Protein Tumbuhan vs Tenusu untuk Sintesis Protein Otot

Protein berasaskan tumbuhan dan campuran tumbuhan pelbagai sumber mampu merangsang sintesis protein otot (MPS) serta menyokong hipertrofi otot dan kekuatan setanding dengan protein tenusu seperti whey dan susu, dengan syarat jumlah pengambilan protein harian mencukupi atau sumber tumbuhan tersebut membekalkan profil asid amino perlu dan leusin yang mencukupi [4, 10, 14, 16, 21]. Walau bagaimanapun, berasaskan gram demi gram, sumber tumbuhan tunggal tanpa fortifikasi selalunya mengandungi kandungan asid amino perlu (EAA) dan leusin yang lebih rendah berbanding protein tenusu, yang boleh menyebabkan kadar MPS akut lebih rendah melainkan dos ditingkatkan, sumber tumbuhan pelengkap digabungkan, atau leusin bebas ditambah [10, 12, 13, 18].

Profil Asid Amino Protein Tumbuhan vs. Tenusu

Pendorong fisiologi utama bagi MPS ialah ketersediaan asid amino perlu, terutamanya leusin [5, 14]. Isolat protein berasaskan tumbuhan individu menunjukkan variasi ketara dalam komposisi asid amino mereka berbanding protein berasaskan haiwan [12, 13]. Walaupun protein tenusu seperti whey (43% EAA, 11.0% leusin) dan susu (39% EAA, 9.0% leusin) kaya dengan semua asid amino perlu, isolat protein tumbuhan seperti oat (21% EAA), lupin (21% EAA), dan gandum (22% EAA) mempunyai pecahan jumlah EAA yang lebih rendah berbanding otot rangka manusia (38% EAA, 7.6% leusin) [13].

Kandungan leusin juga sangat berbeza mengikut sumber tumbuhan: hem (5.1%) dan lupin (5.2%) berada di bawah keperluan WHO/FAO/UNU sebanyak 5.9%, manakala soya (6.9%), kanola (6.9%), kacang pis (7.2%), beras perang (7.4%), kentang (8.3%), dan jagung (13.5%) melebihi paras tersebut [12, 13]. Selain itu, sumber tumbuhan biasanya mempunyai kepekatan lisina yang lebih rendah (1.4% hingga 6.0% vs. 5.3% hingga 9.0% dalam protein haiwan) dan metionina (0.2% hingga 2.5% vs. 2.2% hingga 2.8% dalam protein haiwan) [12, 13]. Memproses sumber tumbuhan menjadi konsentrat atau isolat menyingkirkan faktor anti-pemakanan dan memulihkan kebolehserapan asid amino, namun kekurangan asid amino individu tertentu masih boleh kekal [12].

Sintesis Protein Otot Akut: Sumber Tunggal dan Campuran

Apabila menilai kadar akut sintesis protein otot, protein berasaskan haiwan menunjukkan sedikit kelebihan keseluruhan merentas jangka hayat dewasa, walaupun data meta-analisis menunjukkan perbezaan ini mempunyai saiz kesan yang boleh diabaikan (ES Tumbuhan:Haiwan = 0.004) dengan kepastian bukti yang rendah [2]. Meta-analisis terhadap 12 kajian mendapati bahawa perbezaan keseluruhan dalam tindak balas akut antara protein tumbuhan dan haiwan berada pada persentil ke-0.35 bagi variasi biologi, dengan dos leusin setiap hidangan bertindak sebagai faktor penentu utama dan bukannya sumber protein itu sendiri [14].

Dalam perbandingan secara langsung:

• Sumber tunggal: Protein whey mencetuskan tindak balas MPS akut yang lebih besar berbanding protein soya dan kasein miselar semasa rehat dan selepas senaman dalam kalangan lelaki warga emas [9]. Begitu juga, protein gandum merangsang MPS yang lebih rendah berbanding whey melainkan diperkaya dengan leusin tambahan [17].
• Campuran tumbuhan: Menggabungkan protein tumbuhan pelengkap mengatasi batasan asid amino individu. Sebagai contoh, isolat protein kanola kaya dengan asid amino yang mengandungi sulfur (metionina dan sisteina, ≥3 g/100 g), mengimbangi kekurangan semula jadi metionina dalam protein kacang pis [10]. Dalam kalangan orang dewasa muda yang terlatih dalam latihan rintangan, pengambilan 32 g campuran tumbuhan (39.5% kacang pis, 39.5% beras perang, 21.0% kanola yang membekalkan 2.5 g leusin) merangsang sintesis protein miofibril (MyoPS) selepas senaman secara identik dengan dos isonitrogen 32 g whey sepanjang tempoh 0–2 jam dan 2–4 jam, walaupun whey menghasilkan kepekatan EAA plasma ~44% lebih tinggi [4]. Begitu juga, campuran 30 g gandum, jagung, dan kacang pis (nisbah 2:1:1 yang membekalkan ~2.4 g leusin) menyamai tindak balas MPS akut protein susu [10, 14].

Strategi Menyamai Anabolisme Tenusu

Penyelidikan mengenal pasti tiga pendekatan utama untuk menjadikan tindak balas anabolik protein tumbuhan setaraf dengan tenusu:

1. Fortifikasi Leusin: Dalam kalangan orang dewasa muda yang sihat yang mengambil dos 20 g campuran kacang pis-kanola, MPS campuran adalah jauh lebih rendah berbanding dengan isolat whey melainkan diperkaya dengan leusin bebas (PBP + Leu), yang menghasilkan tindak balas MPS yang setara dengan whey (P = 0.052) [10]. Dalam model haiwan berusia, penambahan 12% leusin bebas kepada campuran kacang pis/soya memulihkan MPS dan pengaktifan laluan mTOR (pemfosforilan 4EBP1) ke tahap yang dilihat dengan isolat protein whey [18].
2. Penggabungan Strategik: Menggabungkan bijirin (lebih tinggi dalam metionina, lebih rendah dalam lisina) dengan kekacang (lebih tinggi dalam lisina, lebih rendah dalam metionina) atau brasika menghasilkan profil asid amino yang mampu mencetuskan MPS pascamakan sepenuhnya [4, 10, 14].
3. Meningkatkan Dos: Oleh kerana ambang mutlak leusin dan EAA menentukan pencetus untuk MPS, pengambilan hidangan protein tumbuhan tunggal yang lebih besar mencapai penghantaran asid amino perlu yang sama. Sebagai contoh, pengambilan 26 g isolat protein soya menyamai 19 g isolat protein whey dengan membekalkan 2.0 g leusin yang setara [21].

Hasil Hipertrofi dan Kekuatan Jangka Panjang

Ujian latihan jangka panjang menunjukkan bahawa strategi fisiologi akut ini diterjemahkan secara berkesan kepada adaptasi kronik [14, 16, 21]. Meta-analisis daripada 16 ujian rawak terkawal mendapati bahawa sumber protein tidak mempengaruhi jisim tanpa lemak mutlak atau kekuatan otot secara keseluruhan apabila jumlah pengambilan protein secara umumnya melebihi RDA [1]. Walau bagaimanapun, analisis subkumpulan menunjukkan bahawa protein haiwan memberikan sedikit kelebihan terhadap peratusan jisim tanpa lemak dan menghasilkan sedikit peningkatan dalam jisim tanpa lemak mutlak (perbezaan min berwajaran: 0.41 kg) dan peratusan jisim tanpa lemak (0.50%) dalam kalangan orang dewasa yang lebih muda (<50 tahun), manakala latihan senaman rintangan tidak mengubah hasil perbandingan tersebut [1].

Apabila formulasi tumbuhan khusus atau pengambilan harian yang mencukupi dilaksanakan:

• Satu ujian selama 12 minggu ke atas lelaki muda yang tidak terlatih yang mengambil 45 g/hari sama ada campuran tumbuhan kacang pis/soya yang dipadankan leusin atau protein whey semasa latihan rintangan mendapati peningkatan yang setara secara statistik dalam jisim tanpa lemak seluruh badan (2.4 kg PLNT vs. 2.5 kg ANML), jisim tanpa lemak apendikular (1.2 kg vs. 1.8 kg), luas keratan rentas vastus lateralis (0.9 cm² vs. 1.3 cm²), dan kekuatan 1RM tekan kaki (64 kg vs. 63 kg) [16, 17].
• Suplemen harian yang menyamai 2 g leusin melalui 26 g isolat protein soya atau 19 g isolat protein whey selama 12 minggu latihan menghasilkan peningkatan yang setara dalam jisim badan tanpa lemak (1.54 kg merentas kumpulan) dan tork pemanjang/pemfleks kaki [21].
• Pengambilan 25 g protein kacang pis dua kali sehari selama 12 minggu menghasilkan peningkatan ketebalan otot bahagian atas badan yang setanding dengan protein whey dan jauh lebih unggul daripada plasebo dalam kalangan peserta yang lebih lemah [7].
• Dalam kalangan vegan yang mengambil 1.6 g/kg/hari daripada sumber tumbuhan pelengkap bersama latihan rintangan, jisim tanpa lemak kaki, luas keratan rentas serat otot, dan adaptasi kekuatan menyamai diet omnivor sepenuhnya [14].

Pertimbangan Berkaitan Umur dan Rintangan Anabolik

Umur merupakan pemboleh ubah utama yang memodulasi tindak balas terhadap protein tumbuhan berbanding tenusu [2, 9, 20]. Jisim otot rangka merosot pada kadar purata 1–2% setahun selepas umur 50 tahun, dengan kehilangan otot yang teruk menjejaskan 5%–13% orang dewasa berumur 60–80 tahun dan 11%–50% daripada mereka yang berumur lebih 80 tahun [9]. Golongan dewasa yang lebih berusia mengalami rintangan anabolik, memerlukan lebih daripada 2 g leusin setiap hidangan untuk merangsang MPS pada tahap yang sama seperti yang dicapai oleh orang dewasa muda dengan 1 g digabungkan dengan senaman [20].

Meta-analisis subkumpulan menunjukkan bahawa protein berasaskan haiwan mempamerkan kelebihan rangsangan yang lebih ketara berbanding protein tumbuhan dalam kalangan warga emas berbanding kohort yang lebih muda [2]. Dalam kalangan wanita warga emas semasa rehat, dos kecil EAA diperkaya leusin (1.5 g LEAA) dan protein whey merangsang MPS peringkat awal (0–2 jam), tetapi dos utuh yang lebih besar (6 g LEAA atau 40 g whey) atau kehadiran senaman diperlukan untuk mengekalkan MPS dan isyarat anabolik (p-p70S6K1) sepanjang 4 jam [5]. Menambah 10 g leusin bebas setiap hari (5 g dua kali sehari) semasa latihan rintangan meningkatkan ujian fungsi dan kekuatan kaki dengan ketara dalam kalangan orang dewasa yang berumur lebih 70 tahun [20]. Bagi populasi warga emas yang menggunakan protein tumbuhan, menyasarkan jumlah pengambilan dalam lingkungan 1.0–1.2 g/kg/hari dan memperkaya hidangan secara sengaja dengan leusin atau campuran pelengkap adalah sangat penting untuk mengekalkan jisim tanpa lemak [9, 20].