단백질의 질 평가
식이단백질의 질이란 체성장과 유지를 위한 식이단백질의 능력으로서 단백질을 구성하고 있는 아미노산의 조성이나 양에 따라 결정된다. 양질의 단백질이란 필수 아미노산이 충분히 들어 있고 소화가 잘 되어 체내 아미노산 풀을 최대로 채워 줄 수 있으며, 따라서 체내 단백질 합성효율이 높은 단백질을 의미한다. 일반적으로 동물성 단백질이 식물성 단백질보다 질이 높다. 식이단백질의 질을 평가할 때는, 각 단백질의 질을 평가하는 것보다 전체 식이단백질의 질을 평가한는 것이 바람직하다. 일반적으로 단백질의 질을 평가하는 방법은 생물학적인 방법과 화학적인 방법의 두 가지로 나눌 수 있다.
생물학적인 방법
성장 동물이나 성장기 어린이의 체중변화에 기준을 둔 단백질 효율 등이 있고, 질소 평형 실험에 근거해 체내 보유 질소의 양으로 평가하는 생물가와 단백질 실이용률 등이 있다.
단백질 효율
단백질 효율은 어린 쥐의 성장 정도로 단백질의 질을 평가하는 방법으로, 체중증가가 체단백질 이용과 정비례한다는 가정하에 측정한다.
PER = 일정한 사육기간 동안 성장 쥐의 체중 증가량(g) / 일정한 사육기간 동안 단백질 섭취량(g)
동물실험시 단백질을 사료의 10%정도 주고 약4주동안 사육하여 단백질 효율을 계산한다. 이 방법은 간편하게 많이 이용되며 소화율을 고려했다는 장점도 있으나, 체중유지에 대한 측정이 없고 단지 성장만을 고려하였으며, 식이섭취량에 따라 영향을 많이 받는 단점이 있다. 단백질 효율은 식물성 단백질은 낮고 동물성 단백질은 높은 값을 보이지만 젖먹이 외에는 식사때 보통 여러 음식을 함께 섭취하므로 단일식품의 단백질 효율이 크게 문제되지 않는다.
생물가
생물가는 동물 체내로 흡수된 질소가 체내에 보유된 정도를 나타내는 것으로, 아래의 식에 의해 구할 수 있다. 흡수된 단백질이 얼마나 효율적으로 체단백으로 전환되었느냐를 측정하는 것이다.
BV = 보유된 질소량 / 흡수된 질소량 X 100 = 식이질소량-(소변 질소량 + 대변질소량) / 식이질소량-대변질소량 X 100
계란의 생물가가 가장 높고, 우유 육류 등 다른 동물성 단백질의 생물가도 높으나 식물성 식품인 옥수수나 땅콩 단백질의 생물가는 낮다. 생물가가 높은 단백질은 배설되지 않고 오래 체내에 남아 단백질 합성에 이용된다. 식물성 식품인 밀로 만든 빵과 땅콩버터 등을 함께 먹음으로써 식이의 생물가를 높일수 있다. 식사 때는 여러 음식을 함께 먹으므로 개별적인 단백질의 생물가는 그다지 중요하지 않지만, 신장질환이나 간장질환환자는 양질의 단백질을 섭취해 단백질 합성에 이용되지 않는 아미노산의 양을 줄여 혈중 요소와 암모니아 농도가 올라가는 것을 방지해야 한다.
단백질 실이용률
단백질 실이용률은 섭취한 총 식이질소가 동물 체내에 보유된 정도를 백분율로 나타낸 것이다. 생물가는 소화흡수율을 고려하지 않았으나 단백질 실이용률은 소화흡수율을 고려한 것으로서, 생물가에 소화흡수율을 곱해서 구할 수 있다.
NPU = 보유된 질소량 / 섭취된 질소량 = 식이질소량 - (소변 질소량 + 대변 질소량) / 식이질소량 X100
= 생물가X소화흡수율
에너지 섭취가 낮을 때나 단백질을 과다하게 섭취하면 단백질이 에너지원으로 분해되어 단백질의 실이용률이 낮아진다.
화학적인 방법
단백질의 질을 화학적인 방법으로 평가하는 것으로 화학분석에 기초하여 단백질의 아미노산 조성을 조사하고 이를 기준 단백질의 아미노산 조성과 비교하여 평가하는 방법이다. 화학가, 아미노산가 등이 이에 속한다.
화학가
단백질 질의 평가기준을 단백질의 필수 아미노산 함량에 기초를 두고, 이상적인 단백질의 필수 아미노산 구성을 기준으로 하여, 평가하고자 하는 단백질의 아미노산 구성을 비교하는 것이다. 평가하고자 하는 식품 단백질의 필수 아니노산 구성을 기준 단백질의 필수 아미노산 조성과 비교하여 가장 낮은 비율의 아미노산을 제1제한 아미노산 이라고 하며, 이 아미노산의 함량을 기준 단백질의 아미노산 함량으로 나눈 값의 백분율을 화학가라 한다. 계란 단백질의 필수 아니노산 구성이 인체에 필요한 필수 아미노산 함량과 가장 가까우므로 계란 단백질을 이상적인 기준 단백질로 하여 다음 식에 의해 구할 수 있다. 화학가 = 식품 단백질 g당 제1제한 아미노산의 mg / 기준 단백질 g당 같은 아미노산의 mg X 100
유엔식량농업기구(FAO, 1973)와 세계보건기구(WHO)가 이상적인 단백질 필수아미노산의 표준구성을 계란 단백질의 아미노산 조성보다는 인체의 단백질 필요량에 근거한 아미노산 필요량을 기준으로 구한 화학가를 아미노산가라 한다. 화학가는 분석해서 간단하게 측정할 수 있고 또한 제한 아미노산을 알 수 있어 보충 효과를 예측할 수 있는 장점이 있으나, 소화율을 고려하지 않았다.
소화율이 고려된 아미노산가
소화율이 고려된 아미노산가는 생물학적인 평가방법과 화학적인 평가방법의 단점을 보완한 것으로, 최근에 FDA에서 4세 이상의 어린이나 임신하지 않은 성인을 위한 식품에 단백질 효율 대신 사용하도록 승인한 것이다. PDCAAS는 단백질의 아미노산가를 100으로 나눈 값에다 소화율을 곱한 것으로, 최대값이 1.0이다. 우유 계란 콩단백질은 1에 가깝고, 밀의 PDCAAS는 0.47X0.9=0.40이다. 9가지 필수 아미노산 중 하나라도 완전히 결핍되면 아미노산가가 0 이므로 PDCAAS도 0이 된다.
보충효과
질이 낮은 단백질에 부족한 아미노산을 보충하거나, 그 아미노산을 함유하는 단백질을 함께 섭취하면 필수 아미노산의 공급을 향상시킬 수 있다. 식사시 단백질의 급원으로 여러 식품을 골고루 먹기 때문에 전체적인 단백질의 질이 상승되고 필수 아미노산을 필요한 만큼 섭취할 수 있다. 단백질의 질을 향상시키는 효과를 단백질 질의 보충효과라 하며, 콩을 쌀과 혼합해서 잡곡밥을 지어 먹는 것은 쌀의 단백질 질을 향상시키는 보완방법이다. 질이 낮은 식물성 단백질은 여러 종류의 식물성 단백질을 혼합하거나 양질의 동물성 단백질과 혼합하여 먹음으로써 부족한 아미노산을 보완할 수 있다. 질이 낮은 단백질의 제1제한 아미노산이나 제2제한 아미노산을 첨가해서 단백질의 질을 상승시킬 수도 있는데, 그 예로 밀가루에 리신이나 트레오닌을 강화시키는 경우이다. 제한 아미노산을 보충할 때 특정 아미노산이 너무 많이 첨가되면 아미노산 불균형을 초래한다.
