タンパク質の組み合わせ
タンパク質栄養に関する食事理論
生のオーガニックキヌア。
生のオーガニックキヌア。

プロテインコンバイン、あるいはプロテインコンプリメンティングは、タンパク質摂取の生物学的価値を最適化することを目的としたタンパク質栄養に関する食事理論です。この理論によれば、ベジタリアンやビーガンの食品を単独で摂取すると、一部の必須アミノ酸が不足する可能性があるため、「完全なタンパク質」を含む食事を得るには、複数の補完食品と組み合わせる必要があります。すべての植物性食品には、9種類の必須アミノ酸を含む20種類のアミノ酸がすべて様々な量で含まれていますが、一部のアミノ酸の含有量は非常に少なく、必要量を満たすには非現実的なほど大量の摂取が必要となる場合があります。[1]

タンパク質の組み合わせは、歴史的に、米や豆などのほとんどの野菜に含まれるタンパク質の欠乏を補う方法として推奨されてきました。これらの野菜は、それぞれのアミノ酸組成から、限られた割合でしか含まれていないことが示されています。1970年代のこの教義では、各食事を組み合わせることで完全なタンパク質を摂取できるとされていました。多様な食品を慎重に組み合わせることで、より栄養価の高い食事を作ることができることは議論の余地がありませんが、植物性タンパク質中の必須アミノ酸含有量に関する研究では、ベジタリアンやビーガンは、食事に多様性があり、1日のカロリー必要量が満たされている限り、各食事で慎重に組み合わせる必要はないことが示されています。言い換えれば、組み合わせはより長い期間にわたって起こり得るということです。[2] [3]

コンセプト

タンパク質栄養は複雑です。タンパク質構成アミノ酸のいずれかが代謝の制限因子となる可能性があるためです。家畜飼料を混合することで、成長を最適化したり、適切な成長を維持しながらコストを最小限に抑えたりすることができます。同様に、人間の栄養はリービッヒの最小法則に従います。つまり、必須アミノ酸のいずれかの最低レベルが代謝の制限因子となります。

食事中の必須アミノ酸のうち、一つのアミノ酸の含有量が個人の必要量を下回ると、他のアミノ酸の利用が制限され、総窒素摂取量が適切であっても正常な合成速度が阻害されます。したがって、「制限アミノ酸」が食事中の総窒素またはタンパク質の栄養価を決定します。[4]

植物を含むタンパク質源は、制限アミノ酸によって評価されます。[5]

植物性食品中心の食事では、個々の食品に含まれるアミノ酸含有量が問題となることが知られています。しかし、満足のいく食事には、すべての必須アミノ酸が最低限含まれている必要があります。

トウモロコシ、米、小麦などの穀物に加えて、豆類（インゲン豆やピーナッツなど）にも植物性タンパク質が含まれています。穀物はトリプトファンとリジンが不足する傾向があり、豆類はメチオニンが不足しています。そのため、トウモロコシのトルティーヤとリフライドビーンズを組み合わせたメキシコの田舎料理のように、穀物と豆類を組み合わせた食事は、基本的にアミノ酸が豊富に含まれていると言えます。

— スタンレー・E・マナハン『一般応用化学』 1978年、474ページ

植物性タンパク質中の「制限」アミノ酸の例

WHOによると、人間のタンパク質必要量は1日あたり体重1kgあたり0.66gです。[6]体重70kgの人の場合、タンパク質必要量は46.2g（70kg×0.66g/kg）と推定されます。

さらに、必須アミノ酸には特定の量が必要です。必須アミノ酸#推奨摂取量表に値の一覧があります。以下の表は、必要量の割合を示しています。

タンパク質源としての米とひよこ豆、タンパク質46.2g（1日あたりの必要量）
アミノ酸 米タンパク質中の量（mg）（全米612g）[7] % WHOの要件 ひよこ豆タンパク質（缶詰ひよこ豆522g）中の量（mg）[8] % WHOの要件
ヒスチジン 1236 176% 1274 182%
イソロイシン 2056 146% 1984 141%
ロイシン 4021 144% 3294 118%
リジン 1854 88% 3095 147%
メチオニン 1095 156% 606 87%
フェニルアラニン 2509 143% 2479 141%
トレオニン 1781 169% 1717 163%
トリプトファン 618 220% 444 158%
バリン 2852 156% 1942 106%

上記の例では、1日に必要なタンパク質46.2gを摂取するために、全粒米も缶詰のひよこ豆も、単独で摂取した場合、必要なアミノ酸を全て十分に含んでいません。不足するアミノ酸は制限アミノ酸と呼ばれ、米にはリジン、ひよこ豆にはメチオニンが含まれます。特定の量を長期間摂取すると、アミノ酸欠乏症を引き起こす可能性があります。

米とひよこ豆を別々のタンパク質源として、50-50の比率（各23.1g）
アミノ酸 米タンパク質中の量（mg）（全米約306g）[7] ひよこ豆タンパク質の量（缶詰ひよこ豆約261g）[8] 合計量（mg） WHO推奨摂取量（mg）、70kg % WHOの要件
ヒスチジン 618 637 1255 700 179%
イソロイシン 1028 992 2020 1400 144%
ロイシン 2011 1647 3658 2790 131%
リジン 927 1548 2475 2100 118%
メチオニン 548 303 851 700 122%
フェニルアラニン 1254 1240 2494 1750 143%
トレオニン 891 858 1749 1050 167%
トリプトファン 309 222 531 280 190%
バリン 1426 971 2397 1820 132%

上記の例では、全粒米と缶詰のひよこ豆の組み合わせには制限アミノ酸が含まれていません。つまり、米とひよこ豆のみを、それぞれ1日306gと261gという特定の量で長期間摂取しても、少なくともその時点で代謝される範囲においては、必須アミノ酸の欠乏は起こりません。

例のデータが示すように、特定の植物には必須アミノ酸がすべて含まれています。しかし、必須アミノ酸のうち1つ、あるいは複数が制限となる場合があります。そのため、ビーガンやベジタリアンの食事では、摂取する植物の種類を多様化する必要があります。

植物性タンパク質の研究

この分野に初めて参入した生化学者は、ユストゥス・フォン・リービッヒの弟子であるカール・ハインリヒ・リットハウゼンでした。トーマス・バー・オズボーンはリットハウゼンの業績を継承し、 1909年に『植物性タンパク質』を出版しました。こうして、ウィリアム・カミング・ローズが在籍していたイェール大学は、タンパク質栄養学の初期の中心地となりました。オズボーンもまた、タンパク質の本質を明らかにする研究を行い、後にシカゴ大学の生化学科を率いました。

1912年にリトハウゼンが亡くなったとき、オズボーンは生化学における彼の功績を称賛した。

彼はその後の研究で、異なる食物タンパク質の間には大きな違いがあることを証明した。そして、この事実に注目し、それが栄養における相対的な価値にどのような影響を与えるかについて議論した最初の人物であった。[9]

その後、オズボーンはコネチカット農業試験場でラファイエット・メンデルと協力し、必須アミノ酸の特定に取り組みました。

1950年代から1960年代にかけて、ネビン・S・スクリムショーはこの知識をインドとグアテマラに持ち込み、クワシオルコルの蔓延に対抗するため、地元の野菜を使った料理を考案しました。グアテマラでは綿実粉とトウモロコシを、インドではピーナッツ粉と小麦を組み合わせました。[10]

普及

1954年、アデル・デイビスは著書『健康維持のために正しく食べよう』を出版し、「不完全」なタンパク質を組み合わせて「完全」なタンパク質を作ることの重要性を説き、1時間以内に補給されない不完全タンパク質は体内で利用されないと警告した。[11]

1971年、フランシス・ムーア・ラペは『小さな惑星のための食事』を出版し、菜食主義の栄養において、必須アミノ酸を補完食品から摂取する方法を解説しました。この本はベストセラーとなりました 。

ラペがバークレーの即興演奏仲間に配布していた1ページの配布資料の延長である『小さな惑星のための食事』（1971年）はすぐにエコロジー運動におけるベジタリアンのテキストとなり、その後10年間で3版6言語で200万部近くを売り上げた。[12]

ラペはこう書いている。

補完的なタンパク質の組み合わせは、美味しいレシピを生み出します。世界の伝統料理の基礎を築いた組み合わせです。私たちは、意識することなく、自然に料理に取り入れています。最も一般的な補完的なタンパク質の組み合わせは以下の3つです。
  1. 穀物（米、トウモロコシ、小麦、大麦など）+豆類（エンドウ豆、インゲン豆、レンズ豆）
  2. 穀物と乳製品
  3. 種子（ゴマまたはヒマワリ）+豆類[13] : 238 

1975年には、『ヴォーグ』誌と『アメリカン・ジャーナル・オブ・ナーシング』誌の両方に、タンパク質の組み合わせの原則と実践に関する記事が掲載されました。[14] [15] 一時期、アメリカ国立研究評議会とアメリカ栄養士会（ADA）は、ベジタリアンに対してタンパク質の組み合わせを必ず行うよう警告していました。[16]

タンパク質の結合は 1982 年に一般化学の教科書に掲載されました。

植物性食品を互いに補い合うように注意深く組み合わせない限り、植物性食品のみの食事ではタンパク質欠乏症になる可能性が高くなります。

— スタンレー・E・マナハン著『一般応用化学』第2版、473ページ

1985 年に、タンパク質結合の原理が J. Rigó によって説明されました。

タンパク質全般、ひいては穀物タンパク質の生物学的価値は、基本的には穀物に含まれる必須アミノ酸と、タンパク質を消費する生物の必須アミノ酸の必要量との比率によって決まります。生物学的価値を高める最も重要な方法は、補完という手法です。[17]

2011年、PLOS ONE誌は1251種類の植物性食品におけるタンパク質の組み合わせの詳細を調査した論文を発表しました。その基準は、人間の栄養に不可欠なアミノ酸と、食事におけるこれらのアミノ酸の理想的な割合です。論文では、「補完とは、2種類以上の食品を一緒に摂取することで、2種類の食品を単独で摂取した場合よりも優れたアミノ酸パターンを生み出すことです」と説明しています。[18] 穀物と豆類の組み合わせなど、食品群に基づく組み合わせとは対照的に、研究者らは食品群に基づく組み合わせは研究によって裏付けられていないと報告しています。「各食品の上位100の組み合わせを調査した結果、食品群間の一貫したパターンは見つかりませんでした。」[18]

批判

タンパク質の組み合わせは、栄養学において不必要な複雑化要因であるとして批判を浴びている。

1981年、 フランシス・ムーア・ラペは『小さな惑星のための食事』の改訂版で、タンパク質の組み合わせに関する10年前の立場を変え、 次のように書いています。

1971年、私はタンパク質の補完性を強調しました。十分なタンパク質を摂取する唯一の方法は、動物性タンパク質と同様に体内で利用可能なタンパク質を作り出すことだと考えていたからです。肉が高品質のタンパク質を摂取する唯一の方法であるという神話と戦う中で、私は別の神話を強化してしまいました。肉を使わずに十分なタンパク質を摂取するには、食品の選択にかなりの注意を払う必要があるという印象を与えてしまったのです。しかし実際には、それは私が考えていたよりもはるかに簡単なのです。
3つの重要な例外を除けば、植物性食品中心の食事ではタンパク質欠乏の危険性はほとんどありません。例外となるのは、[1]果物、または[2]サツマイモやキャッサバなどの一部の塊茎、あるいは[3]ジャンクフード（精製された小麦粉、砂糖、脂肪）に大きく依存する食事です。幸いなことに、これらの食品を事実上唯一のカロリー源とする食事で生き延びようとする人は、世界でも比較的少数です。その他の食事では、十分なカロリーを摂取していれば、十分なタンパク質を摂取していることはほぼ間違いありません。[13] : 162 

タンパク質の組み合わせの必要性は主張されなかった。むしろ、タンパク質を組み合わせた食事の生物学的価値の向上が指摘された。ラペは譲歩として、第2版から「補完的なタンパク質の正確な割合を示す表」を削除した。[13] : 239 

アメリカ栄養士会は1988年に菜食主義に関する立場表明を発表し、その立場を一転しました。この論文の筆頭著者であるスザンヌ・ハヴァラは、研究過程を次のように振り返ります。

私には、[タンパク質の組み合わせ]の根拠は全く見えませんでした…。私は電話をかけ、人々と話し、タンパク質を補完しなければならないと主張する根拠は何なのかを尋ね始めましたが、何の根拠もありませんでした。ところが、代わりに得られたのは、知識が豊富で、実際にタンパク質を補完する必要はないと考えている人々からの興味深い洞察でした。そこで、私たちは論文にその変更を加えることにしました。[注: 論文は査読と代表団による投票を経て正式に承認されました。]

1994年、ヴァーノン・ヤングとピーター・ペレットは、ヒトのタンパク質代謝に関する現代の決定版とも言える論文を発表しました。この論文は、食事中にタンパク質を補給する必要は全くないことも示しました。つまり、動物性タンパク質の摂取を避けている人は、普段の食事を構成する植物性タンパク質によるアミノ酸の不均衡について全く心配する必要がありません。[5]

多くの植物性タンパク質は動物性タンパク質に比べて1種類以上の必須アミノ酸、特にリジン、そしてメチオニンとトレオニンの含有量が少ないですが、様々な植物を食べることでバランスの取れた完全なアミノ酸源として役立ちます。[5]

2009年にアメリカ栄養士会は次のように書いています。

植物性タンパク質は、多様な植物性食品を摂取し、エネルギー需要を満たせば、タンパク質の必要量を満たすことができます。研究によると、健康な成人では、1日を通して様々な植物性食品を摂取することで、必須アミノ酸をすべて摂取でき、十分な窒素の保持と利用が確保できるため、同じ食事で補完的なタンパク質を摂取する必要はありません。[19]

アメリカ心臓協会は現在次のように述べています。

食事で十分なタンパク質を摂取するために、動物性食品を摂取する必要はありません。食事中のタンパク質源が多様で、カロリー摂取量がエネルギー需要を満たすのに十分な量であれば、植物性タンパク質だけでも十分な必須アミノ酸と非必須アミノ酸を摂取できます。全粒穀物、豆類、野菜、種子、ナッツ類はすべて、必須アミノ酸と非必須アミノ酸の両方を含んでいます。これらの食品（「補完タンパク質」）を食事の中で意識的に組み合わせる必要はありません。[20]

一部の機関では、タンパク質消化率補正アミノ酸スコアを使用して、タンパク質の組み合わせを考慮せずに食事を評価しているため、組み合わせの使用は方法論にとって課題であると考えています。[引用が必要]

参考文献

  1. ^ Mariotti; Gardner (2019-11-04). 「ベジタリアン食における食事性タンパク質とアミノ酸―レビュー」. Nutrients . 11 (11): 2661. doi : 10.3390/nu11112661 . ISSN  2072-6643. PMC 6893534.  PMID 31690027  .
  2. ^ Young, VR; Pellett, PL (1994-05-01) [1994]. 「植物性タンパク質とヒトのタンパク質およびアミノ酸栄養との関係」.アメリカ臨床栄養学誌. 59 (5 Suppl). 抄録: 1203S – 1212S . doi : 10.1093/ajcn/59.5.1203s . ISSN  0002-9165. PMID  8172124. Young, VR; Pellett, PL (1994-05-01) [1994]. 「植物性タンパク質とヒトのタンパク質およびアミノ酸栄養との関係」(PDF) . The American Journal of Clinical Nutrition . 59 (5 Suppl). 記事全文 - 表11: 1203S – 1212S . doi :10.1093/ajcn/59.5.1203s. ISSN  0002-9165. PMID  8172124. オリジナル(PDF)から2017年10月13日にアーカイブ。 2017年5月22日閲覧。
  3. ^ Melina, Vesanto; Craig, Winston; Levin, Susan (2016年12月1日). 「栄養・食事学会の立場：ベジタリアン食」 . Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics . 116 (12): 1971. doi :10.1016/j.jand.2016.09.025. ISSN  2212-2672. PMID  27886704. S2CID  4984228.PDF
  4. ^ 米国医学研究所食品栄養委員会（2005年）タンパク質とアミノ酸の食事摂取基準、685ページ、全米科学アカデミー出版
  5. ^ abc Young VR, Pellett PL (1994). 「植物性タンパク質とヒトのタンパク質およびアミノ酸栄養との関係」(PDF) . American Journal of Clinical Nutrition . 59 (5 Suppl): 1203S – 1212S . doi : 10.1093/ajcn/59.5.1203s . PMID  8172124.
  6. ^ WHO/FAO/UNU合同専門家協議（2007年）「ヒトの栄養におけるタンパク質とアミノ酸の必要量」 （PDF）世界保健機関技術報告書シリーズ（935）：88ページ表4。ISSN 0512-3054。PMID 18330140  。
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  10. ^ マサチューセッツ工科大学のスクリムショー氏の死亡記事
  11. ^ デイビス、アデル（1954年）『健康維持のために正しく食べよう』ハーコート、ブレイス著、ISBN 4-87187-961-5。 {{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  12. ^ ウォーレン・ベラスコ (1989)『変化への欲求：カウンターカルチャーが食品産業にもたらした影響 1966 - 1988』 56ページ、パンテオン・ブックス ISBN 0394543998
  13. ^ abc ラペ、フランシス・ムーア（1981）『小さな惑星のための食事』ISBN 0-345-32120-0
  14. ^ ジュディス・S・スターン (1975)「ベジタリアンダイエットで健康を維持し、お金も節約する方法」ヴォーグ165(2):150,1
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