Eiwitkwaliteit

Factoren die eiwitkwaliteit bepalen

Tijdens de vertering worden voedingseiwitten afgebroken tot aminozuren en opgenomen in de dunne darm. Er zijn 21 aminozuren, waarbij we onderscheid maken tussen essentiële, semi-essentiële en niet essentiële aminozuren. Essentiële aminozuren worden niet door het lichaam gemaakt en moeten we consumeren. Semi-essentiële aminozuren worden door het lichaam zelf gemaakt, hoewel onder bepaalde omstandigheden niet voldoende. De niet-essentiële aminozuren kan het lichaam zelf maken.(1)

De eiwitkwaliteit wordt bepaald door de aminozuursamenstelling, de verteerbaarheid en absorptie van de aminozuren in de darm (bio-beschikbaarheid) en de vorm waarin het eiwit wordt aangeboden. Een kwalitatief goed eiwit is een eiwit dat goed wordt opgenomen in de darm én de essentiële aminozuren bevat in hoeveelheden die overeenkomen met de menselijk behoefte aan aminozuur. Deze aminozuurbehoefte kan variëren per leeftijd, fysiologische situatie en gezondheidsstatus.(1

1. Aminozuursamenstelling

Bijna alle producten leveren eiwit, maar er zijn enorme verschillen in de hoeveelheid eiwit en de aminozuursamenstelling van dat eiwit. Een complete eiwitbron levert alle essentiële aminozuren in hoeveelheden die overeenkomen met de gemiddelde menselijk behoefte. Het merendeel van de eiwitbronnen heeft een of meer limiterende essentiële aminozuren. Limiterend betekent dat het aminozuur niet in de bron voorkomt of in een lagere hoeveelheid dan de menselijke behoefte aan dat aminozuur. Figuur 1 geeft het percentage essentiële aminozuren voor een aantal soorten eiwit. In de tabel staat de behoefte van de essentiele aminozuren per gram eiwit.

 

Essentieel aminozuurBehoefte (mg / gram eiwit)
Histidine15
Isoleucine15
Leucine21
Lysine18
Methionine + Cysteine20
Phenylalanine en Tyrosine21
Threonine11
Tryptofaan5
Valine15

2. Biologische beschikbaarheid

Biologische beschikbaarheid is naast de aminozuursamenstelling een belangrijke variabele voor eiwitkwaliteit. De biologische beschikbaarheid omvat drie eigenschappen die van invloed zijn op de hoeveelheid aminozuur die door het lichaam kan worden gebruikt:

  • Verteerbaarheid: de netto-opname van een aminozuur
  • Chemische integriteit: het aandeel van het aminozuur dat, indien opgenomen in de darm, ook in bruikbare vorm beschikbaar is
  • Mate van interactie in het metabolisme met andere stoffen die de opname van aminozuren kunnen beperken.

Van deze variabelen blijkt verteerbaarheid de grootste variatie te geven tussen eiwitbronnen. De bepaling van deze verteerbaarheid is moeilijk. Het is niet een kwestie van simpelweg de hoeveelheid eiwit bepalen die we met de ontlasting uitscheiden. De hoeveelheid eiwit in de ontlasting is namelijk niet gelijk aan de absorptie uit voeding door de invloed van microbiota en de grote hoeveelheid endogeen eiwit. Endogeen eiwit (70-100 g/d) komt onder andere via verteringssappen en slijtage van darmepitheel in de darm. Bovendien metaboliseren de bacteriën in het colon voor een groot deel de aminozuren die niet worden opgenomen in de darm. Daardoor wordt de verteerbaarheid van het eiwit uit de ontlasting vaak overschat. Om deze redenen lijkt het meten van de absorptie van aminozuren in het ileum de meest betrouwbare meetmethode voor verteerbaarheid. Dit is echter voor veel eiwitbronnen nog niet beschikbaar.(2)

 

3. Vorm

Eiwitsupplementen kunnen in verschillende vormen worden gebruikt.

Concentraat: door een eiwit te drogen en eventueel te zuiveren, ontstaat een concentraat. Dit bevat 30-80% eiwit en is de goedkoopste vorm van een eiwitsupplement.

Isolaat: dit is een stap verder gefilterd en geconcentreerd dan een concentraat. De andere stoffen (vetten, lactose) zijn dan zoveel mogelijk verwijderd. Het eiwitgehalte ligt rond de 90%.

Hydrolisaat: bij hydroliseren wordt het eiwit gesplitst in losse aminozuren, door verandering van de zuurtegraad en/of toevoeging van enzymen. Daardoor kan het hydrolisaat snel worden opgenomen in de darm.

4. Snelheid van opname, portiegrootte en timing

Onder andere een hoge aminozuurconcentratie en beweging stimuleren de spiereiwitsynthese. Om die synthese verder te optimaliseren, is de opnamesnelheid van een eiwit van belang. Een ‘snel’ eiwit kan een hogere aminozuurconcentratie in het bloed genereren. Het lichaam neemt wei-eiwit bijvoorbeeld sneller op dan caseïne. Wei-eiwit zal de spiereiwitsynthese dan ook meer stimuleren dan een zelfde hoeveelheid caseïne.
Men maakt bij voorkeur gebruik van porties eiwit van ongeveer 20-40 gram, gelijkmatig verdeeld over de dag en met name rondom een fysieke training. (3) Daarnaast lijkt inname van een portie eiwit voor het slapen, mogelijk in combinatie met koolhydraten, de spiereiwitsynthese in de nacht te verhogen. In de nacht vervalt de meerwaarde van de snelle opname van wei-eiwit en heeft wellicht juist een geleidelijke opname van eiwit meerwaarde. Je kunt dan ook voor caseïne kiezen.(4,5)

Gemiddelde concentratie essentiele aminozuren in het bloed na het eten van caseine, caseine hydrolysaat en wei-eiwit (6).

Verschillende eiwitkwaliteitsmaten

PER en NPU

In het verleden zijn verschillende maten voor eiwitkwaliteit gebruikt, bijvoorbeeld de eiwit efficiëntie ratio (PER = Protein Efficiency Ratio) en de stikstof eiwit benutting (de NPU = Net Protein Utilization). Deze twee maten zijn bepaald in studies met groeiende dieren, vaak ratten. De PER is de gewichtstoename per gram gegeten eiwit. Hoe meer een rat in gewicht toeneemt, hoe beter het eiwit wordt benut en hoe beter de eiwitkwaliteit. De NPU zegt iets over de hoeveelheid stikstof die het lichaam vasthoudt ten opzichte van de hoeveelheid stikstof die wordt gegeten. Het idee is: als het lichaam minder stikstof verliest via ontlasting en urine, wordt het eiwit beter benut en dan is de kwaliteit dus hoger. Beide maten lijken plausibel. Ze hebben alleen een groot nadeel: ze zijn gebaseerd op studies in groeiende dieren. Deze dieren hebben relatief veel zwavelhoudende aminozuren nodig voor de haargroei in de vacht. Dat is dus niet representatief voor een mens. Daarnaast is de groei van een humaan kind (met een relatief snelle groei in het eerste levensjaar) niet vergelijkbaar met de groei van de dieren in de dierstudies. Daarom hebben deze maten voor eiwitkwaliteit weinig relevantie voor de mens.

PDCAAS

PDCAAS staat voor Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score. Dit is op dit moment de meest gebruikte maat voor eiwitkwaliteit. De PDCAAS wordt als volgt bepaald:

Een score van honderd procent geeft aan dat het om een complete eiwitbron gaat, waarbij alle essentiële aminozuren voldoende aanwezig zijn. Een score lager dan honderd procent betekent dat er sprake is van ten minste één limiterend essentieel aminozuur. Een score hoger dan honderd procent wordt afgerond tot honderd procent. In theorie is immers het beste wat kan gebeuren dat het gehalte van het meest limiterende aminozuur overeenkomt met de referentiebehoefte. (7) De PDCAAS van een aantal eiwitbronnen staan weergegeven in de figuur hiernaast (8).

In praktijk bestaat de voeding van een persoon niet uit een enkele eiwitbron, maar uit een mengsel van verschillende eiwitten. Die verschillende eiwitten vullen elkaars limiterende aminozuur aan. Van deze mengsels kan de PDCAAS berekend worden door de aminozuursamenstelling van de verschillende eiwitten naast elkaar te leggen. Zo is bepaald dat een gemiddelde Nederlandse voeding met eiwitten afkomstig uit vlees, melk en tarwe in de verhouding 1:1:1 een PDCAAS van 100% heeft. Een vegetarische voeding met eiwitten uit melk en tarwe in de verhouding 1:1 heeft een PDCAAS van ongeveer 84%. Een veganistische voeding met eiwitten uit tarwe en soja in een verhouding 1:1 heeft een PDCAAS van circa 77%. Bij een vegetarische en veganistische voeding is er ten minste één aminozuur limiterend. In 2001 zijn hogere eiwitnormen voor vegetariërs en veganisten geadviseerd om een mogelijk lagere eiwitkwaliteit te compenseren. (vegetarisch +20% en veganistisch +30%).(9
In 2023 vindt de commissie Voeding van de Gezondheidsraad op basis van nieuwe berekeningen dat deze hogere eiwitnorm voor vegetariërs niet meer nodig is. Naar de eiwitnorm voor veganisten is meer onderzoek nodig, dus deze blijft vooralsnog gelden. (10)

PDCAAS als maat voor de eiwitkwaliteit kent een aantal nadelen. Zo wordt de verteerbaarheid aan de hand van de verteerbaarheid van het totale eiwit gemeten aan de (stikstof)uitscheiding in de ontlasting. Dit is echter geen goede weergave van de absorptie uit de voeding, zoals eerder aangegeven. Daarnaast wordt er bij deze bepaling uitgegaan van een zelfde verteerbaarheid voor alle aminozuren als van het totale eiwit. Dit is niet juist.(11)

Een ander nadeel van PDCAAS is de afronding van de score tot maximaal 100%. Het lijkt dan of verschillende eiwitten met een score van 100% dezelfde eiwitkwaliteit hebben, terwijl de samenstelling van de essentiële aminozuren verschilt. Dit maakt het niet mogelijk om eiwitbronnen te combineren en zo bepaalde tekorten te compenseren. PDCAAS onderschat in het algemeen de eiwitten met een hogere eiwitkwaliteit en overschat de eiwitten met een lagere eiwitkwaliteit.

Een andere, meer recent ontwikkelde maat voor de eiwitkwaliteit is de Digestibility Indispensable Amino Acid Score (DIAAS). Deze heeft in theorie de voorkeur boven de PDCAAS. Bij het gebruik van de DIAAS wordt namelijk rekening gehouden met de verteerbaarheid van aminozuren in het laatste deel van de dunne darm (terminale ileum). Dit geeft een nauwkeurige maat voor de absorptie van elk essentieel aminozuur apart. In tegenstelling tot de PDCAAS kan de DIAAS ook hoger zijn dan honderd procent.

DIAAS wordt als volgt berekend: Voor elk essentieel aminozuur wordt de verteerbaarheid in het ileum in mg/g eiwit bepaald en wordt er voor elk essentieel aminozuur de ratio als hiernaast weergegeven. De laagste ratio wordt vermenigvuldigd met 100%.

DIAAS

Bovenstaande figuur geeft de DIAAS van verschillende eiwitbronnen (11). Er is nog (te) weinig bekend over de vertering van de individuele aminozuren in het terminale ileum bij mensen. Daardoor is de DIAAS in praktijk nog niet goed bruikbaar.

Deze tabel illustreert het verschil tussen PDCAAS en DIAAS.

PDCAAS als de DIAAS zijn klassieke maten voor het bepalen van de eiwitkwaliteit. Momenteel wordt er in de Nederlandse aanbeveling de PDCAAS gebruikt. Zodra er meer bekend is over de vertering van individuele essentiële aminozuren bij mensen in verschillende omstandigheden, zal de DIAAS meer gebruikt worden en is er meer advies op maat mogelijk. 

Amiknow en de eiwitcombinatietool

Om de optimale combinaties te kunnen maken van verschillende eiwitbronnen hebben we twee rekenmodules ontwikkeld.

Amikow

Met Amiknow kan je het aminozuurprofiel van een maaltijd of een dagmenu berekenen.

Eiwitcombinatietool

Met deze tool kun je voor elke maaltijd de juiste eiwitcombinaties vinden, zodat je voldoende eiwitten binnenkrijgt met een optimaal aminozuurprofiel.

Kies eerst welke maaltijd je wilt samenstellen: een licht ontbijt met 10 gram eiwit, een broodmaaltijd met 20 gram eiwit, een tussendoortje met 10 gram eiwit of een warme maaltijd met 25 gram eiwit.

Voer vervolgens de producten in en zie direct het aantal gram eiwit en de hoeveelheid essentiële aminozuren. Als deze in de juiste verhouding zijn, krijg je een groene score. Is dit niet het geval, dan kun je uit de lijst van producten onderaan de tool combinaties maken om het aminozuurprofiel van de maaltijd te verbeteren. 

In deze berekeningen wordt de verteerbaarheid niet meegenomen.

Literatuur

  1. Food and Agriculture Organization, United Nations, World Health Organization. Protein and amino acid requirements in human nutrition: report of a joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation. WHO technical report series, 935. Geneva: WHO, 2007
  2. Report of a sub-committee of the 2011 FAO Consultation on ‘Protein Quality Evaluation in Human Nutrition’ on: The assessment of amino acid digestibility in foods for humans and including a collation of published ileal amino acid digestibility data for human foods. Rome: FAO; 2012.
  3. Jäger R et al. International Society of Sports Nutrition Position Stand: protein and exercise. Journal of the International Society of Sports Nutrition 2017;14:20.
  4. Res PT, Groen B, Pennings B et al. Protein ingestion before sleep improves postexercise overnight recovery. Med Sci Sports Exerc 2012;44(8):1560-9
  5. Snijders T, Res PT, Smeets JS et al. Protein ingestion before sleep increases muscle mass and strength gains during prolonged resistance-type exercise training in healthy young men. J Nutr 2015;145(6):1178-84.
  6. Pennings B, Boirie Y, Senden JMG et al. Whey protein stimulates postprandial muscle protein accretion more effectively than do casein and casein hydrolysate in older men. Am J Clin Nutr 2011: 93; 5, 997–1005.
  7. Milllward J. Amino acid scoring patterns for protein quality assessment. British Journal of Nutrition 2012;108:S31-43.
  8. Schaafsma G. The protein digestibility-corrected amino acid score. J Nutr 2000;130 Suppl:1865S-7S.
  9. Voedingsnormen: eiwitten. Den Haag: Gezondheidsraad, 2021
  10. Advies gezonde eiwittansitie. Den Haag, Gezondheidsraad 2023
  11. Mathai JK, Liu Y, Stein HH. Values for digestible indispensable amino acid scores (DIAAS) for some dairy and plant proteins may better describe protein quality than values calculated using the concept for protein digestibility-corrected amino acid scores (PDCAAS). Br J Nutr 2017;117(4):490-9.