Πρωτεΐνη (τρόφιμο)

Οι πρωτεΐνες είναι απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για το ανθρώπινο σώμα. Είναι δομικά στοιχεία των ιστών του σώματος, και ως πηγές ενέργειας αποδίδουν όσο και οι υδατάνθρακες: 4 kcal (17 kJ) ανά γραμμάριο, ενώ τα λιπαρά παρέχουν 9 kcal (37 kJ) ανά γραμμάριο. Κάθε πρωτεΐνη έχει καθοριστική και χαρακτηριστική σύσταση αμινοξέων.
Οι πρωτεΐνες είναι πολυμερείς αλυσίδες δομημένες από αμινοξέα που συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς. Κατά την ανθρώπινη πέψη, οι πρωτεΐνες διασπώνται σε μικρότερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες από το υδροχλωρικό οξύ και τις πρωτεάσες του στομάχου. Είναι απαραίτητο στάδιο για την απορρόφηση των απαραίτητων αμινοξέων που δεν βιοσυντίθενται από το σώμα.
Υπάρχουν εννέα βασικά αμινοξέα που οι άνθρωποι πρέπει να λαμβάνουν από τη διατροφή τους για να αποτρέψουν έλλειψη πρωτεϊνών λόγω κακής διατροφής και επερχόμενο θάνατο. Είναι τα: φαινυλαλανίνη, ισολευκίνη, θρεονίνη, τρυπτοφάνη, μεθειονίνη, λευκίνη, ισολευκίνη, λυσίνη και ιστιδίνη. Είναι 8 ή 9 ανάλογα με την περίπτωση,   είναι 9 για τους ενήλικες που δεν συνθέτουν ιστιδίνη. Υπάρχουν πέντε αμινοξέα που συντίθενται στο σώμα: αλανίνη, ασπαρτικό οξύ, ασπαραγίνη, γλουταμινικό οξύ και σερίνη. Υπάρχουν έξι περιστασιακά απαραίτητα αμινοξέα των οποίων η σύνθεση ελαττώνεται σε ειδικές παθοφυσιολογικές καταστάσεις, όπως τα πρόωρα βρέφη ή άτομα πάσχοντα από καταβολική δυσφορία: αργινίνη, κυστεΐνη, γλυκίνη, γλουταμίνη, προλίνη και τυροσίνη.
Διατροφικές πηγές πρωτεϊνών είναι ζώα και φυτά:  κρέατα, γαλακτοκομικά προϊόντα, ψάρια και αυγά, δημητριακά, όσπρια και ξηροί καρποί. Οι χορτοφάγοι λαμβάνουν αρκετά απαραίτητα αμινοξέα με κατανάλωση φυτικών πρωτεϊνών.

Οι λειτουργίες των πρωτεϊνών στο ανθρώπινο σώμα

Οι πρωτεΐνες είναι θρεπτικά συστατικά που χρειάζεται το ανθρώπινο σώμα για ανάπτυξη και συντήρηση. Μαζί με το νερό βρίσκονται παντού στο σώμα, σε όλα τα κύτταρα, τους μύες, τα όργανα, τα μαλλιά και το δέρμα. Στις μεμβράνες βρίσκονται ως γλυκοπρωτεΐνες. Κατόπιν αποικοδόμησης σε αμινοξέα, είναι πρόδρομες ουσίες για σύνθεση νουκλεϊκών οξέων, συνενζύμων, ορμονών, για ανοσολογική απάντηση, κυτταρική επισκευή, και σύνθεση μορίων απαραίτητων για τη ζωή, όπως τα κύτταρα του αίματος.

Αξιολόγηση τροφίμων

Οι κλασικές αναλυτικές τεχνικές για τον προσδιορισμό της πρωτεϊνικής συγκέντρωσης τροφίμων είναι η μέθοδος Kjeldahl και η μέθοδος Δουμά, που μετρούν το ολικό άζωτο ενός δείγματος και βασίζονται στο ότι μόνο οι πρωτεΐνες περιέχουν άζωτο. Η μετρούμενη ποσότητα αζώτου πολλαπλασιάζεται με έναν συντελεστή που εξαρτάται από το είδος της αναμενόμενης πρωτεΐνης στο τρόφιμο και προκύπτει η συνολική ποσότητα πρωτεϊνών, που ονομάζεται περιεχόμενη "ακατέργαστη πρωτεΐνη". Στις ετικέτες των τροφίμων η παράμετρος προκύπτει από το άζωτο πολλαπλασιασμένο με 6,25, επειδή η μέση περιεκτικότητα των πρωτεϊνών σε άζωτο είναι περίπου 16%.
Στη βιομηχανία τροφίμων υπάρχουν πιθανότητες ακούσιας μόλυνσης ή εκ προθέσεως νόθευσης πρωτεϊνούχων τροφίμων με μη-πρωτεϊνικά αζωτούχα μόρια που ανεβάζουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων "ακατέργαστης πρωτεΐνης. Για να διασφαλιστεί η ποιότητα των τροφίμων, πρέπει να διεξάγονται συστηματικοί ποιοτικοί έλεγχοι για περιεκτικότητα σε αζωτούχα μόρια, όπως η ουρία και το νιτρικό αμμώνιο.
Στη βιομηχανία γαλακτοκομικών προϊόντων ορισμένων χωρών εφαρμόζονται μέθοδοι μέτρησης της "καθαρής πρωτεΐνης", αντί για την "ακατέργαστη πρωτεΐνη" , που βασίζονται στη μέτρηση των πεπτιδικών δεσμών με NIR υπέρυθρη φασματοσκοπία.
Οι περιορισμοί της μέθοδου Kjeldahl φάνηκαν στα βιομηχανικά σκάνδαλα του 2007 και 2008 που είχαν προσθέσει μελαμίνη στο γάλα για να μετρηθούν μεγαλύτερες ποσότητες "πρωτεΐνης".

Ποιότητα πρωτεϊνών

Το πιο σημαντικό και καθοριστικό χαρακτηριστικό μιας πρωτεΐνης από θρεπτική άποψη είναι η σύσταση αμινοξέων. Υπάρχουν πολλά συστήματα αξιολόγησης των πρωτεϊνών με βάση την περιεκτικότητά τους σε αμινοξέα και την χώνευση της πρωτεϊνικής πηγής, όπως η Βιολογική αξία, η Καθαρή ενσωμάτωση πρωτεΐνης, και η μέθοδος PDCAAS που αναπτύχθηκε από το FDA ως τροποποίηση της μεθόδου Λόγος Αποτελεσματικότητας Πρωτεΐνης (PER). Το 1993 η μέθοδος PDCAAS εγκρίθηκε από την αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) και τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (FAO/WHO) ως "βέλτιστη συνιστώμενη" μέθοδο αξιολόγησης της ποιότητας πρωτεΐνης. 

Πέψη

Οι περισσότερες πρωτεΐνες αποικοδομούνται προς αμινοξέα κατά την πέψη στο γαστρεντερικό σωλήνα.
Η πέψη αρχίζει στο στομάχι όταν το πεψινογόνο μετατρέπεται σε πεψίνη κατόπιν επίδρασης υδροχλωρικού οξέος, και συνεχίζεται στο λεπτό έντερο από τη θρυψίνη και τη χυμοθρυψίνη.
Πριν απορροφηθούν από το λεπτό έντερο, οι περισσότερες πρωτεΐνες έχουν ήδη αποικοδομηθεί σε αμινοξέα ή ολιγοπεπτίδια. Τα ολιγοπεπτίδια που έχουν περισσότερα από 4 αμινοξέα δεν απορροφούνται. Μετά την απορρόφηση από τα εντερικά απορροφητικά κύτταρα γίνονται περαιτέρω αποικοδομήσεις των ολιγοπεπτιδίων προς αμινοξέα.
Η χώνευση των αμινοξέων εξαρτάται από την πηγή πρωτεΐνης, και διαφέρει μεταξύ της σόγιας και των πρωτεινών γάλακτος της  β-γαλακτοσφαιρίνης και της καζεΐνης. Οι πρωτεΐνες του γάλατος, απορροφώνται κατά 50% μεταξύ του στομάχου και της νηστίδας και κατά 90% προτού το τρόφιμο φτάσει στον ειλεό. Η Βιολογική αξία (BV) είναι δείκτης της ποσότητας πρωτεϊνών που απορροφήθηκαν από τα τρόφιμα και ενσωματώθηκαν στις πρωτεΐνες του ανθρώπινου οργανισμού.

Νεογνά

Τα νεογνά των θηλαστικών έχουν εξαιρετικές δυνατότητες πέψης πρωτεϊνών και αφομοίωσης εφόσον το λεπτό έντερό τους μπορεί να απορροφήσει ολόκληρες πρωτείνες άθικτες. Έτσι επιτρέπεται η παθητική ανοσοποίηση, δηλαδή η μεταφορά ανοσοσφαιρινών από τη μητέρα στο νεογέννητο μέσω του γάλακτος.

Διατροφικές απαιτήσεις

Οι διατροφικές απαιτήσεις σε πρόσληψη πρωτεΐνης είναι κοινό θέμα συζητήσεων. Η απαιτούμενη ποσότητα για ένα άτομο καθορίζεται από τη συνολική ενεργειακή πρόσληψη, τη σωματική ανάγκη για άζωτο και απαραίτητα αμινοξέα, το βάρος και τη δομή του σώματος, το ρυθμό σωματικής ανάπτυξης, το επίπεδο φυσικής δραστηριότητας, την πρόσληψη υδατανθράκων, και την ύπαρξη υφιστάμενης ασθένειας ή τραύματος. Οι ανάγκες για πρωτεΐνες αυξάνονται με φυσική δραστηριότητα και άσκηση, και με αύξηση της μυϊκή μάζας. Είναι μεγαλύτερες κατά την παιδική ηλικία για την ανάπτυξη, κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης ή της γαλουχίας για να τραφεί το μωρό, ή σε περιόδους ανάρρωσης από υποσιτισμό, τραύμα ή κατόπιν επέμβασης.
Σε περίπτωση ανεπαρκούς πρόσληψης πρωτεϊνών, όπως από ασιτία ή μη ισορροπημένη διατροφή, το σώμα για να καλύψει τις ενεργειακές του ανάγκες θα αντλήσει πρωτεΐνες από τους μύες, με αποτέλεσμα απώλεια μυϊκής μάζας. Περαιτέρω συμπτώματα ανεπάρκειας είναι: διάρροια και οίδημα στα πόδια και την κοιλιά, απώλεια μαλλιών, φολιδωτό δέρμα και λήθαργος από έλλειψη ενέργειας, δυσλειτουργία σωματικών οργάνων, ηπατική στεάτωση ή λιπώδες ήπαρ, ανεπάρκεια λευκοκυττάρων και κατεσταλμένο ανοσοποιητικό σύστημα.

Διατροφικές οδηγίες

Σύμφωνα με τις κατευθυντήριες γραμμές για την Προσλαμβανόμενη Ποσότητα Αναφοράς, ένας άνθρωπος ηλικίας 19-70 πρέπει να καταναλώνει ημερήσια 0,8 γραμμάρια πρωτεΐνης ανά κιλό σωματικού βάρους. Δηλαδή μία γυναίκα βάρους 57 κιλών χρειάζεται 46 γρ. πρωτεΐνης ημερήσια και ένα άντρας βάρους 70 κιλών χρειάζεται 56 γρ.ημερήσια. Οι ποσότητες είναι προσεγγιστικές και δε λαμβάνουν υπόψη βιοενεργητικές απαιτήσεις. Επίσης, αφορούν ένα καθιστικό άτομο. Σύμφωνα με αποτελέσματα Ερευνών (NHANES 2013-2014), η μέση κατανάλωση πρωτεϊνών ήταν αρκετά μεγαλύτερη από τη συνιστώμενη: μία γυναίκα 20 ετών κατανάλωνε 69,8 γραμμάρια και ένας άντρας 98,3 γραμμάρια ημερήσια.

Φυσική δραστηριότητα

Τα δραστήρια άτομα και οι αθλητές χρειάζονται αυξημένη πρόσληψη πρωτεΐνης (συγκριτικά με τα 0,8 g/kg), για  αύξηση της μυϊκής μάζας και αναπλήρωση απωλειών με τον ιδρώτα, για κυτταρικές επιδιορθώσεις και κάλυψη ενεργειακών αναγκών. Συνιστώνται ποσότητες 1,6  - 1,8 g/kg, με τη μέγιστη ημερήσια πρόσληψη πρωτεΐνης να αποτελεί έως 25% της ενεργειακής πρόσληψης, δηλαδή 2 - 2,5 g/kg.
Συνιστάται οι αθλητές σε υποθερμιδικές δίαιτες να αυξήσουν την κατανάλωση πρωτεϊνών σε 1,8–2,0 g/kg, για να αποφύγουν την απώλεια μυϊκής μάζας.

Πρωτεϊνική αλλεργία

Η τροφική αλλεργία είναι ανώμαλη ανοσολογική απόκριση στις πρωτεΐνες των τροφίμων. Τα συμπτώματα μπορεί να κυμαίνονται από ήπια έως σοβαρά: κνησμός, οίδημα της γλώσσας, έμετος, διάρροια, κνίδωση, δύσπνοια, ή αρτηριακή υπόταση. Εμφανίζονται μέσα σε λίγα λεπτά έως μία ώρα μετά την έκθεση στο αλλεργιογόνο. Η σοβαρή αλλεργική αντίδραση ονομάζεται αναφυλαξία. Για το 90% των αλλεργικών αντιδράσεων ευθύνονται τα τρόφιμα: αγελαδινό γάλα, αυγά, σιτάρι, οστρακοειδή, ψάρια, φιστίκια, ξηροί καρποί και σόγια.

Χρόνια νεφρική ανεπάρκεια

Μολονότι δεν έχει τεκμηριωθεί ότι μια διατροφή υψηλή σε πρωτεΐνες μπορεί να προκαλέσει χρόνια νεφρική νόσο, η κοινή συναίνεση είναι ότι οι ασθενείς θα πρέπει να περιορίσουν την κατανάλωση πρωτεϊνών. Σύμφωνα με ανασκόπηση του 2009, οι ασθενείς που μείωσαν την πρωτεϊνική κατανάλωση είχαν 32% μικρότερη θνησιμότητα συγκριτικά προς τα υπόλοιπα άτομα.

Φαινυλκετονουρία

Οι πάσχοντες από φαινυλκετονουρία (PKU) πρέπει να περιορίσουν στο ελάχιστο την πρόσληψη φαινυλαλανίνης - ένα απαραίτητο αμινοξύ -για να αποτρέψουν νοητική υστέρηση και άλλες μεταβολικές επιπλοκές. Επειδή η φαινυλαλανίνη είναι συστατικό της συνθεντικής γλυκαντικής ουσίας ασπαρτάμης, οι ασθενείς πρέπει να αποφεύγουν τα διαιτητικά ροφήματα και τρόφιμα με αυτό το συστατικό.

Υπερβολική κατανάλωση

Δεν έχει οριστεί ένα Ανώτατο Όριο Ανεκτής Πρόσληψης, για την άνευ επιφυλάξεων κατανάλωση πρωτεΐνης.
Οι πρωτεΐνες της τροφής πέπτονται προς αμινοξέα που απορροφώνται. Όταν τα προσλαμβανόμενα αμινοξέα είναι περισσότερα από τα απαιτούμενα, τα περίσσεια αμινοξέα οδηγούνται στο ήπαρ όπου με αντίδραση απαμίινωσης το άζωτο μετατρέπεται σε αμμωνία, και τελικά μέσω του κύκλου της ουρίας παράγεται ουρία που απεκκρίνεται από τα νεφρά. Ορισμένα αμινοξέα μπορούν να μετατραπούν σε γλυκόζη και να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμα. 
Η υπερβολική πρόσληψη πρωτεΐνης αυξάνει την απέκκριση ασβεστίου στα ούρα, που αντισταθμίζει την ανισορροπία του pH από την οξείδωση των θειούχων αμινοξέων. Αυτό σημαίνει αυξημένο κίνδυνο για σχηματισμό λίθων στα νεφρά από το ασβέστιο.  
Οι δίαιτες υψηλής πρωτεΐνης οδηγούν σε μία πρόσθετη απώλεια 1,21 κιλών σωματικού βάρους σε διάστημα 3 μηνών συγκριτικά με τη βασική δίαιτα. Τα οφέλη, στο δείκτη μάζας σώματος και τα επίπεδα HDL χοληστερόλης, ήταν μεγαλύτερα με μικρή παρά με μεγάλη (έως 45% της συνολικής ενεργειακής πρόσληψης) αύξηση στην πρόσληψη πρωτεΐνης. Βραχυπρόθεσμες δίαιτες υψηλής πρωτεΐνης 6 μηνών δεν παρουσίασαν επιπτώσεις στο καρδιαγγειακό ή άλλα συστήματα.
Το εγχειρίδιο 2015-2020 Διατροφικές Συμβουλές για τους Αμερικανούς (DGA) συνιστά σε άνδρες και εφήβους να αυξήσουν την κατανάλωση φρούτων και λαχανικών περιορίζοντας τη συνολική πρόσληψη πρωτεϊνούχων τροφίμων. Δεν προτείνεται συνιστώμενο όριο για την κατανάλωση κόκκινου και επεξεργασμένου κρέατος, αλλά αναγνωρίζει ότι η μειωμένη πρόσληψη σχετίζεται με μειωμένο κίνδυνο καρδιαγγειακών παθήσεων. Συνιστάται να παρακολουθούνται και να διατηρούνται εντός ορίων τα ημερήσια επίπεδα του νατρίου (< 2300 mg), των κορεσμένων λιπαρών (<10% των συνολικών θερμίδων), και των πρόσθετων σαχάρων (<10% των συνολικών θερμίδων). Επίσης προτείνουν μια ποικιλία από πρωτεϊνούχα τρόφιμα για κατανάλωση, κατάλληλα για χορτοφάγους και μη.

Ανεπάρκεια πρωτεϊνών

Η έλλειψη πρωτεϊνών λόγω υποσιτισμού μπορεί να οδηγήσει σε πολλές ασθένειες, νοητική υστέρηση και  σύνδρομο κβασιόρκορ. Τα συμπτώματα του τελευταίου περιλαμβάνουν απάθεια, διάρροια, αδράνεια, υπανάπτυξη, λεπιοειδές δέρμα, λιπαρό συκώτι, και οίδημα στην κοιλιά και τα πόδια. Το οίδημα οφείλεται στη δράση της λιποξυγενάσης στο αραχιδονικό οξύ που παράγει λευκοτριένια και τη φυσιολογική λειτουργία των πρωτεϊνών στην ισορροπία υγρών και τη μεταφορά λιποπρωτεϊνών.
Εμφανίζεται σε όλον τον κόσμο, σε παιδιά και ενήλικες, και ευθύνεται για 6 εκατομμύρια θανάτους ετησίως. Στο βιομηχανοποιημένο κόσμο, βρίσκεται ως επί το πλείστον σε ασθενείς νοσοκομείων ή σε ηλικιωμένους.