활성 노화 – 어떻게 식물성 단백질을 최적화할 수 있습니까?

 

Active Ageing – How Can We Optimise Plant Proteins?

활성 노화 – 어떻게 식물성 단백질을 최적화할 수 있습니까?

  

In the article “Active Ageing – Why is Protein So Important?”, we showed how greater protein intakes at ages 50+ can fight the natural loss of muscle mass that comes with ageing, helping people keep active lifestyles later into life than if they didn’t consume adequate protein. Although plant proteins are seen as key to the future of the planet, they may have some limitations for supporting muscle health as we age. How can we improve plant proteins to maximize benefits for healthy ageing?

"적극적인 노화 – 단백질이 왜 그렇게 중요한가?"라는 기사에서, 우리는 50세 이상의 나이에 섭취하는 단백질이 노화와 함께 오는 근육량의 자연적인 손실과 싸울 수 있는지 보여주었고, 사람들이 적절한 단백질을 섭취하지 않았을 때보다 나중에 활동적인 생활방식을 유지하도록 도왔다. 비록 식물성 단백질이 지구의 미래에 대한 열쇠로 보여지지만, 그것들은 우리가 나이가 들면서 근육 건강을 지탱하는 데 몇 가지 제한을 가지고 있을 수 있다. 어떻게 하면 식물 단백질을 개선하여 건강한 노화를 위한 이점을 극대화할 수 있을까요?

 

A study by Houston et al. (2008) showed that ageing adults who had a daily protein intake of 1.1 grams of protein per kilogram of body weight (around 88g per day for an 80kg male) lost 40% less muscle over the course of three years when compared to those who were consuming 0.8g/kg BW (around 64g per day for an 80kg male).

휴스턴 등의 연구 (2008)는 체중 1kg당 단백질 하루 1.1g(80kg 남성의 경우 하루 약 88g)의 0.8g/kg BW(80kg 남성의 경우 하루 약 64g)를 섭취한 성인과 비교했을 때 3년 동안 40% 더 적은 근육을 감소시켰다는 것을 보여주었다.

 

Let’s look at the science of plant proteins and muscle health, and how plant proteins could be optimised for active ageing.

식물성 단백질과 근육 건강에 관한 과학, 그리고 어떻게 식물성 단백질이 활성 노화에 최적화될 수 있는지 살펴봅시다.

 

 

Not all proteins are the same when it comes to healthy ageing

건강한 노화와 관련하여 모든 단백질이 동일한 것은 아니다.

 

Plant proteins are often missing important amino acids or can be harder to digest

식물성 단백질에는 종종 중요한 아미노산이 누락되거나 소화하기 어려울 수 있다

 

Most plant-based proteins are lower in certain essential amino acids than animal-based proteins and can also be harder to digest. This is reflected in the figure below, which uses a score called PDCAAS to represent the amino acid content of different proteins relative to the needs of the human body. Protein quality can also be measured using a score called DIAAS, which measures the amount of amino acids absorbed by the small intestine after protein is consumed.

 

대부분의 식물성 단백질은 동물성 단백질보다 특정 필수 아미노산 함량이 낮고 소화하기도 더 어려울 수 있다. 이것은 아래 그림에 반영되어 있는데, PDCAAS라고 불리는 점수를 사용하여 인체의 필요에 따라 다른 단백질의 아미노산 함량을 나타낸다. 단백질의 질은 또한 단백질이 소비된 후 소장에 의해 흡수되는 아미노산의 양을 측정하는 DIAAS라고 불리는 점수를 사용하여 측정될 수 있다.

 

 

What this chart shows is that consuming the same amount of whey protein compared to wheat protein will not result in the same amount of amino acids being absorbed into the body. In this example, the whey protein would provide all of the necessary amino acids for adequate muscle maintenance, whereas consuming the same amount of wheat protein would result in a lack of some of the amino acids the body needs.

이 차트는 밀 단백질과 비교하여 동일한 양의 유청 단백질을 섭취한다고 해서 동일한 양의 아미노산이 체내에 흡수되지 않는다는 것을 보여준다. 이 예에서 유청 단백질은 적절한 근육 유지에 필요한 모든 아미노산을 제공하는 반면, 같은 양의 밀 단백질을 섭취하면 신체에 필요한 일부 아미노산이 부족하게 된다.

 

When it comes to active ageing, this means plant proteins may be less efficient at activating muscle growth and repair and this must be considered when making recommendations for active ageing. For example, this article discusses the importance of leucine in activating muscle growth and repair. However, wheat protein has 37% less leucine than the same amount of whey protein (Herreman et al., 2020).

활성 노화에 관한 한, 이것은 식물 단백질이 근육 성장과 회복을 활성화하는데 덜 효율적일 수 있다는 것을 의미하며 활성 노화에 대한 권고안을 만들 때 고려되어야 한다. 예를 들어, 이 기사는 근육 성장과 회복을 활성화하는 데 있어서 류신의 중요성에 대해 논한다. 그러나 밀 단백질은 동일한 양의 유장 단백질보다 류신이 37% 적다(Hereman 등, 2020).

 

Plant proteins can be limited in their ability to stimulate muscle growth and repair in older individuals

식물성 단백질은 노인의 근육 성장 및 복구를 자극하는 능력이 제한될 수 있다.

 

The limited effectiveness of plant proteins to stimulate the muscle protein synthesis system, when compared to animal-derived protein, was shown by Gorissen et al. (2016) in a study where the ability of 35g of whey, casein, or wheat protein to stimulate muscle protein synthesis was measured in 60 healthy older men (70 -72 years old).

동물성 단백질과 비교했을 때, 근육 단백질 합성 시스템을 자극하는 식물 단백질의 제한적인 효과는 Gorissen 외 연구진(2016)에 의해 60명의 건강한 노인(70-72세)을 대상으로 근육 단백질 합성을 자극하는 유청, 카제인 또는 밀 단백질 35g의 능력을 측정하였다.

 

Myofibrillar protein synthesis (FSR), during the fasting state (Basal) and over the entire (0–4 h) postprandial period after the ingestion of 35g of wheat protein (WPH-35), 35g of casein protein (MCas-35), or 35g of whey protein (Whey-35) in healthy older men (Gorissen et al., 2016).

35g의 밀 단백질(WPH-35), 35g의 카제인 단백질(MCas-35) 섭취 후 공복 상태(기초) 및 전체(0-4시간) 식후 기간 동안 근섬유 단백질 합성(FSR), 또는 건강한 노인의 경우 35g의 유청 단백질(Whey-35)을 섭취(Gorissen et al., 2016).

 

The results from the study, shown in the figure above, show that 35g of wheat protein had little to no impact on muscle protein synthesis beyond the baseline rate (i.e., resting rate before a meal).The subjects who consumed whey or casein proteins (which are animal derived) showed an increase in muscle synthetic response. The higher response to the consumption of the animal-derived whey and casein proteins is attributable to the greater content of essential amino acids, and higher overall digestibility which is reflected directly in their protein quality values: wheat=0.48, whey=0.85 and casein=1.17, as measured by DIAAS (Herreman et al., 2020).

위 그림에 표시된 연구 결과에 따르면 밀 단백질 35g은 기준 속도(즉, 식사 전 휴식 시간) 이상으로 근육 단백질 합성에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 유청 또는 카제인 단백질을 섭취한 피험자(동물 유래) 근육 합성 반응의 증가를 보였다. 동물성 유청 및 카제인 단백질 섭취에 대한 반응이 높은 것은 필수 아미노산 함량이 높고 전반적인 소화율이 높아 단백질 품질 값(밀=0.48, 유청=0.85 및 카제인=)에 직접 반영되기 때문이다. 1.17, DIAAS에 의해 측정됨(Herreman et al., 2020).

 

The participants needed to eat almost twice as much wheat protein (60g) to see the same response in muscle protein synthesis as 35g of whey or casein. This would be a difficult amount of protein to eat in one sitting, especially in older individuals where diminished appetite is common. Another consideration is the environmental impact of growing the quantity of plant protein required to maintain this increased level of consumption which could counteract some of the benefits attributed to switching from animal protein to plant protein.

참가자들은 근육 단백질 합성에서 35g의 유청 또는 카제인과 동일한 반응을 보기 위해 거의 두 배의 밀 단백질(60g)을 섭취해야 했다. 이것은 특히 식욕 감퇴가 흔한 노인들에게 한 번에 먹기 어려운 양의 단백질이다. 또 다른 고려 사항은 동물성 단백질에서 식물성 단백질로의 전환으로 인한 이점 중 일부를 상쇄할 수 있는 이러한 증가된 소비 수준을 유지하는데 필요한 식물성 단백질의 양 증가가 환경에 미치는 영향이다.

 

How can we improve the ability of plant proteins to support muscle health during ageing?

노화 동안 근육 건강을 지원하는 식물성 단백질의 능력을 어떻게 향상시킬 수 있습까요? 

 

Choose the right protein source / 올바른 단백질 공급원 선택

 

Plant proteins with high protein quality scores are a good place to start when it comes to active ageing. Soy protein has a DIAAS value of 0.9, which is higher than most other plant sources. Soy protein has been shown to efficiently meet the body’s need to form new muscle but some negative perceptions around soy’s role in health, many of which are unwarranted, has led some consumers to stop consuming soy protein and search for other alternatives.

단백질 품질 점수가 높은 식물성 단백질은 활성 노화와 관련하여 시작하기에 좋은 선택이다. 대두 단백질의 DIAAS 값은 0.9로 대부분의 다른 식물 공급원보다 높다. 대두 단백질은 새로운 근육 형성에 대한 신체의 필요를 효율적으로 충족시키는 것으로 나타났지만 건강에 대한 대두의 역할에 대한 일부 부정적인 인식(대부분 정당하지 않음)으로 인해 일부 소비자는 대두 단백질 섭취를 중단하고 다른 대안을 찾도록 이끌었다.

 

Pea protein (DIAAS value of 0.71) and rice protein (DIAAS value of 0.47) have become more prevalent and application of these ingredients is increasing over recent years. Emerging plant proteins of nutritional interest also include potato (DIAAS value of 1), pseudo-cereals (such as quinoa, amaranth and buckwheat), legumes (lentils, chickpeas and lupin) and oilseeds (canola, rapeseed and hemp) due to their levels of essential amino acids (Herreman et al., 2020; Martínez-Villaluenga et al., 2020). Mostly, methionine, cysteine, lysine and leucine are four essential amino acids that cause low DIAAS values for plant proteins and, therefore, limit their nutritional quality (Lonnie et al., 2018).  Much scientific research has been conducted in this area to identify plant protein sources that are more nutritionally complete and have similar levels of these essential amino acids to that of soy and animal-derived proteins.

완두콩 단백질(DIAAS 값 0.71)과 쌀 단백질(DIAAS 값 0.47)이 보편화되어 최근 몇 년 동안 이러한 성분의 적용이 증가하고 있다. 영양학적으로 관심을 끄는 새로운 식물성 단백질에는 감자(DIAAS 값 1), 유사 곡물(퀴노아, 아마란스, 메밀 등), 콩류(렌즈콩, 병아리콩, 루핀) 및 유지종자(카놀라, 유채, 대마)도 포함된다. 필수 아미노산(Herreman et al., 2020; Martínez-Villaluenga et al., 2020). 대부분 메티오닌, 시스테인, 라이신 및 류신은 식물성 단백질에 대한 낮은 DIAAS 값을 유발하여 영양 품질을 제한하는 4가지 필수 아미노산이다(Lonnie et al., 2018). 콩 및 동물 유래 단백질과 유사한 수준의 필수 아미노산을 함유하고 영양학적으로 더 완전한 식물성 단백질 공급원을 확인하기 위해 이 분야에서 많은 과학적 연구가 수행되었다.

 

An alternative to finding a single source of plant protein which can act as complete source of nutrition for the healthy growth and maintenance of muscle in ageing individuals is to modify the physical, chemical or functional nature of plant proteins to optimise the effect they have on muscle growth and repair.

노화된 개인의 건강한 성장과 근육 유지를 위한 완전한 영양 공급원으로 작용할 수 있는 단일 식물성 단백질 공급원을 찾는 대안은 식물성 단백질의 물리적, 화학적 또는 기능적 특성을 수정하여 근육에 미치는 영향을 최적화하는 것이다.

 

Improve digestibility via processing / 가공을 통한 소화력 향상

 

One of the major limitations preventing plant proteins from having a high protein quality score is their limited digestibility and bioavailability. Within plants, proteins are usually encased in fibre-rich husks or layers that are very difficult for the body to digest, limiting our access to the protein when we eat it. Additionally, plants contain a range of bio-compounds, termed phytochemicals, which slow or inhibit protein digestion (Lonnie et al., 2018).

식물성 단백질이 높은 단백질 품질 점수를 갖는 것을 막는 주요 제한점 중 하나는 제한된 소화성과 생물학적 이용률이다. 식물 내에서, 단백질은 보통 섬유질이 풍부한 껍질이나 몸이 소화하기 매우 어려운 층에 둘러싸여 있어서, 우리가 그것을 먹을 때 단백질에 대한 접근을 제한한다. 또한 식물에는 단백질 소화를 늦추거나 억제하는 피이토케미컬(phytochemicals)이라는 다양한 생체 화합물이 포함되어 있다(Lonnie et al., 2018).

 

Physical processes such as cooking (i.e. heating), extrusion, drying, and enzymatic hydrolysis have all been shown to increase the digestibility of numerous plant proteins (Sá et al., 2019). For example, processing a soy flour into a soy protein isolate increases the PDCAAS score from 0.86 to 1.0. These processes can degrade the bio-compounds that limit digestibility or change the structure of the proteins to make them more accessible to the digestive enzymes in the intestine. These physical processing treatments (i.e. heating, wet fractionation, dry fractionation, drying, etc.,) are commonly used in the enrichment and isolation of plant proteins to produce protein-rich flours (e.g. protein concentrates or isolates), which results in the a large improvement in digestibility.

조리(예: 가열), 압출, 건조 및 효소 가수분해와 같은 물리적 과정은 모두 수많은 식물 단백질의 소화성을 증가시키는 것으로 나타났다(Sá et al., 2019). 예를 들어 콩가루를 격리된 콩 단백질로 처리하면 PDCAAS 점수가 0.86에서 1.0으로 증가한다. 이러한 과정들은 소화를 제한하는 생물학적 화합물을 저하시키거나 장에 있는 소화 효소에 더 쉽게 접근할 수 있도록 단백질의 구조를 변화시킬 수 있다. 이러한 물리적 처리 처리법(예: 가열, 습식 분쇄, 건조 등)은 일반적으로 단백질이 풍부한 가루(예: 단백질 농축물 또는 절연물)를 생산하기 위해 식물 단백질의 농축 및 분리에 사용되며, 이는 소화성의 큰 향상을 초래한다.

 

Blend different plant proteins together to improve amino acid profiles

아미노산 프로필을 개선하기 위해 서로 다른 식물성 단백질을 혼합

 

 

Since many plant proteins are lacking in just a few essential amino acids, such as cereals being low in lysine and legumes being low in methionine, different plant protein sources can be blended to account for the other’s “amino acid weakness” so to speak. The right blend of rice and pea protein will have sufficient amounts of both lysine and methionine, creating a “complete” protein that is more efficient, gram for gram, at delivering amino acids to our muscles than either protein alone.

많은 식물성 단백질은 라이신이 부족한 곡물과 메티오닌이 부족한 콩과 같이 몇 가지 필수 아미노산이 부족하기 때문에, 다른 식물 단백질 공급원이 "아미노산 약점"을 설명하기 위해 혼합될 수 있다. 쌀과 완두콩 단백질의 적절한 혼합은 충분한 양의 라이신과 메티오닌을 가지고 있을 것이고, 단백질 하나보다 근육에 아미노산을 전달하는데 그램당 더 효율적인 "완전한" 단백질을 만들어 낼 것이다.

 

Plant-animal protein blends are also a possibility, since the plant-based market has expanded beyond vegans and vegetarians to flexitarians or those just looking to eat more plant-based foods. Blends of plant and animal proteins have already seen some use to enhance the functionality (e.g. solubility, taste, texture) of plant proteins in foods and beverages. A series of studies have tested the ability of milk protein, soy protein and a milk-soy protein blend to stimulate protein synthesis after exercise in both older men and young adults. Results from these studies showed that the muscle protein synthesis rates were higher and remained higher for a longer period of time for the milk-soy protein blend (Borack et al., 2016; Reidy et al., 2014, 2013), suggesting possible health benefits in consuming a plant-animal blend of protein. More research would be needed to fully understand how different protein blends interact and their potential health benefits.

식물과 동물의 단백질 혼합 또한 가능한데, 식물에 기반한 시장이 완전 채식주의자를 넘어 유연주의자나 식물에 기반한 음식을 더 많이 먹으려는 사람들로 확장되었기 때문이다. 식물과 동물성 단백질의 혼합은 이미 음식과 음료에서 식물 단백질의 기능성 (용해성, 맛, 질감)을 강화하기 위해 어느 정도 사용되었다. 일련의 연구들은 나이든 남성과 젊은 성인 모두에게 운동 후 단백질 합성을 촉진하기 위해 우유 단백질, 대두 단백질, 그리고 우유-대두 단백질 혼합의 능력을 시험했다. 이러한 연구의 결과는 근육 단백질 합성율이 더 높았고 우유-대두 단백질 혼합에 대해 더 오랜 기간 더 높게 유지되었다는 것을 보여주었고 (Borack et al., 2016; Reidy et al., 2014, 2013), 이는 식물-동물 혼합 단백질을 섭취할 때 가능한 건강상의 이점을 시사했다. 서로 다른 단백질 혼합이 어떻게 상호작용하고 그 잠재적 건강상의 이점을 완전히 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요할 것이다.

 

Increase leucine content of plant protein / 식물성 단백질의 류신 함량 증가

 

As mentioned earlier, the amino acid leucine has an important role in activating muscle growth and repair. Many plant proteins contain around 20-30% less leucine than animal proteins, although there are a few plants high in leucine, such as corn, soy, and potato (Herreman et al., 2020).  It stands to reason, then, that adding leucine to plant proteins or breeding plants to contain higher levels of leucine might improve their ability to promote active ageing.

앞서 언급했듯이 아미노산 류신은 근육 성장과 회복을 활성화하는 데 중요한 역할을 한다. 옥수수, 콩, 감자와 같이 류신 함량이 높은 식물이 몇 개 있지만 많은 식물성 단백질에는 동물성 단백질보다 류신이 20~30% 적다(Herreman et al., 2020). 따라서 식물 단백질에 류신을 첨가하거나 식물이 더 높은 수준의 류신을 함유하도록 육종하면 활성 노화를 촉진하는 능력이 향상될 수 있다.

 

A study by Wall et al. (2013) found that the addition of crystalline leucine (2.5g) to a 20g serving of casein had a greater effect on protein synthesis compared to the consumption of 20g of casein alone. Although this study used animal-sourced protein, it shows that addition of leucine can help overcome the reduced sensitivity of the mTOR system (responsible for initiating muscle growth and repair) that is seen during ageing. A study done in mice found that adding leucine to a wheat protein to match the leucine content typically found in whey protein led to a similar ability to stimulate muscle growth compared to whey (Norton et al., 2012).

Wall et al.의 연구. (2013)은 20g의 카제인에 결정성 류신(2.5g)을 첨가하면 20g의 카제인 단독 섭취에 비해 단백질 합성에 더 큰 영향을 미친다는 것을 발견했다. 이 연구는 동물성 단백질을 사용했지만 류신을 추가하면 노화 중에 나타나는 mTOR 시스템(근육 성장 및 복구 개시를 담당)의 감수성 감소를 극복하는 데 도움이 될 수 있음을 보여준다. 쥐를 대상으로 한 연구에 따르면 유청 단백질에서 일반적으로 발견되는 류신 함량과 일치하도록 밀 단백질에 류신을 첨가하면 유청과 비교하여 근육 성장을 자극하는 능력이 유사하다는 것이 밝혀졌다(Norton et al., 2012).

 

Conclusion / 결론

 

To promote active ageing it is key that not only the right quantity of protein is consumed but the quality of the protein should also be considered. There are actionable strategies such as processing, protein blending, or targeting leucine content that can improve the ability of plant proteins to promote active ageing while also addressing growing concerns over the environmental impact of animal proteins.

활성 노화를 촉진하기 위해서는 적절한 양의 단백질을 섭취할 뿐만 아니라 단백질의 품질도 고려해야 한다. 동물성 단백질의 환경적 영향에 대한 증가하는 우려를 해결하면서 활성 노화를 촉진하는 식물성 단백질의 능력을 향상시킬 수 있는 가공, 단백질 혼합 또는 표적 류신 함량과 같은 실행 가능한 전략이 있다.