생물학적 가치는 생리학적 변화로 인해 동물에서의 생물학적 가치와 다르다.[10]

일반적인 값

일반 식품 및 그 값: (참고: 이 척도는 100% 통합된 질소의 100%를 사용한다.)

일반적인 식품 및 그 가치:[18] (참고: 이 값들은 100의 값으로 "올레알"을 사용하므로, 전체 알보다 훨씬 많은 질소를 공급하는 식품은 100.100 이상의 값을 가질 수 있으며, 다른 차트에서와 같이 식품 내 질소의 100%가 체내에 통합되고 배설되지 않는다는 것을 의미하지는 않는다.)

  • 유장단백질농축액: 104
  • 통알: 100
  • 젖소 우유: 91
  • 쇠고기: 80
  • 카제인: 77
  • 콩:74[19]
  • 밀 글루텐: 64

다른 음식들을 조합함으로써 점수를 최대화할 수 있다. 다른 성분들은 서로 선호하기 때문이다.

  • 쌀 85%, 효모 15% : 118[20]%
  • 콩 55%, 쌀 45% : 111[20]%
  • 감자 55%, 콩 45%: 103[20]%
  • 52% 콩 48% 옥수수: 101[20]%

비판

이 방법은 체내에 남아 있는 양만을 측정하기 때문에 비평가들은 생물학적 가치 방법론의 약점으로 인식하는 것을 지적해왔다.[21] 비판론자들은 단백질 분리가 너무 빨리 소화되기 때문에 실제로 혈류로 들어가서 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 빠르게 글루코네제네시스라고 불리는 과정을 통해 탄수화물로 변환될 수 있다는 것을 보여주는 연구를 지적해 왔다. 그래서 아미노산 농도가 증가하면서 발견되었다. 산화율 또한 증가했고 전반적인 단백질 균형에 변화가 없는 과정인 정상 상태의 신진대사가 생성된다.[22] 그들은 인체가 유단백질을 섭취할 때, 인체가 매우 빠르게 흡수되어 대부분의 단백질을 으로 보내 산화시킨다고 주장한다. 따라서 그들은 그것이 단백질 합성이 아니라 에너지 생산에 사용되기 때문에 그렇게 많이 보존된다고 믿는다. 이것은 그 방법이 어떤 단백질이 생물학적으로 더 유용하게 사용될 수 있는지를 규정하는지에 대해 의문을 제기할 것이다.

스포츠과학의학저널에 게재된 추가 비평은 단백질의 BV가 흡수되기 전에 다른 식품과의 단백질 소화 및 상호작용에 영향을 미치는 몇 가지 주요 요인을 고려하지 않으며, 단백질의 최대 잠재력 품질을 측정할 뿐 요구자에 대한 추정치는 고려하지 않는다고 말한다.t [23]레벨 또한 마케터들에 의해 가수분해된 유단백질의 우수성을 입증하기 위해 자주 인용되는 풀랭 외 연구소의 연구는 3일 간의 굶주림 후 쥐의 질소 균형을 측정했는데, 이는 인간에게 더 긴 기간에 해당한다.[24] 이 연구는 유체 단백질이 연구된 다른 단백질보다 질소 보유와 성장을 더 잘 이끌었다는 것을 발견했다. 그러나 기아는 (매우 높은 칼로리 섭취와 마찬가지로) 들어오는 단백질을 얼마나 잘 저장하느냐에 영향을 미치며, 결과적으로 BV 측정치가 거짓으로 상승하게 되기 때문에, 이 연구의 결함은 사용되는 BV 방법에 있다.[25]

그래서 단백질의 BV는 주어진 단백질의 양과 관련이 있다. BV는 유지관리 수준보다 낮은 수준에서 측정된다. 이것은 단백질 섭취가 증가함에 따라, 그 단백질의 BV가 감소한다는 것을 의미한다. 예를 들어 우유 단백질은 0.2g/kg 섭취 시 100에 가까운 BV를 나타낸다. 단백질 섭취량이 0.5g/kg, 대략적인 유지관리 수준으로 증가함에 따라 BV는 약 70g으로 떨어진다.[25] 펠렛 외 연구진은 "실험 동물이나 인체 실험 대상 중 하나에서 차선적인 수준에서 수행된 단백질 품질의 생물학적 측정은 유지 관리 수준에서 단백질 값을 과대평가할 수 있다"고 결론지었다. 결과적으로, BV는 섭취량이 요구량보다 낮은 단백질 등급을 매기는 데 중요할 수 있지만, 요구량보다 훨씬 높은 단백질 섭취를 가진 개인과 거의 관계가 없다.

이 결함은 FAO/WHO/UNU에 의해 지지를 받고 있으며, FAO/WHO/UNU는 식단의 단백질 함량이 요구량보다 명백히 낮을 때 BV와 NPU를 측정하여 부적절한 에너지 섭취가 단백질 이용 효율을 떨어뜨리기 때문에 품질의 기존 차이를 최대화하기 위해 의도적으로 행하고 있으며, 대부분의 N 균형 연구에서 칼로리 적정성이 보장된다.그리고 어떤 모집단도 하나의 음식에서만 단백질을 모두 추출하지 않기 때문에, 단일 단백질의 BV의 결정은 인간의 단백질 요건에 적용하기 위해 제한적으로 사용된다.[26]

단백질 품질의 척도로 생물학적 가치를 사용하는 또 다른 제한은 하나의 필수 아미노산(EA)이 완전히 없는 단백질은 여전히 BV가 40까지 될 수 있다는 것이다. 이것은 아미노산의 부적절한 섭취의 적응으로서 EAA를 보존하고 재활용하는 유기체의 능력 때문이다.[27]

마지막으로, 단백질 품질을 결정하기 위해 쥐를 사용하는 것은 이상적이지 않다. 쥐는 필수 아미노산의 요구조건에서 인간과 다르다. 이에 따라 (쥐가 인간보다 훨씬 빠른 속도로 자라기 때문에) 필수 아미노산의 인간 요구량이 쥐의 요구량보다 훨씬 낮기 때문에 쥐에 대한 실험이 인간에게 양질의 단백질의 BV를 과대평가하는 결과를 초래한다는 일반적 비난이 일고 있다. 또한, 쥐는 털 때문에 황 함유 아미노산(메티오닌과 시스테인)의 요구량이 비교적 높은 것으로 추정된다.

As a result, the analytical method that is universally recognized by the Food and Agriculture Organization (FAO), World Health Organization (WHO), the U.S. Food and Drug Administration (FDA), the United States Department of Agriculture (USDA), United Nations University (UNU) and the United States National Academy of Sciences when judging the qualit사람 내 단백질의 y는 PER이나 BV가 아니라 단백질 소화가능성 보정아미노산 점수(PDCAAS)로, 식단에서 단백질의 동물 및 식물성 공급원의 정확한 상대적 영양가치를 정확하게 측정하는 것으로 간주되기 때문이다.[28][29]

참고 항목

참조

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