Valore biologico di una proteina: cosa è?

Il Valore biologico (dall'inglese: Biological value - BV) è una misura della proporzione di proteine assorbite da un alimento e l'incorporazione nelle proteine del corpo dell'organismo. Indica facilmente come la proteina digerita può essere utilizzata nella sintesi proteica nelle cellule dell'organismo. Le proteine sono la principale fonte di azoto negli alimenti. Il BV misura la proporzione di questo azoto assorbito dal corpo e quello espulso. La parte assorbita viene incorporata nelle proteine del corpo che formano l'organismo. Il rapporto di azoto incorporato nel corpo ed azoto assorbito dà la misura della "usabilità" delle proteine: Il BV.

A differenza di altri metodi per determinare la usabilità di una fonte proteica, il Valore biologico BV non tiene conto di come una proteina possa essere digerita ed assorbita.
Il Valore biologico utilizza due scale simili:
1- utilizzo vero della percentuale (di solito indicata con un simbolo in percentuale)
2- utilizzo percentuale relativa ad una fonte di proteine facilmente utilizzabile, spesso uova
Questo due valori saranno simili ma non identici
Il BV è un parametro comunemente usato nella scienza della nutrizione. [1] Spesso popolare nel mondo del bodybuilding per la scelta delle fonti proteiche. [2][3]

Determinazione del BV

Per l'esatta determinazione del Valore biologico BV: [4]

1- L'organismo test deve consumare solo proteine o miscela di proteine di interesse (dieta test)

2- La dieta test deve contenere fonti non proteiche di azoto

3- La dieta test deve essere di contenuti e quantità opportune onde evitare l'uso delle proteine come fonte di energia

Queste condizioni di test sono tipicamente effettuate nel corso di più di una settimana con cotrolli rigidi dal punto di vista alimentare. Inoltre il digiuno prima del test aiuta ad ottenere dati più coerenti ed attendibili.

Ci sono due scale su cui viene misurato il Valore biologico BV: percentuale di utilizzo e utilizzazione relativa. Nella percentuale di utilizzo il BV ha un segno in percentuale (%), e nella utilizzazione relativa il BV non ha unità.

Percentuale di utilizzo

Il Valore biologico è determinato da questa formula base [4][5]

BV = ( N_r / N_a ) * 100

Dove:

N_a = azoto assorbito delle proteine presenti nella dieta test

N_r = azoto incorporato nel corpo nella dieta test

Tuttavia la misura diretta di N_r è sostanzialmente impossibile. Esso sarà tipicamente misurato indirettamente e presa in considerazione l'escrezione di azoto nelle urine [6] e l'escrezione fecale di azoto. Questa parte di proteine ingerite non vengono assorbite dal corpo e quindi non vengono incluse nel calcolo del BV.

BV = ( ( N_i - N_e(f) - N_e(u) ) / (N_i - N_e(f)) ) * 100

Dove:

N_i = apporto di azoto in proteine nella dieta test

N_e(f) = (azoto escreto con le feci, sulla dieta test) - (azoto escreto con le feci non da azoto ingerito)

N_e(u) = (azoto escreto con le urine, sulla dieta test) - (azoto escreto con le urine non da azoto ingerito)

Note:

N_r = N_i - N_e(f) - N_e(u)
N_a = N_i - N_e(f)

Questo può prendere qualsiasi valore da 0 a 100. Un BV di 100% indica un utilizzo completo di una proteina. cioè il 100% delle proteine assunte e assorbita sono incorporate nelle proteine del corpo. ll valore 100% è un massimo assoluto, non più del 100% delle proteine assunte possono essere utilizzate (nell'equazione sopra N_e(u) e N_e(f) non possono andare in negativo, impostando 100% come massimo BV.

Utilizzazione relativa

A causa dei limiti sperimentali, il Valore biologico BV è spesso misurato rispetto a una proteina facilmente utilizzabile. Normalmente la proteina dell'uovo viene considerata la proteina più facilmente utilizzabile e dato un BV di 100. Ad esempio:

Due test di BV sono effettuati sulla stessa persona; uno con la fonte di proteine di prova ed uno con la proteina di riferimento (proteina dell'uovo)

relativo BV = ( BV_(test) / BV_(egg) ) * 100

Dove:

BV_(test) = percentuale BV della dieta test per quell'individuo

BV_(egg) = percentuale BV della dieta di riferimento (uovo) per quell'individuo

Questo non è limitato a valori inferiori a 100. La percentuale BV di proteine dell'uovo è soltanto il 93,7% che permette ad altre proteine con percentuale BV tra 93,7% e il 100% di prendere un BV relativo di oltre 100. Per esempio la proteina del siero di latte prende un BV relativo di 104, mentre la sua percentuale BV è inferiore a 100%.

Proprietà delle fonti di proteine

Tre grandi proprietà di una fonte di proteine influenzano il suo BV:

1- Composizione aminoacidica, e l'aminoacido limitante, che di solito è la lisina

2- Preparazione (cottura)

3- Contenuto di vitamine e minerali

La composizione aminoacidica è l'effetto principale. Tutte le proteine sono costituite da combinazioni dei 21 aminoacidi biologici. Alcuni di questi possono essere sintetizzati o convertiti nel corpo, mentre altri possono e devono essere ingeriti con la dieta. Questi sono noti come amminoacidi essenziali (EAAs), di cui ci sono 9 nell'uomo. EAAs  mancante nella dieta impedisce la sintesi di proteine. Se una fonte di proteine manca di EAAs critici, allora il suo BV sarà valutato a partire dai EAAs mancanti che formano un collo di bottiglia per la sintesi proteica. Ad esempio, se una proteina muscolare richiede fenilalanina (un amminoacido essenziale), allora questa deve essere fornita con la dieta per sintetizzare la proteina muscolare. Se la sorgente proteica nella dieta non ha fenilalanina, la proteina muscolare non può essere prodotta, dando usabilità e BV basso alla fonte proteica.

Metodi di preparazione alimentare hanno un impatto sulla disponibilità di aminoacidi in una fonte di cibo. Alcune preparazioni e cotture possono danneggiare o distruggere alcuni EAAs, riducendo il BV di una fonte proteica.

Molte vitamine e minerali sono essenziali per il corretto funzionamento delle cellule nell'organismo. Se i minerali o vitamine sono presenti in maniera critica nella fonte proteica il BV può risultare massicciamente abbassato. Molti test BV artificialmente aggiungono vitamine e minerali (ad esempio in estratto di lievito) per evitare questo.

Confronto con altri metodi

Ci sono molti altri importanti metodi per determinare la usabilità di una fonte proteica, tra cui:

Net protein Utilization (NPU)
Protein Efficiency Ratio (PER)
Nitrogen Balance (NB)
Protein digestibility (PD)
Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS)

Valori tipici

Alimenti comuni e loro valori: (Nota: questa scala utilizza 100 come 100% dell'azoto incorporato)

Proteine del siero: 96 [11]

Semi di soia: 96 [12]

Latte umano: 95 [13]

Uovo di pollo: 94 [13]

Latte di soia: 91 [12]

Grano saraceno: 90 [14]

Latte di mucca: 90 [13]

Formaggio: 84 [15]

Quinoa: 83 [16]

Riso: 83 [15]

Farina di soia: 81 [12]

Pesce: 76 [17]

Carne: 74 [17]

Fagiolo: 65 [12]

Alimenti comuni e loro valori: [18] (Nota: questi valori usano l'uovo come valore di riferimento (100). Quindi alimenti che forniscono ancora più azoto di uova intere, possono avere un valore di più di 100. Questo non significa che il 100% dell'azoto nel cibo è incorporato nel corpo, e non escreto)

Proteine del siero del latte concentrate: 104

Uovo intero: 100

Latte di mucca: 91

Manzo: 80

Caseina: 77

Soia: 74

Glutine di frumento: 64

1. Thomas, K. Über die biologische Wertigkeit der stickstoff-substanzen in 1909 verschiedenen Nahrungsmitteln. Arch. Physiol., 219.
2. Optimum Sports Nutrition: Your Competitive Edge, A Complete Nutritional Guide For Optimizing Athletic Performance; Chapter 12. by Dr. Michael Colgan
3. The Great Animal Versus Vegetable Protein Debate What Is The Best Protein For Muscle Growth?
4. ^ Jump up to: ^{a b} Mitchell, H.H. (1923). "A Method of Determining the Biological Value of Protein". Journal of Biol. Chem. 58 (3): 873.
5. Chick H., Roscoe, M.H. (1930). "The biological values of proteins: A method for measuring the nitrogenous exchange of rats for the purpose of determining the biological value of proteins". Biochem J. 24 (6): 1780-2.
6. Fixsen, M.A.B. "The biological value of purified caseinogen and the influence of vitamin B₂ upon biological values, determined by the balance sheet method". Biochem J. 1930; 24(6): 1794–1804.
7. S.G. Srikantia (August 1981). "The Use Of Biological Value Of A Protein In Evaluating Its Quality For Human Requirements". Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation on Energy and Protein Requirements Rome, 5 to 17 October 1981. Food and Agriculture Organization of the United Nations. 
8. Mitchell, H.H. A method for determining the biological value of protein. 1924 J. Biol. Chem., 58, 873. http://www.jbc.org/cgi/reprint/58/3/873.pdf
9. Mitchell, H.H. and G.G. Carman. The biological value of the nitrogen of mixtures 1926 of patent white flour and animal foods. J. Biol. Chem., 68, 183.
10. Recent developments in protein quality evaluation by Dr E. Boutrif.
11. Hoffman, Jay R.; Falvo, Michael J. (2004). "Protein – Which is Best" (PDF). Journal of Sports Science and Medicine 3 (3): 118–30. 
12. [Soybeans: Chemistry and Technology (copyright 1972) (b) Synder HE, Kwon TW. Soybean Utilization. Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1987]
13. http://www.medbio.info/Horn/Time%206/protei4.gif
14.  Eggum BO, Kreft I, Javornik B (1980). "Chemical-Composition and Protein-Quality of Buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench)". Qualitas Plantarum Plant Foods for Human Nutrition 30 (3–4): 175–9. doi:10.1007/BF01094020. 
15. Jolliet, P. "Enteral nutrition in intensive care patients: a practical approach." Intensive Care Medicine (1998).
16. Ruales J, Nair BM. "Nutritional quality of the protein in quinoa (Chenopodium quinoa, Willd) seeds." Plant Foods Hum Nutr. 1992 Jan;42(1):1-11.[1]
17. Microsoft PowerPoint - The Nutritious Egg
18. Protein, Which Is Best." (PDF). JSSM. Retrieved 2007-10-31.