Proteína (nutriente)

Las proteínas son nutrientes esenciales para el cuerpo humano. Son uno de los componentes básicos del tejido corporal y también pueden servir como fuente de combustible. Como combustible, las proteínas aportan tanta densidad energética como los hidratos de carbono: 4 kcal (17 kJ) por gramo; en cambio, los lípidos aportan 9 kcal (37 kJ) por gramo. El aspecto más importante y la característica definitoria de la proteína desde un punto de vista nutricional es su composición de aminoácidos.

Las proteínas son cadenas poliméricas formadas por aminoácidos unidos entre sí por enlaces peptídicos. Durante la digestión humana, las proteínas se descomponen en el estómago en cadenas polipeptídicas más pequeñas a través de la acción del ácido clorhídrico y la proteasa. Esto es crucial para la absorción de los aminoácidos esenciales que el cuerpo no puede biosintetizar.

Hay nueve aminoácidos esenciales que los humanos deben obtener de su dieta para prevenir la desnutrición proteico-energética y la muerte resultante. Son fenilalanina, valina, treonina, triptófano, metionina, leucina, isoleucina, lisina e histidina. Ha habido debate sobre si hay 8 o 9 aminoácidos esenciales. El consenso parece inclinarse hacia el 9 ya que la histidina no se sintetiza en los adultos.Hay cinco aminoácidos que los humanos pueden sintetizar en el cuerpo. Estos cinco son alanina, ácido aspártico, asparagina, ácido glutámico y serina. Hay seis aminoácidos condicionalmente esenciales cuya síntesis puede verse limitada en condiciones fisiopatológicas especiales, como la prematuridad en el lactante o individuos con trastornos catabólicos graves. Estos seis son arginina, cisteína, glicina, glutamina, prolina y tirosina. Las fuentes dietéticas de proteínas incluyen carnes, productos lácteos, pescado, huevos, cereales, legumbres, frutos secos e insectos comestibles.

Funciones de las proteínas en el cuerpo humano.

La proteína es un nutriente que el cuerpo humano necesita para su crecimiento y mantenimiento. Aparte del agua, las proteínas son el tipo de moléculas más abundantes en el cuerpo. La proteína se puede encontrar en todas las células del cuerpo y es el principal componente estructural de todas las células del cuerpo, especialmente del músculo. Esto también incluye los órganos del cuerpo, el cabello y la piel. Las proteínas también se utilizan en las membranas, como las glicoproteínas. Cuando se descomponen en aminoácidos, se utilizan como precursores de ácidos nucleicos, coenzimas, hormonas, respuesta inmunitaria, reparación celular y otras moléculas esenciales para la vida. Además, se necesita proteína para formar células sanguíneas.

Fuentes

La proteína se encuentra en una amplia gama de alimentos. A nivel mundial, los alimentos con proteínas vegetales contribuyen con más del 60% del suministro de proteínas per cápita. En América del Norte, los alimentos de origen animal aportan alrededor del 70 % de las fuentes de proteínas. Los insectos son una fuente de proteínas en muchas partes del mundo. En algunas partes de África, hasta el 50 % de las proteínas de la dieta se derivan de insectos. Se estima que más de 2 mil millones de personas comen insectos diariamente.

La carne, los productos lácteos, los huevos, la soja, el pescado, los cereales integrales y los cereales son fuentes de proteínas. Ejemplos de alimentos básicos y fuentes de proteínas de cereales, cada uno con una concentración superior al 7%, son (sin ningún orden en particular) trigo sarraceno, avena, centeno, mijo, maíz, arroz, trigo, sorgo, amaranto y quinua. Algunas investigaciones destacan la carne de caza como fuente de proteínas.

Las fuentes veganas de proteínas incluyen legumbres, nueces, semillas y frutas. Los alimentos veganos con concentraciones de proteínas superiores al 7 % incluyen soja, lentejas, frijoles rojos, frijoles blancos, frijoles mungo, garbanzos, caupí, habas, gandules, altramuces, alubias, almendras, nueces de Brasil, anacardos, nueces pecanas, nueces, algodón semillas, semillas de calabaza, semillas de cáñamo, semillas de sésamo y semillas de girasol.

La producción de proteína microbiana impulsada por energía fotovoltaica utiliza la electricidad de los paneles solares y el dióxido de carbono del aire para crear combustible para los microbios, que se cultivan en tanques de biorreactores y luego se procesan en polvo de proteína seca. El proceso hace un uso altamente eficiente de la tierra, el agua y los fertilizantes.

Las personas que siguen una dieta equilibrada no necesitan suplementos proteicos.

La siguiente tabla presenta los grupos de alimentos como fuentes de proteínas.

Clave de color: Fuente de proteína con la mayor densidad del aminoácido respectivo. Fuente de proteína con la densidad más baja del aminoácido respectivo.

Las proteínas en polvo, como la caseína, el suero, el huevo, el arroz, la soja y la harina de grillo, son fuentes de proteínas procesadas y fabricadas.

Pruebas en alimentos

Los ensayos clásicos para la concentración de proteínas en los alimentos son el método Kjeldahl y el método Dumas. Estas pruebas determinan el nitrógeno total en una muestra. El único componente principal de la mayoría de los alimentos que contiene nitrógeno es la proteína (las grasas, los carbohidratos y la fibra dietética no contienen nitrógeno). Si la cantidad de nitrógeno se multiplica por un factor que depende de los tipos de proteína esperados en el alimento, se puede determinar la proteína total. Este valor se conoce como la " proteína bruta "." contenido. En las etiquetas de los alimentos, la proteína se da por el nitrógeno multiplicado por 6,25, porque el contenido promedio de nitrógeno de las proteínas es de alrededor del 16%. La prueba de Kjeldahl se usa típicamente porque es el método que ha adoptado la AOAC International y, por lo tanto, es utilizada por muchas agencias de normas alimentarias de todo el mundo, aunque el método Dumas también está aprobado por algunas organizaciones de normas.

La contaminación accidental y la adulteración intencional de harinas proteicas con fuentes de nitrógeno no proteicas que inflan las mediciones del contenido de proteína cruda se han producido en la industria alimentaria durante décadas. Para garantizar la calidad de los alimentos, los compradores de harinas proteicas realizan de forma rutinaria pruebas de control de calidad diseñadas para detectar los contaminantes nitrogenados no proteicos más comunes, como la urea y el nitrato de amonio.

En al menos un segmento de la industria alimentaria, la industria láctea, algunos países (al menos EE. UU., Australia, Francia y Hungría) han adoptado la medición de " proteína verdadera ", en lugar de la medición de proteína cruda, como estándar para el pago y las pruebas. : "La proteína verdadera es una medida de solo las proteínas en la leche, mientras que la proteína cruda es una medida de todas las fuentes de nitrógeno e incluye nitrógeno no proteico, como la urea, que no tiene valor alimenticio para los humanos... Equipo actual de análisis de leche mide los enlaces peptídicos, una medida directa de la verdadera proteína". La medición de enlaces peptídicos en granos también se ha puesto en práctica en varios países, incluidos Canadá, el Reino Unido, Australia, Rusia y Argentina, donde se utiliza la tecnología de reflectancia del infrarrojo cercano (NIR), un tipo de espectroscopia infrarroja.La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) recomienda que solo se utilice el análisis de aminoácidos para determinar la proteína en, entre otros, los alimentos utilizados como única fuente de alimentación, como la fórmula infantil, pero también establece: "Cuando los datos sobre no se dispone de análisis de aminoácidos, se considera aceptable la determinación de proteína basada en el contenido total de N por Kjeldahl (AOAC, 2000) o un método similar...

El método de prueba de proteína en la alimentación del ganado vacuno se ha convertido en una ciencia durante los años de la posguerra. El texto estándar en los Estados Unidos, Requerimientos de nutrientes del ganado vacuno, ha tenido ocho ediciones durante al menos setenta años. La sexta edición de 1996 sustituyó a la proteína cruda de la quinta edición por el concepto de " proteína metabolizable ", que se definió hacia el año 2000 como "la verdadera proteína absorbida por el intestino, suministrada por proteína microbiana y proteína de ingesta no degradada".

Las limitaciones del método Kjeldahl estuvieron en el centro de la contaminación de las exportaciones de proteínas chinas en 2007 y el escándalo de la leche en China en 2008, en el que se añadió melamina química industrial a la leche o gluten para aumentar la "proteína" medida.

Calidad de la proteína

El aspecto más importante y la característica definitoria de la proteína desde un punto de vista nutricional es su composición de aminoácidos.Existen múltiples sistemas que clasifican las proteínas por su utilidad para un organismo en función de su porcentaje relativo de aminoácidos y, en algunos sistemas, la digestibilidad de la fuente de proteínas. Incluyen el valor biológico, la utilización neta de proteínas y PDCAAS (puntuación de aminoácidos corregidos por digestibilidad de proteínas) que fue desarrollado por la FDA como una modificación del método de relación de eficiencia de proteínas (PER). La clasificación PDCAAS fue adoptada por la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) y la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación/Organización Mundial de la Salud (FAO/OMS) en 1993 como "el mejor" método preferido para determinar la calidad de las proteínas. Estas organizaciones han sugerido que otros métodos para evaluar la calidad de la proteína son inferiores.En 2013, la FAO propuso cambiar a la puntuación de aminoácidos indispensables digeribles.

Digestión

La mayoría de las proteínas se descomponen en aminoácidos individuales por digestión en el tracto gastrointestinal.

La digestión comienza típicamente en el estómago cuando el pepsinógeno se convierte en pepsina por la acción del ácido clorhídrico y continúa con la tripsina y la quimotripsina en el intestino delgado. Antes de la absorción en el intestino delgado, la mayoría de las proteínas ya se reducen a un solo aminoácido o péptidos de varios aminoácidos. La mayoría de los péptidos de más de cuatro aminoácidos no se absorben. La absorción en las células absorbentes intestinales no es el final. Allí, la mayoría de los péptidos se dividen en aminoácidos individuales.

La absorción de los aminoácidos y sus derivados en los que se degradan las proteínas de la dieta se realiza en el tracto gastrointestinal. Las tasas de absorción de los aminoácidos individuales dependen en gran medida de la fuente de proteínas; por ejemplo, la digestibilidad de muchos aminoácidos en humanos, la diferencia entre las proteínas de soya y la leche y entre las proteínas individuales de la leche, la beta-lactoglobulina y la caseína. Para las proteínas de la leche, alrededor del 50% de la proteína ingerida se absorbe entre el estómago y el yeyuno y el 90% se absorbe cuando el alimento digerido llega al íleon. El valor biológico (BV) es una medida de la proporción de proteína absorbida de un alimento que se incorpora a las proteínas del cuerpo del organismo.

Recién nacido

Los recién nacidos de mamíferos son excepcionales en la digestión y asimilación de proteínas, ya que pueden absorber proteínas intactas en el intestino delgado. Esto permite la inmunidad pasiva, es decir, la transferencia de inmunoglobulinas de la madre al recién nacido, a través de la leche.

Requisitos dieteticos

Ha tenido lugar un debate considerable con respecto a los problemas relacionados con los requisitos de ingesta de proteínas. La cantidad de proteína requerida en la dieta de una persona está determinada en gran parte por la ingesta total de energía, la necesidad del cuerpo de nitrógeno y aminoácidos esenciales, el peso y la composición corporal, la tasa de crecimiento del individuo, el nivel de actividad física, la energía y los carbohidratos del individuo. ingesta y la presencia de enfermedad o lesión. La actividad física y el esfuerzo, así como el aumento de la masa muscular aumentan la necesidad de proteínas. Los requerimientos también son mayores durante la niñez para el crecimiento y desarrollo, durante el embarazo, o cuando se amamanta para nutrir a un bebé o cuando el cuerpo necesita recuperarse de una desnutrición o un trauma o después de una operación.

Recomendaciones dietéticas

De acuerdo con las pautas de ingesta dietética de referencia de EE. UU. y Canadá, las mujeres de 19 a 70 años deben consumir 46 gramos de proteína por día, mientras que los hombres de 19 a 70 años deben consumir 56 gramos de proteína por día para minimizar el riesgo de deficiencia. Estas raciones dietéticas recomendadas (RDA) se calcularon en base a 0,8 gramos de proteína por kilogramo de peso corporal y pesos corporales promedio de 57 kg (126 libras) y 70 kg (154 libras), respectivamente. Sin embargo, esta recomendación se basa en requisitos estructurales pero no tiene en cuenta el uso de proteínas para el metabolismo energético. Este requisito es para una persona sedentaria normal.En los Estados Unidos, el consumo promedio de proteínas es más alto que la RDA. Según los resultados de la Encuesta Nacional de Examen de Salud y Nutrición (NHANES 2013-2014), el consumo promedio de proteínas para mujeres de 20 años o más fue de 69,8 gramos y para hombres de 98,3 gramos por día.

Gente activa

Varios estudios han concluido que las personas activas y los atletas pueden requerir una ingesta elevada de proteínas (en comparación con 0,8 g/kg) debido al aumento de la masa muscular y la pérdida de sudor, así como a la necesidad de reparación corporal y fuente de energía. Las cantidades sugeridas varían de 1,2 a 1,4 g/kg para quienes realizan ejercicios de resistencia hasta 1,6-1,8 g/kg para ejercicios de fuerza, mientras que la ingesta máxima diaria de proteínas propuesta sería aproximadamente el 25 % de los requerimientos energéticos, es decir, aproximadamente de 2 a 2,5 g. /kg. Sin embargo, aún quedan muchas preguntas por resolver.

Además, algunos han sugerido que los atletas que usan dietas restringidas en calorías para perder peso deberían aumentar aún más su consumo de proteínas, posiblemente a 1,8-2,0 g/kg, para evitar la pérdida de masa muscular magra.

Necesidades de proteínas del ejercicio aeróbico

Los atletas de resistencia se diferencian de los atletas de fortalecimiento en que los atletas de resistencia no desarrollan tanta masa muscular con el entrenamiento como lo hacen los atletas de fortalecimiento. La investigación sugiere que las personas que realizan actividades de resistencia requieren una mayor ingesta de proteínas que las personas sedentarias para que los músculos dañados durante los entrenamientos de resistencia puedan repararse. Aunque el requerimiento de proteínas para los atletas aún sigue siendo controvertido (por ejemplo, consulte Lamont, Nutrition Research Reviews, páginas 142 - 149, 2012), la investigación muestra que los atletas de resistencia pueden beneficiarse al aumentar la ingesta de proteínas porque el tipo de ejercicio en el que participan los atletas de resistencia aún cambia. la vía del metabolismo de las proteínas. El requerimiento total de proteínas aumenta debido a la oxidación de aminoácidos en atletas entrenados en resistencia.Los atletas de resistencia que hacen ejercicio durante un período prolongado (de 2 a 5 horas por sesión de entrenamiento) usan proteínas como fuente del 5 al 10 % de la energía total que gastan. Por lo tanto, un ligero aumento en la ingesta de proteínas puede ser beneficioso para los atletas de resistencia al reemplazar la proteína perdida en el gasto de energía y la proteína perdida en la reparación de los músculos. Una revisión concluyó que los atletas de resistencia pueden aumentar la ingesta diaria de proteínas hasta un máximo de 1,2 a 1,4 g por kg de peso corporal.

Necesidades de proteínas del ejercicio anaeróbico

La investigación también indica que las personas que realizan actividades de entrenamiento de fuerza requieren más proteínas que las personas sedentarias. Los atletas que realizan entrenamiento de fuerza pueden aumentar su ingesta diaria de proteínas hasta un máximo de 1,4 a 1,8 g por kg de peso corporal para mejorar la síntesis de proteínas musculares o para compensar la pérdida de oxidación de aminoácidos durante el ejercicio. Muchos atletas mantienen una dieta rica en proteínas como parte de su entrenamiento. De hecho, algunos atletas que se especializan en deportes anaeróbicos (por ejemplo, levantamiento de pesas) creen que es necesario un nivel muy alto de ingesta de proteínas, por lo que consumen comidas ricas en proteínas y también suplementos proteicos.

Poblaciones especiales

Alergias a las proteínas

Una alergia alimentaria es una respuesta inmunitaria anormal a las proteínas de los alimentos. Los signos y síntomas pueden variar de leves a graves. Pueden incluir picazón, hinchazón de la lengua, vómitos, diarrea, urticaria, dificultad para respirar o presión arterial baja. Estos síntomas generalmente ocurren entre minutos y una hora después de la exposición. Cuando los síntomas son severos, se conoce como anafilaxia. Los ocho alimentos siguientes son responsables de aproximadamente el 90 % de las reacciones alérgicas: leche de vaca, huevos, trigo, mariscos, pescado, cacahuetes, frutos secos y soja.

Enfermedad renal cronica

Si bien no hay evidencia concluyente de que una dieta rica en proteínas pueda causar enfermedad renal crónica, existe consenso en que las personas con esta enfermedad deben disminuir el consumo de proteínas. Según una revisión de 2009 actualizada en 2018, las personas con enfermedad renal crónica que reducen el consumo de proteínas tienen menos probabilidades de progresar a la enfermedad renal en etapa terminal. Además, las personas con esta enfermedad al llevar una dieta baja en proteínas (0,6 g/kg/d - 0,8 g/kg/d) pueden desarrollar compensaciones metabólicas que preservan la función renal, aunque en algunas personas puede presentarse desnutrición.

Fenilcetonuria

Las personas con fenilcetonuria (PKU) deben mantener su consumo de fenilalanina, un aminoácido esencial, extremadamente bajo para prevenir una discapacidad mental y otras complicaciones metabólicas. La fenilalanina es un componente del edulcorante artificial aspartamo, por lo que las personas con PKU deben evitar las bebidas bajas en calorías y los alimentos que contienen este ingrediente.

Enfermedad de la orina de jarabe de arce

La enfermedad de la orina con jarabe de arce está asociada con anomalías genéticas en el metabolismo de los aminoácidos de cadena ramificada (BCAA). Tienen altos niveles de BCAA en la sangre y deben restringir severamente su consumo de BCAA para prevenir el retraso mental y la muerte. Los aminoácidos en cuestión son leucina, isoleucina y valina. La condición recibe su nombre del olor dulce distintivo de la orina de los bebés afectados. Los niños de ascendencia judía Amish, Menonita y Ashkenazi tienen una alta prevalencia de esta enfermedad en comparación con otras poblaciones.

Exceso de consumo

La revisión de la ingesta dietética de referencia de proteínas de EE. UU. y Canadá concluyó que no había pruebas suficientes para establecer un nivel máximo de ingesta tolerable, es decir, un límite superior para la cantidad de proteína que se puede consumir de forma segura.

Cuando los aminoácidos exceden las necesidades, el hígado los absorbe y los desamina, un proceso que convierte el nitrógeno de los aminoácidos en amoníaco, que luego se procesa en el hígado en urea a través del ciclo de la urea. La excreción de urea se produce a través de los riñones. Otras partes de las moléculas de aminoácidos pueden convertirse en glucosa y utilizarse como combustible. Cuando la ingesta de proteínas en los alimentos es periódicamente alta o baja, el cuerpo trata de mantener los niveles de proteínas en equilibrio utilizando la "reserva de proteínas lábiles" para compensar las variaciones diarias en la ingesta de proteínas. Sin embargo, a diferencia de la grasa corporal como reserva para futuras necesidades calóricas, no hay almacenamiento de proteínas para futuras necesidades.

La ingesta excesiva de proteínas puede aumentar la excreción de calcio en la orina, lo que ocurre para compensar el desequilibrio del pH debido a la oxidación de los aminoácidos azufrados. Esto puede conducir a un mayor riesgo de formación de cálculos renales debido al calcio en el sistema circulatorio renal. Un metanálisis no informó efectos adversos de una mayor ingesta de proteínas en la densidad ósea. Otro metanálisis informó una pequeña disminución en la presión arterial sistólica y diastólica con dietas más ricas en proteínas, sin diferencias entre la proteína animal y la vegetal.

Se ha demostrado que las dietas ricas en proteínas conducen a una pérdida de peso adicional de 1,21 kg durante un período de 3 meses en comparación con una dieta proteica de referencia en un metanálisis. Los beneficios de la disminución del índice de masa corporal, así como del colesterol HDL, se observaron más fuertemente en estudios con solo un ligero aumento en la ingesta de proteínas en lugar de en los que la ingesta alta de proteínas se clasificó como el 45% de la ingesta total de energía. No se observaron efectos perjudiciales para la actividad cardiovascular en dietas a corto plazo de 6 meses o menos. Hay poco consenso sobre los efectos potencialmente perjudiciales para las personas sanas de una dieta alta en proteínas a largo plazo, lo que lleva a advertencias sobre el uso de la ingesta alta de proteínas como una forma de pérdida de peso.

Las Pautas dietéticas para estadounidenses (DGA) de 2015-2020 recomiendan que los hombres y los adolescentes aumenten su consumo de frutas, verduras y otros alimentos subconsumidos, y que una forma de lograrlo sería reducir la ingesta general de alimentos con proteínas.El informe de la DGA 2015 - 2020 no establece un límite recomendado para el consumo de carnes rojas y procesadas. Si bien el informe reconoce la investigación que muestra que una menor ingesta de carne roja y procesada se correlaciona con un menor riesgo de enfermedades cardiovasculares en adultos, también destaca el valor de los nutrientes proporcionados por estas carnes. La recomendación es no limitar la ingesta de carnes o proteínas, sino controlar y mantener dentro de los límites diarios el sodio (< 2300 mg), las grasas saturadas (menos del 10% del total de calorías por día) y los azúcares añadidos (menos del 10 % del total de calorías por día) que pueden aumentar como resultado del consumo de ciertas carnes y proteínas. Si bien el informe de la DGA de 2015 recomienda un nivel reducido de consumo de carnes rojas y procesadas, las recomendaciones clave de la DGA de 2015-2020 recomiendan que se consuma una variedad de alimentos proteicos,

Deficiencia de proteína

La deficiencia de proteínas y la desnutrición (PEM) pueden provocar una variedad de dolencias, incluida la discapacidad intelectual y el kwashiorkor. Los síntomas del kwashiorkor incluyen apatía, diarrea, inactividad, falta de crecimiento, piel escamosa, hígado graso y edema del vientre y las piernas. Este edema se explica por la acción de la lipoxigenasa sobre el ácido araquidónico para formar leucotrienos y el normal funcionamiento de las proteínas en el equilibrio de líquidos y el transporte de lipoproteínas.

La PEM es bastante común en todo el mundo tanto en niños como en adultos y representa 6 millones de muertes al año. En el mundo industrializado, la PEM se observa predominantemente en los hospitales, se asocia con enfermedades o se encuentra a menudo en los ancianos.