Valor biológico

El valor biológico (VB) es una medida de la proporción de proteína absorbida de un alimento que se incorpora a las proteínas del cuerpo del organismo. Capta la facilidad con la que la proteína digerida puede usarse en la síntesis proteica en las células del organismo. Las proteínas son la principal fuente de nitrógeno en los alimentos. El VB supone que la proteína es la única fuente de nitrógeno y mide la cantidad de nitrógeno ingerido en relación con la cantidad que se excreta posteriormente. El resto debe haberse incorporado a las proteínas del cuerpo del organismo. Una relación entre el nitrógeno incorporado al cuerpo y el nitrógeno absorbido proporciona una medida de la "utilizabilidad" de la proteína: el VB.

A diferencia de algunas medidas de la utilidad de las proteínas, el valor biológico no tiene en cuenta la facilidad con la que la proteína puede ser digerida y absorbida (principalmente por el intestino delgado). Esto se refleja en los métodos experimentales utilizados para determinar el valor biológico.

BV utiliza dos escalas similares:

1. La verdadera utilización porcentual (usualmente se muestra con un símbolo por ciento).
2. El porcentaje de utilización en relación con una fuente de proteína fácilmente utilizable, a menudo huevo (usualmente se muestra como sin unidad).

Los dos valores serán similares pero no idénticos.

El valor de VB de un alimento varía mucho y depende de una amplia variedad de factores. En particular, el valor de VB de un alimento varía según su preparación y la dieta reciente del organismo. Esto hace que la determinación fiable del valor de VB sea difícil y de utilidad limitada; el ayuno previo a la prueba es universalmente obligatorio para determinar cifras fiables.

El BV se utiliza comúnmente en la ciencia de la nutrición en muchos organismos mamíferos y es una medida relevante en los seres humanos. Es una guía popular en el culturismo para la elección de proteínas.

Para una determinación precisa de VB:

1. el organismo de prueba sólo debe consumir la proteína o la mezcla de proteínas de interés (la dieta de prueba).
2. la dieta de prueba no debe contener fuentes no proteínas de nitrógeno.
3. la dieta de prueba debe ser de contenido y cantidad adecuados para evitar el uso de la proteína principalmente como fuente de energía.

Estas condiciones implican que las pruebas se realizan normalmente a lo largo de más de una semana con un estricto control de la dieta. El ayuno previo a la prueba ayuda a generar coherencia entre los sujetos (elimina la dieta reciente como variable).

Existen dos escalas en las que se mide el BV: la utilización porcentual y la utilización relativa. Por convención, el BV porcentual tiene un sufijo de signo de porcentaje (%) y el BV relativo no tiene unidad.

El valor biológico se determina con base en esta fórmula.

BV =N_r / N_a* 100

Dónde:

N_a = nitrógeno absorbido en proteínas en la dieta de prueba

N_r = nitrógeno incorporado en el cuerpo en la dieta de prueba

Sin embargo, la medición directa de N_r es esencialmente imposible. Normalmente se medirá indirectamente a partir de la excreción de nitrógeno en la orina. También debe tenerse en cuenta la excreción fecal de nitrógeno: esta parte de la proteína ingerida no es absorbida por el cuerpo y, por lo tanto, no se incluye en el cálculo del VB. Se utiliza una estimación de la cantidad de excreción de nitrógeno urinario y fecal que no proviene del nitrógeno ingerido. Esto se puede hacer sustituyendo una dieta sin proteínas y observando la excreción de nitrógeno en la orina o las heces, pero se ha cuestionado la precisión de este método de estimación de la cantidad de excreción de nitrógeno que no proviene del nitrógeno ingerido en una dieta que contiene proteínas.

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

Dónde:

N_i = ingesta de nitrógeno en proteínas en la dieta de prueba

N_e(f) = (nitrógeno excretado en sobrinas mientras que en la dieta de prueba) - (nitrógeno excretado en sobrinas no de nitrógeno ingerido)

N_e(u) = (nitrógeno excretado en orina mientras que en la dieta de prueba) - (nitrógeno excretado en orina no de nitrógeno ingerido)

Nota:

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

N_a = N_i - N_e(f)

Este valor puede ser cualquier valor entre 0 y 100, aunque el BV informado podría estar fuera de este rango si las estimaciones de excreción de nitrógeno de fuentes no ingeridas son inexactas, como podría suceder si la secreción endógena cambia con la ingesta de proteínas. Un BV del 100 % indica la utilización completa de una proteína de la dieta, es decir, el 100 % de la proteína ingerida y absorbida se incorpora a las proteínas del cuerpo. El valor del 100 % es un máximo absoluto, no se puede utilizar más del 100 % de la proteína ingerida (en la ecuación anterior, N_e(u) y N_e(f) no pueden ser negativos, estableciendo el 100 % como el BV máximo).

Debido a limitaciones experimentales, el VB se mide a menudo en relación con una proteína de fácil utilización. Normalmente, se supone que la proteína del huevo es la proteína más fácilmente utilizable y se le asigna un VB de 100. Por ejemplo:

Se realizan dos pruebas de VB en la misma persona: una con la fuente de proteína de prueba y otra con una proteína de referencia (proteína de huevo).

relativa BV =BV_(prueba) / BV_(egg)* 100

Dónde:

BV_(prueba) = porcentaje BV de la dieta de prueba para ese individuo

BV_(egg) = porcentaje BV de la dieta de referencia (egg) para ese individuo

Esto no se limita a valores inferiores a 100. El porcentaje de VB de la proteína del huevo es de solo el 93,7%, lo que permite que otras proteínas con un porcentaje real de VB entre el 93,7% y el 100% tengan un VB relativo superior a 100. Por ejemplo, la proteína de suero tiene un VB relativo de 104, mientras que su porcentaje de VB es inferior al 100%.

La principal ventaja de medir el VB en relación con otra dieta proteica es la precisión; ayuda a tener en cuenta parte de la variabilidad metabólica entre individuos. En un sentido simplista, la dieta del huevo prueba la máxima eficiencia con la que el individuo puede absorber proteínas; el VB se proporciona entonces como un porcentaje tomando este como el máximo.

Si se sabe con qué proteína se realizaron las mediciones, es fácil convertir el VB relativo a VB porcentual:

BV_(relativo) =BV_(porcentaje) / BV_(referencia)* 100

BV_(porcentaje) =BV_(relativo) * BV_(referencia)

Dónde:

BV_(relativo) = VB relativa de la proteína de prueba

BV_(referencia) = porcentaje de VB de proteína de referencia (típicamente huevo: 93,7%).

BV_(porcentaje) = porcentaje BV de la proteína de prueba

Si bien esta conversión es sencilla, no es estrictamente válida debido a las diferencias entre los métodos experimentales. Sin embargo, es adecuada para su uso como guía.

La determinación del VB está diseñada cuidadosamente para medir con precisión algunos aspectos del uso de proteínas y, al mismo tiempo, eliminar la variación de otros aspectos. Al utilizar la prueba (o considerar los valores de VB), se debe tener cuidado para garantizar que la variable de interés se cuantifique por el VB. Los factores que afectan al VB se pueden agrupar en propiedades de la fuente de proteína y propiedades de la especie o individuo que consume la proteína.

Tres propiedades principales de una fuente de proteína afectan su VB:

• Composición de aminoácidos y el aminoácido limitante, que generalmente es lisina
• Preparación (recocción)
• Vitamina y contenido mineral

La composición de aminoácidos es el principal factor. Todas las proteínas están formadas por combinaciones de los 21 aminoácidos biológicos. Algunos de ellos pueden sintetizarse o transformarse en el organismo, mientras que otros no pueden y deben ingerirse a través de la dieta. Éstos son los denominados aminoácidos esenciales (AAE), de los que hay 9 en el ser humano. La cantidad de AAE varía según la especie (véase más abajo).

Los AAE que faltan en la dieta impiden la síntesis de proteínas que los requieren. Si a una fuente de proteínas le faltan AAE críticos, su valor biológico será bajo, ya que los AAE que faltan forman un cuello de botella en la síntesis de proteínas. Por ejemplo, si una proteína muscular hipotética requiere fenilalanina (un aminoácido esencial), entonces se debe proporcionar esta en la dieta para que se produzca la proteína muscular. Si la fuente de proteína actual en la dieta no contiene fenilalanina, no se puede producir proteína muscular, lo que da como resultado una baja utilidad y un bajo valor biológico de la fuente de proteína.

De manera similar, si en la fuente de proteína faltan aminoácidos que son particularmente lentos o consumen mucha energía para sintetizarse, esto puede dar como resultado un VB bajo.

Los métodos de preparación de los alimentos también afectan la disponibilidad de aminoácidos en una fuente de alimentos. Algunos métodos de preparación de los alimentos pueden dañar o destruir algunos aminoácidos esenciales, lo que reduce el valor nutricional de la fuente de proteínas.

Muchas vitaminas y minerales son vitales para el correcto funcionamiento de las células del organismo de prueba. Si faltan minerales o vitaminas críticos en la fuente de proteínas, esto puede provocar una disminución considerable de la VB. Muchas pruebas de VB añaden vitaminas y minerales de forma artificial (por ejemplo, en extracto de levadura) para evitar esto.

Las variaciones en el VB en las condiciones de prueba están dominadas por el metabolismo de los individuos o especies que se están probando. En particular, las diferencias en los aminoácidos esenciales (AAE) de una especie a otra tienen un efecto significativo, aunque incluso variaciones menores en el metabolismo de aminoácidos de un individuo a otro tienen un efecto importante.

La sutil dependencia del metabolismo del individuo hace que la medición de la VB sea una herramienta vital para diagnosticar algunas enfermedades metabólicas.

El principal efecto sobre la VB en la vida diaria es la dieta actual del organismo, aunque también influyen otros muchos factores como la edad, la salud, el peso, el sexo, etc. En resumen, cualquier condición que pueda afectar al metabolismo del organismo variará la VB de una fuente de proteína.

En particular, mientras se sigue una dieta rica en proteínas, el VB de todos los alimentos consumidos se reduce: la velocidad límite a la que los aminoácidos pueden incorporarse al cuerpo no es la disponibilidad de aminoácidos, sino la velocidad de síntesis de proteínas posible en las células. Este es un punto importante de crítica al VB como prueba; la dieta de prueba es artificialmente rica en proteínas y puede tener efectos inusuales.

El BV está diseñado para ignorar la variación en la digestibilidad de un alimento, que a su vez depende en gran medida de la preparación del alimento. Por ejemplo, compare las semillas de soja crudas y la proteína de soja extraída. Las semillas de soja crudas, con paredes celulares resistentes que protegen la proteína, tienen una digestibilidad mucho menor que el extracto de proteína de soja purificada y sin protección. Como alimento, se puede absorber mucha más proteína del extracto que de las semillas crudas, sin embargo, el BV será el mismo.

La exclusión de la digestibilidad es un punto de malentendido y conduce a una interpretación errónea del significado de un BV alto o bajo.

El VB proporciona una buena medida de la utilidad de las proteínas en una dieta y también desempeña un papel valioso en la detección de algunas enfermedades metabólicas. Sin embargo, el VB es una variable científica que se determina en condiciones muy estrictas y no naturales. No es una prueba diseñada para evaluar la utilidad de las proteínas en la vida cotidiana de un organismo; de hecho, el VB de una dieta variará en gran medida según la edad, el peso, la salud, el sexo, la dieta reciente, el metabolismo actual, etc. del organismo. Además, el VB de un mismo alimento varía significativamente de una especie a otra. Dadas estas limitaciones, el VB sigue siendo relevante en cierta medida para la dieta diaria. Independientemente del individuo o de sus condiciones, una fuente de proteína con un alto VB, como el huevo, siempre se utilizará con más facilidad que una fuente de proteína con un bajo VB.

Existen muchos otros métodos importantes para determinar la facilidad de uso de una proteína, entre ellos:

• Uso neto de proteínas (NPU)
• Protein Efficiency Ratio (PER)
• Nitrogen Balance (NB)
• Protein digestibility (PD)
• Digestibilidad de proteína Puntaje de Aminoácidos corregido (PDCAAS)
• Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS)

Todos estos métodos tienen ventajas y desventajas específicas con respecto a la VB, aunque en el pasado la VB se consideraba muy valorada.

El método del valor biológico también se utiliza para el análisis en animales como el ganado, las aves de corral y diversos animales de laboratorio como las ratas. La industria avícola lo utilizaba para determinar qué mezclas de piensos se utilizaban de forma más eficiente en el desarrollo de los pollos. Aunque el proceso sigue siendo el mismo, los valores biológicos de determinadas proteínas en los seres humanos difieren de sus valores biológicos en los animales debido a variaciones fisiológicas.

Alimentos comunes y sus valores: (Nota: esta escala utiliza 100 como el 100% del nitrógeno incorporado.)

• Whey Protein: 96
• Soya entera: 96
• Leche humana: 95
• Huevo de pollo: 94
• Leche de soja: 91
• Trigo de hebilla: 90+
• Leche de vaca: 90
• Queso: 84
• Quinoa: 83
• Arroz: 83
• Harina de soja engrasada: 81
• Fish: 76
• Carne: 74
• Immature bean: 65
• Harina de soja en grasa completa: 64
• Soybean curd (tofu): 64
• trigo entero: 64
• Harina blanca: 41

Alimentos comunes y sus valores: (Nota: Estos valores utilizan "huevo entero" como valor de 100, por lo que los alimentos que aportan incluso más nitrógeno que los huevos enteros pueden tener un valor de más de 100. 100 no significa que el 100% del nitrógeno del alimento se incorpora al cuerpo y no se excreta, como en otras tablas).

• Concentrado de proteínas malvadas: 104
• huevo entero: 100
• Leche de vaca: 91
• Carne: 80
• Casein: 77
• Soy: 74
• gluten de trigo: 64

Combinando diferentes alimentos es posible maximizar la puntuación, porque los diferentes componentes se favorecen entre sí:

• 85 % arroz y 15 % levadura: 118
• 55 % de soja y 45 % de arroz: 111
• 55 % de patatas y 45 % de soja: 103
• 52 % de frijoles y 48 % de maíz: 101

Dado que el método mide únicamente la cantidad que se retiene en el cuerpo, los críticos han señalado lo que perciben como una debilidad de la metodología del valor biológico. Los críticos han señalado investigaciones que indican que debido a que el aislado de proteína de suero se digiere tan rápidamente, de hecho puede ingresar al torrente sanguíneo y convertirse en carbohidratos a través de un proceso llamado gluconeogénesis mucho más rápidamente de lo que se creía posible anteriormente, por lo que, si bien las concentraciones de aminoácidos aumentaron con el suero, se descubrió que las tasas de oxidación también aumentaron y se crea un metabolismo de estado estable, un proceso en el que no hay cambios en el equilibrio proteico general. Afirman que cuando el cuerpo humano consume proteína de suero, se absorbe tan rápidamente que la mayor parte se envía al hígado para su oxidación. Por lo tanto, creen que la razón por la que se retiene tanta cantidad es que se utiliza para la producción de energía, no para la síntesis de proteínas. Esto pondría en duda si el método define qué proteínas son más utilizables biológicamente.

Otra crítica publicada en el Journal of Sports Science and Medicine afirma que el BV de una proteína no tiene en cuenta varios factores clave que influyen en la digestión y la interacción de la proteína con otros alimentos antes de la absorción, y que sólo mide la calidad potencial máxima de una proteína y no su estimación en los niveles de requerimiento. Además, el estudio de Poullain et al., que los comercializadores suelen citar para demostrar la superioridad del hidrolizado de proteína de suero, midió el equilibrio de nitrógeno en ratas después de tres días de inanición, lo que corresponde a un período más largo en humanos. El estudio descubrió que el hidrolizado de proteína de suero condujo a una mejor retención de nitrógeno y crecimiento que las otras proteínas estudiadas. Sin embargo, el fallo del estudio está en el método de BV utilizado, ya que la inanición afecta la forma en que el cuerpo almacena la proteína entrante (al igual que una ingesta calórica muy alta), lo que conduce a mediciones de BV falsamente elevadas.

Por lo tanto, el VB de una proteína está relacionado con la cantidad de proteína administrada. El VB se mide en niveles inferiores al nivel de mantenimiento. Esto significa que a medida que aumenta la ingesta de proteínas, el VB de esa proteína disminuye. Por ejemplo, la proteína de la leche muestra un VB cercano a 100 con ingestas de 0,2 g/kg. A medida que la ingesta de proteínas aumenta hasta niveles de mantenimiento aproximados, 0,5 g/kg, el VB cae a alrededor de 70. Pellet et al., concluyeron que "las mediciones biológicas de la calidad de las proteínas realizadas a niveles subóptimos en animales experimentales o sujetos humanos pueden sobreestimar el valor de las proteínas en niveles de mantenimiento". Como resultado, si bien el VB puede ser importante para evaluar las proteínas cuando la ingesta está por debajo de los requisitos, tiene poca influencia en individuos con ingestas de proteínas muy superiores a los requisitos.

Esta falla es apoyada por la FAO/OMS/UNU, quienes afirman que el BV y el NPU se miden cuando el contenido proteico de la dieta es claramente inferior al requerido, lo que se hace deliberadamente para maximizar las diferencias existentes en la calidad, ya que una ingesta inadecuada de energía reduce la eficiencia de la utilización de las proteínas y en la mayoría de los estudios de balance de nitrógeno, la suficiencia calórica está asegurada. Y debido a que ninguna población obtiene todas sus proteínas exclusivamente de un solo alimento, la determinación del BV de una sola proteína es de uso limitado para su aplicación a los requerimientos proteicos humanos.

Otra limitación del uso del valor biológico como medida de la calidad de las proteínas es que las proteínas que carecen por completo de un aminoácido esencial (AAE) pueden tener un valor biológico de hasta 40. Esto se debe a la capacidad de los organismos de conservar y reciclar los AAE como adaptación a una ingesta inadecuada del aminoácido.

Por último, el uso de ratas para la determinación de la calidad de las proteínas no es ideal. Las ratas difieren de los humanos en sus requerimientos de aminoácidos esenciales. Esto ha llevado a una crítica general de que los experimentos con ratas conducen a una sobrestimación del VB de proteínas de alta calidad para el hombre porque los requerimientos humanos de aminoácidos esenciales son mucho menores que los de las ratas (ya que las ratas crecen a un ritmo mucho más rápido que los humanos). Además, debido a su pelaje, se supone que las ratas tienen requerimientos relativamente altos de aminoácidos que contienen azufre (metionina y cisteína).

En consecuencia, el método analítico que es universalmente reconocido por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA), el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), la Universidad de las Naciones Unidas (UNU) y la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos para juzgar la calidad de las proteínas en los seres humanos no es el PER o el BV sino el Índice de Aminoácidos Corregido por la Digestibilidad de las Proteínas (PDCAAS), ya que se considera que mide con precisión el valor nutricional relativo correcto de las fuentes de proteínas animales y vegetales en la dieta.

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