การประเมินคุณภาพของโปรตีนในแง่โภชนาการ: จาก Amino Acid Score สู่ PDCAAS และ DIAAS
โปรตีนเป็นสารอาหารสำคัญที่มีบทบาทต่อการเจริญเติบโต การซ่อมแซมเนื้อเยื่อ การสร้างเอนไซม์ ฮอร์โมน ระบบภูมิคุ้มกัน และการรักษามวลกล้ามเนื้อ อย่างไรก็ตาม การพิจารณาคุณค่าของโปรตีนไม่สามารถดูได้จากปริมาณโปรตีนเพียงอย่างเดียว เนื่องจากโปรตีนแต่ละแหล่งมีความแตกต่างกันทั้งด้านองค์ประกอบกรดอะมิโนจำเป็น การย่อย และการดูดซึม ดังนั้น แนวคิดเรื่อง “คุณภาพโปรตีน” จึงถูกพัฒนาขึ้นเพื่อประเมินประสิทธิภาพของโปรตีนในการตอบสนองความต้องการของร่างกาย
การประเมินคุณภาพโปรตีนเริ่มจาก Amino Acid Score (AAS) ซึ่งเปรียบเทียบปริมาณกรดอะมิโนจำเป็นในโปรตีนกับรูปแบบอ้างอิงของมนุษย์ โดยใช้กรดอะมิโนที่มีคะแนนต่ำที่สุดเป็นตัวกำหนดคุณภาพ วิธีนี้ช่วยระบุกรดอะมิโนจำกัด เช่น ไลซีนในธัญพืช หรือกรดอะมิโนที่มีกำมะถันในโปรตีนจากพืชบางชนิด แต่มีข้อจำกัดเนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงการย่อยและการดูดซึมจริงของร่างกาย
ต่อมาได้มีการพัฒนา Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score (PDCAAS) ซึ่งนำค่าการย่อยได้ของโปรตีนมาร่วมคำนวณ ทำให้สามารถสะท้อนคุณภาพโปรตีนได้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม PDCAAS มีข้อจำกัดจากการกำหนดคะแนนสูงสุดที่ 1.00 และใช้ค่าการย่อยได้จากอุจจาระ ซึ่งอาจได้รับผลกระทบจากกระบวนการในลำไส้ใหญ่
เพื่อเพิ่มความแม่นยำ องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) จึงเสนอแนวทาง Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS) ซึ่งประเมินการย่อยได้ของกรดอะมิโนจำเป็นแต่ละชนิดที่ปลายลำไส้เล็ก ทำให้สะท้อนปริมาณกรดอะมิโนที่ร่างกายนำไปใช้ได้จริง และสามารถแยกความแตกต่างของโปรตีนคุณภาพสูงได้ชัดเจนกว่า PDCAAS
นอกจากคุณภาพโปรตีนแล้ว การวิเคราะห์ปริมาณโปรตีนก็มีความสำคัญ โดยวิธี Kjeldahl และ Dumas เป็นวิธีมาตรฐานที่ใช้วัดไนโตรเจนรวมและคำนวณเป็น crude protein อย่างไรก็ตาม ค่าที่ได้อาจคลาดเคลื่อนจาก true protein เนื่องจากความแตกต่างของ nitrogen conversion factor และการมีอยู่ของ non-protein nitrogen (NPN) เช่น ยูเรียหรือสารประกอบไนโตรเจนอื่น ๆ ดังนั้น การวิเคราะห์กรดอะมิโนโดยตรงจึงเป็นแนวทางที่แม่นยำกว่าในการประเมินปริมาณและคุณภาพของโปรตีน
การประเมินคุณภาพโปรตีนที่ถูกต้องจึงควรพิจารณาทั้งปริมาณ องค์ประกอบกรดอะมิโน การย่อยได้ และการนำไปใช้ประโยชน์ในร่างกาย ข้อมูลเหล่านี้มีความสำคัญต่อการพัฒนาอาหารโปรตีนสูง อาหารฟังก์ชัน อาหารสำหรับผู้สูงอายุ อาหารทางการแพทย์ และผลิตภัณฑ์โปรตีนทางเลือก เพื่อให้ตอบโจทย์สุขภาพของผู้บริโภคในอนาคต
By:
Natthaporn Phonsatta
Functional Ingredients and Food Innovation Research Group
National Center for Genetic Engineering and Biotechnology (BIOTEC)
Atikorn Panya, Ph.D.
Functional Ingredients and Food Innovation Research Group
National Center for Genetic Engineering and Biotechnology (BIOTEC)
atikorn.pan@biotec.or.th
Protein is an essential macronutrient involved in growth, tissue repair, enzyme and hormone production, immune function, and muscle maintenance. However, protein quantity alone does not determine nutritional value. Different protein sources vary in essential amino acid composition, digestibility, and bioavailability. Therefore, the concept of protein quality has been developed to evaluate how effectively dietary proteins meet human nutritional requirements.
The earliest approach, Amino Acid Score (AAS), compares the essential amino acid profile of a protein with a human reference pattern. The lowest amino acid ratio determines the score and identifies the limiting amino acid. Although AAS is simple and useful for identifying amino acid deficiencies, it does not consider protein digestibility or actual amino acid absorption, which may result in overestimation of protein quality.
Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score (PDCAAS) was introduced to address this limitation by incorporating protein digestibility into the calculation. PDCAAS has been widely used for evaluating dietary proteins and classifying protein quality. However, its limitations include truncation of scores at 1.00 and the use of fecal digestibility values, which may not accurately represent amino acid absorption due to microbial activity in the large intestine.
To improve accuracy, the FAO introduced the Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS). Unlike PDCAAS, DIAAS evaluates the digestibility of individual essential amino acids at the end of the small intestine, providing a more precise estimation of amino acids available for metabolism. It also allows clearer differentiation among high-quality proteins because scores are not capped.
Accurate protein quantification is another important factor in nutritional assessment. Conventional methods such as Kjeldahl and Dumas measure total nitrogen and estimate crude protein using nitrogen conversion factors. However, these values may differ from true protein content because conversion factors vary among food sources and because non-protein nitrogen (NPN) compounds can contribute to total nitrogen measurements.
Direct amino acid analysis provides a more accurate approach by determining the actual amino acid composition of proteins. This information supports the calculation of AAS and DIAAS and enables a more complete understanding of nutritional quality.
Overall, protein evaluation requires consideration of both quantity and quality. Combining accurate protein measurement with amino acid profiling and digestibility assessment is essential for developing high-protein foods, functional foods, medical nutrition products, and alternative protein products that deliver meaningful health benefits to consumers.