Las proteínas son nutrientes esenciales para el cuerpo humano . [1] Son uno de los componentes básicos de los tejidos corporales y también pueden servir como fuente de combustible . Como combustible, las proteínas proporcionan tanta densidad energética como los carbohidratos : 4 kcal (17 kJ ) por gramo; en contraste, los lípidos proporcionan 9 kcal (37 kJ) por gramo. El aspecto más importante y la característica definitoria de las proteínas desde un punto de vista nutricional es su composición de aminoácidos . [2]
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 mediante la acción del ácido clorhídrico y las proteasas . Esto es crucial para la absorción de los aminoácidos esenciales que el cuerpo no puede biosintetizar . [3]
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 . [2] [4] Ha habido debate sobre si hay 8 o 9 aminoácidos esenciales. [5] El consenso parece inclinarse hacia 9 ya que la histidina no se sintetiza en adultos. [6] 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 limitarse en condiciones fisiopatológicas especiales, como la prematuridad en el bebé o individuos con sufrimiento catabólico grave. Estos seis son arginina , cisteína , glicina , glutamina , prolina y tirosina . [2] Las fuentes dietéticas de proteínas incluyen cereales , legumbres , [7] frutos secos , [8] semillas , [7] carnes , productos lácteos , pescado , huevos , insectos comestibles y algas marinas . [9]
Las proteínas son un nutriente que el cuerpo humano necesita para su crecimiento y mantenimiento. Aparte del agua, las proteínas son el tipo de moléculas más abundante en el cuerpo. Las proteínas se pueden encontrar en todas las células del cuerpo y son el principal componente estructural de todas las células del cuerpo, especialmente de los músculos . Esto también incluye los órganos corporales, 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 los ácidos nucleicos , coenzimas, hormonas, respuesta inmunitaria, reparación celular y otras moléculas esenciales para la vida. Además, las proteínas son necesarias para formar células sanguíneas. [1] [2]
Las proteínas se encuentran en una amplia variedad de alimentos. [11] [12] A nivel mundial, los alimentos con proteínas vegetales aportan más del 60% del suministro per cápita de proteínas. [9] En América del Norte, los alimentos de origen animal aportan alrededor del 70% de las fuentes de proteínas. [12] Los insectos son una fuente de proteínas en muchas partes del mundo. [13] En algunas partes de África, hasta el 50% de las proteínas de la dieta proceden de insectos. [13] Se estima que más de 2.000 millones de personas comen insectos a diario. [14]
La carne , los productos lácteos, los huevos, la soja , el pescado , los cereales integrales y los cereales son fuentes de proteínas. [11] Algunos ejemplos de alimentos básicos y fuentes de proteínas de cereales, cada uno con una concentración superior al 7%, son (sin ningún orden en particular) el trigo sarraceno, la avena, el centeno, el mijo, el maíz, el arroz, el trigo, el sorgo, el amaranto y la quinua. [12] La carne de caza es una fuente de proteínas asequible en algunos países. [15]
Las fuentes vegetales de proteínas incluyen legumbres , nueces , semillas, granos y algunas verduras y frutas . Los alimentos vegetales con concentraciones de proteína superiores al 7% incluyen (pero no se limitan a) soja , lentejas, frijoles rojos, frijoles blancos, frijoles mungo, garbanzos , caupíes, frijoles de Lima, guisantes, altramuces, frijoles alados, almendras , nueces de Brasil , anacardos , nueces pecanas, nueces , semillas de algodón, semillas de calabaza , semillas de cáñamo , semillas de sésamo y semillas de girasol . [12]
La producción de proteínas microbianas impulsada por energía fotovoltaica utiliza electricidad de paneles solares y dióxido de carbono del aire para crear combustible para microbios, que se cultivan en tanques de biorreactores y luego se procesan para obtener polvos proteicos secos. El proceso hace un uso altamente eficiente de la tierra, el agua y los fertilizantes. [16] [17]
Las personas que siguen una dieta equilibrada no necesitan suplementos proteicos . [8] [12] [18]
La siguiente tabla presenta los grupos de alimentos como fuentes de proteínas.
Clave de color:
Los polvos de proteínas , como la caseína , el suero , el huevo , el arroz , la soja y la harina de grillo , son fuentes de proteínas procesadas y fabricadas. [19]
Los métodos clásicos para medir la concentración de proteínas en los alimentos son el método Kjeldahl y el método Dumas . Estos métodos determinan el nitrógeno total en una muestra. El único componente principal de la mayoría de los alimentos que contiene nitrógeno es la proteína (la grasa, 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 que se espera que contenga el alimento, se puede determinar la proteína total. Este valor se conoce como contenido de " proteína cruda ". El uso de factores de conversión correctos es objeto de un intenso debate, especialmente con la introducción de más productos proteínicos de origen vegetal. [20] Sin embargo, en las etiquetas de los alimentos la proteína se calcula multiplicando el nitrógeno por 6,25, porque el contenido medio de nitrógeno de las proteínas es de alrededor del 16%. El método Kjeldahl se utiliza normalmente porque es el método que ha adoptado la AOAC International y, por tanto, lo utilizan muchas agencias de normalización alimentaria de todo el mundo, aunque el método Dumas también está aprobado por algunas organizaciones de normalización. [21]
Desde hace décadas se sabe que en la industria alimentaria se producen contaminaciones accidentales y adulteraciones intencionales de harinas proteicas con fuentes de nitrógeno no proteico que inflan las mediciones del contenido de proteína cruda. Para garantizar la calidad de los alimentos , los compradores de harinas proteicas realizan rutinariamente pruebas de control de calidad diseñadas para detectar los contaminantes de nitrógeno no proteico más comunes, como la urea y el nitrato de amonio . [22]
En al menos un segmento de la industria alimentaria, la industria láctea, algunos países (al menos los EE. UU., Australia, Francia y Hungría) han adoptado la medición de " proteína verdadera ", en oposición a la medición de proteína cruda, como el 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. ... El equipo actual de prueba de leche mide enlaces peptídicos, una medida directa de proteína verdadera". [23] 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 tecnología de reflectancia de infrarrojo cercano (NIR), un tipo de espectroscopia infrarroja . [24] La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) recomienda que sólo se utilice el análisis de aminoácidos para determinar las proteínas en, entre otros , los alimentos utilizados como única fuente de nutrición, como las fórmulas infantiles, pero también establece: "Cuando no se dispone de datos sobre los análisis de aminoácidos, la determinación de las proteínas en función del contenido total de N mediante Kjeldahl (AOAC, 2000) o un método similar... se considera aceptable". [25]
El método de análisis de proteínas en los piensos para ganado vacuno se ha convertido en una ciencia durante los años de posguerra. El texto estándar en los Estados Unidos, Nutrient Requirements of Beef Cattle , ha pasado por ocho ediciones a lo largo de al menos setenta años. [26] La sexta edición de 1996 sustituyó la proteína cruda de la quinta edición por el concepto de " proteína metabolizable ", que se definió alrededor del año 2000 como "la proteína verdadera absorbida por el intestino, suministrada por la proteína microbiana y la proteína de ingestión no degradada". [27]
Las limitaciones del método Kjeldahl fueron la causa de la contaminación de las exportaciones de proteínas chinas en 2007 y del escándalo de la leche en China en 2008, en el que se añadió el químico industrial melamina a la leche o al gluten para aumentar la "proteína" medida. [28] [29]
El aspecto más importante y la característica definitoria de la proteína desde un punto de vista nutricional es su composición de aminoácidos . [2] Existen múltiples sistemas que califican 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 proteína. Incluyen el valor biológico , la utilización neta de proteína y el PDCAAS (puntaje de aminoácidos corregidos por digestibilidad de proteínas), que fue desarrollado por la FDA como una modificación del método de índice de eficiencia proteica (PER). La clasificación PDCAAS fue adoptada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) y la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura/ 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 las proteínas son inferiores. [30] En 2013, la FAO propuso cambiar a Puntaje de aminoácidos indispensables digeribles .
La mayoría de las proteínas se descomponen en aminoácidos individuales mediante la digestión en el tracto gastrointestinal. [31]
La digestión comienza típicamente en el estómago cuando el pepsinógeno se convierte en pepsina por la acción del ácido clorhídrico , y continúa por la tripsina y la quimotripsina en el intestino delgado. [31] Antes de la absorción en el intestino delgado , la mayoría de las proteínas ya están reducidas 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 descomponen en aminoácidos individuales.
La absorción de los aminoácidos y sus derivados en los que se degrada la proteína de la dieta se realiza en el tracto gastrointestinal . Las tasas de absorción de aminoácidos individuales dependen en gran medida de la fuente de proteína; por ejemplo, las digestibilidades de muchos aminoácidos en humanos, la diferencia entre las proteínas de soja y de la leche [32] y entre las proteínas de la leche individuales, la beta-lactoglobulina y la caseína. [33] Para las proteínas de la leche, aproximadamente el 50% de la proteína ingerida se absorbe entre el estómago y el yeyuno y el 90% se absorbe en el momento en que el alimento digerido llega al íleon . [34] 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.
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. [35]
Se ha debatido mucho sobre las cuestiones relacionadas con los requisitos de ingesta de proteínas. [36] [37] La cantidad de proteínas que necesita una persona en su dieta está determinada en gran medida por la ingesta total de energía, la necesidad de nitrógeno y aminoácidos esenciales del cuerpo, el peso y la composición corporal, la tasa de crecimiento del individuo, el nivel de actividad física, la ingesta de energía y carbohidratos del individuo y la presencia de enfermedades o lesiones. [3] [19] La actividad física y el esfuerzo, así como el aumento de la masa muscular, aumentan la necesidad de proteínas. Los requisitos también son mayores durante la infancia para el crecimiento y el desarrollo, durante el embarazo o cuando se amamanta para nutrir a un bebé o cuando el cuerpo necesita recuperarse de la desnutrición o un traumatismo o después de una operación. [38]
Según 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 deficiencias. Estas ingestas dietéticas recomendadas (IDR) 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. [2] Sin embargo, esta recomendación se basa en requisitos estructurales pero no tiene en cuenta el uso de proteínas para el metabolismo energético . [36] Este requisito es para una persona sedentaria normal. [39] En los Estados Unidos, el consumo promedio de proteínas es más alto que la IDR. 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/día. [40] Según una investigación de la Universidad de Harvard, la Academia Nacional de Medicina [41] sugiere que los adultos deben consumir al menos 0,8 gramos de proteína por kilogramo de peso corporal al día, lo que equivale aproximadamente a un poco más de 7 gramos por cada 20 libras de peso corporal. Esta recomendación es ampliamente aceptada por los profesionales de la salud como una guía para mantener la masa muscular, apoyar las funciones metabólicas y promover la salud en general.
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 las pérdidas de sudor, así como la necesidad de reparación corporal y fuente de energía. [36] [37] Las cantidades sugeridas varían de 1,2 a 1,4 g/kg para quienes realizan ejercicio de resistencia hasta 1,6-1,8 g/kg para ejercicio de fuerza [37] [39] y hasta 2,0 g/kg/día para personas mayores, [42] mientras que una ingesta máxima diaria de proteínas propuesta sería aproximadamente el 25% de los requerimientos energéticos, es decir, aproximadamente de 2 a 2,5 g/kg. [36] Sin embargo, aún quedan muchas preguntas por resolver. [37]
Además, algunos han sugerido que los atletas que utilizan 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. [43]
Los atletas de resistencia se diferencian de los atletas de fortalecimiento muscular en que los atletas de resistencia no desarrollan tanta masa muscular a partir del entrenamiento como lo hacen los atletas de fortalecimiento muscular. [ cita requerida ] 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. [44] Aunque el requerimiento de proteínas para los atletas sigue siendo controvertido (por ejemplo, consulte Lamont, Nutrition Research Reviews, páginas 142 - 149, 2012), la investigación muestra que los atletas de resistencia pueden beneficiarse de aumentar la ingesta de proteínas porque el tipo de ejercicio en el que participan los atletas de resistencia todavía altera la vía del metabolismo de las proteínas. El requerimiento total de proteínas aumenta debido a la oxidación de aminoácidos en los atletas entrenados en resistencia. [44] Los atletas de resistencia que se ejercitan durante un período prolongado (2 a 5 horas por sesión de entrenamiento) utilizan proteínas como fuente del 5 al 10% de su energía total gastada. 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. [19]
Las investigaciones también indican que las personas que realizan actividades de entrenamiento de fuerza necesitan más proteínas que las personas sedentarias. Los atletas de 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. [3] [19] [44] [45]
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 suelen aparecer entre minutos y una hora después de la exposición. Cuando los síntomas son graves, se conoce como anafilaxia . Los siguientes ocho alimentos son responsables de aproximadamente el 90% de las reacciones alérgicas: leche de vaca , huevos , trigo , mariscos , pescado , maní , frutos secos y soja . [46]
Si bien no hay evidencia concluyente de que una dieta alta 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 enfermedad renal en etapa terminal. [47] [48] Además, las personas con esta enfermedad mientras usan una dieta baja en proteínas (0,6 g/kg/d - 0,8 g/kg/d) pueden desarrollar compensaciones metabólicas que preserven la función renal, aunque en algunas personas, puede ocurrir desnutrición . [48]
Las personas con fenilcetonuria (PKU) deben mantener su ingesta de fenilalanina (un aminoácido esencial) extremadamente baja 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 contengan este ingrediente. [49]
La revisión de la ingesta dietética de referencia de EE. UU. y Canadá para proteínas concluyó que no había evidencia suficiente para establecer un nivel máximo de ingesta tolerable , es decir, un límite máximo de la cantidad de proteína que se puede consumir de manera segura. [2]
Cuando los aminoácidos exceden las necesidades, el hígado absorbe los aminoácidos 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 se pueden convertir en glucosa y usarse como combustible. [39] [50] [51] Cuando la ingesta de proteínas de los alimentos es periódicamente alta o baja, el cuerpo intenta 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 necesidades futuras. [2]
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 a partir del calcio en el sistema circulatorio renal. [2] Un metanálisis no informó efectos adversos de una mayor ingesta de proteínas sobre la densidad ósea. [52] Otro metanálisis informó una pequeña disminución de la presión arterial sistólica y diastólica con dietas más ricas en proteínas, sin diferencias entre las proteínas animales y vegetales. [53]
En un metanálisis 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. [54] Los beneficios de la disminución del índice de masa corporal, así como del colesterol HDL, se observaron con mayor fuerza en estudios con solo un ligero aumento en la ingesta de proteínas en comparación con aquellos en los que la ingesta alta de proteínas se clasificó como el 45% de la ingesta total de energía. [54] No se observaron efectos perjudiciales para la actividad cardiovascular en dietas a corto plazo de 6 meses o menos. Existe poco consenso sobre los efectos potencialmente perjudiciales para las personas sanas de una dieta rica en proteínas a largo plazo, lo que lleva a advertencias de precaución sobre el uso de la ingesta alta de proteínas como una forma de pérdida de peso . [54] [48] [55]
Las Guías Alimentarias para los Estadounidenses (DGA) 2015-2020 recomiendan que los hombres y los adolescentes aumenten su consumo de frutas, verduras y otros alimentos poco consumidos, y que una forma de lograrlo sería reducir la ingesta general de alimentos proteicos. [56] El informe de la DGA 2015-2020 no establece un límite recomendado para la ingesta de carne roja y procesada. Si bien el informe reconoce las investigaciones que muestran que una menor ingesta de carne roja y procesada se correlaciona con un menor riesgo de enfermedades cardiovasculares en adultos, también señala el valor de los nutrientes que proporcionan estas carnes. La recomendación no es limitar la ingesta de carnes o proteínas, sino más bien 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 agregados (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 reducir el consumo de carnes rojas y procesadas, las recomendaciones clave de la DGA para 2015-2020 recomiendan consumir una variedad de alimentos proteicos, incluidas fuentes de proteínas tanto vegetarianas como no vegetarianas. [57]
La deficiencia de proteínas y la malnutrición (PEM) pueden provocar una variedad de dolencias, entre ellas, discapacidad intelectual y kwashiorkor . [59] Los síntomas del kwashiorkor incluyen apatía, diarrea, inactividad, falta de crecimiento, piel escamosa, hígado graso y edema del abdomen y las piernas. Este edema se explica por la acción de la lipoxigenasa sobre el ácido araquidónico para formar leucotrienos y el funcionamiento normal de las proteínas en el equilibrio de líquidos y el transporte de lipoproteínas. [60]
La miastenia gravis es bastante común en todo el mundo, tanto en niños como en adultos, y es responsable de 6 millones de muertes al año. En el mundo industrializado, la miastenia gravis se observa predominantemente en hospitales, está asociada a enfermedades o suele presentarse en ancianos. [2]
Algunas personas, especialmente los adolescentes varones y los hombres adultos, también necesitan reducir la ingesta general de alimentos proteicos disminuyendo la ingesta de carnes, aves y huevos y aumentando las cantidades de verduras u otros grupos de alimentos poco consumidos.
