PDCAAS-score: hoe meet je de kwaliteit van een eiwit?
Stel je twee zakken bouwstenen voor waarmee je hetzelfde huis moet bouwen. De ene zak bevat van alles precies genoeg: bakstenen, balken, schroeven, alles in de juiste verhouding. De andere zak heeft wel genoeg bakstenen, maar veel te weinig schroeven. Hoe groot de rest van de voorraad ook is, je huis blijft steken op het aantal schroeven dat je hebt. Zo werkt de PDCAAS-score ook: die drukt uit hoe goed een eiwit uit voeding overeenkomt met wat een lichaam nodig heeft om mee te bouwen, waarbij de schaarsste bouwsteen de uitslag bepaalt.
PDCAAS staat voor Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score, oftewel een aminozuurscore die gecorrigeerd is voor verteerbaarheid. Het is een rekenmethode uit de voedingswetenschap die aangeeft hoe goed het lichaam een eiwit kan gebruiken om spieren, enzymen en ander lichaamsweefsel mee op te bouwen. De score wordt steeds vaker genoemd in artikelen over nieuwe eiwitbronnen: kweekvlees, insecteneiwit, eiwit uit fermentatie en plantaardige vleesvervangers worden er vaak mee vergeleken met vlees, ei en zuivel.
Wat is het precies?
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren, kleine bouwstenen die het lichaam aan elkaar rijgt tot nieuwe eiwitten. Van de twintig aminozuren die het lichaam gebruikt, kan het er negen niet zelf aanmaken. Die moeten dus uit voeding komen; ze heten essentiële of indispensabele aminozuren.
Elk voedingseiwit bevat een eigen mengverhouding van die negen essentiële aminozuren. Om te bepalen hoe goed die verhouding is, vergelijken onderzoekers de aminozuursamenstelling van een eiwit met een referentiepatroon: de ideale verhouding die past bij de behoefte van een jong kind van twee tot vijf jaar, vastgesteld door de FAO, de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) en de Universiteit van de Verenigde Naties in 1991. Kinderen van die leeftijd hebben relatief de hoogste eiwitbehoefte, wat het referentiepatroon streng maakt.
Voor elk aminozuur wordt berekend hoeveel procent van de referentiehoeveelheid in het te testen eiwit zit. Het laagst scorende aminozuur, het zogeheten limiterende aminozuur, bepaalt de aminozuurscore van het hele eiwit. Net als bij de zak schroeven in de analogie: een tekort aan één bouwsteen trekt de hele score omlaag, ook al zitten de andere aminozuren ruim boven de norm.
Die aminozuurscore wordt vervolgens vermenigvuldigd met de verteerbaarheid van het eiwit: het percentage van het eiwit dat daadwerkelijk door het spijsverteringsstelsel wordt opgenomen. Die verteerbaarheid wordt gemeten door te kijken hoeveel stikstof, een indicator voor eiwit, terugkomt in de ontlasting van proefdieren of mensen. Vandaar de term fecale verteerbaarheid. De uitkomst van aminozuurscore maal verteerbaarheid is de PDCAAS. De schaal loopt van 0 tot 1, waarbij 1 (of 100 procent) het maximaal haalbare is; zelfs als een eiwit rekenkundig hoger zou uitkomen, wordt de score afgekapt op 1.
Wat wil men ermee bereiken?
Het doel van PDCAAS is simpel: een eerlijke, vergelijkbare maatstaf geven voor eiwitkwaliteit, zodat voedingsmiddelen, voedingssupplementen en beleidsmakers niet alleen naar de hoeveelheid eiwit op een etiket hoeven te kijken, maar ook naar de bruikbaarheid ervan voor het lichaam. Honderd gram eiwit uit tarwegluten levert het lichaam namelijk veel minder bruikbare bouwstof dan honderd gram eiwit uit ei, ook al staat er op beide verpakkingen hetzelfde getal.
De methode moest ook internationale voedingsprogramma's onderbouwen: als je wilt weten of een bepaald dieet in een ontwikkelingsland voldoende eiwitkwaliteit levert voor de groei van kinderen, heb je een gestandaardiseerde rekenmethode nodig. Daarnaast gebruiken voedingsautoriteiten de score om te bepalen welke gezondheidsclaims op een verpakking mogen staan, zoals goede eiwitbron.
In de context van nieuwe eiwitbronnen speelt er een extra belang: bedrijven die kweekvlees, insecteneiwit of eiwit uit fermentatie ontwikkelen, willen aantonen dat hun product qua voedingswaarde niet onderdoet voor dierlijk eiwit. Een hoge PDCAAS- of opvolgerscore is daarbij een belangrijk verkoopargument, zeker omdat plantaardige eiwitten van oudsher vaker een beperkend aminozuur hebben dan dierlijke eiwitten.
Voorbeelden uit de praktijk
De methode zelf is meer dan dertig jaar oud, maar wordt voortdurend toegepast op nieuwe producten. Enkele bekende ijkpunten en toepassingen:
- Koemelkeiwitten (caseïne en wei-eiwit) en eiwit uit kippenei scoren al decennia rond de maximale 1,0 en gelden als referentie-eiwitten waar nieuwe producten mee vergeleken worden.
- Soja-eiwitisolaat haalt eveneens een score dicht bij 1,0, wat soja tot het meest gebruikte plantaardige referentie-eiwit maakt in onderzoek naar vleesvervangers zoals die van Beyond Meat en Impossible Foods, die sinds hun brede introductie vanaf 2016 veel gebruikmaken van soja- en erwteneiwit.
- Tarwegluten (het eiwit in seitan) scoort laag, ongeveer 0,25, vanwege een tekort aan het aminozuur lysine; dit is het klassieke schoolvoorbeeld waarmee docenten voedingswetenschap het principe van het limiterende aminozuur uitleggen.
- Mycoproteïne, het schimmeleiwit waarop het merk Quorn is gebaseerd en dat sinds de jaren tachtig in Europa op de markt is, wordt in voedingswetenschappelijke publicaties regelmatig geëvalueerd met PDCAAS- en later DIAAS-achtige methoden en scoort doorgaans hoger dan de meeste plantaardige eiwitten, dankzij een relatief evenwichtig aminozuurprofiel.
- Eiwit uit precisiefermentatie, zoals het wei-eiwit dat het Amerikaanse bedrijf Perfect Day sinds de late jaren 2010 met gemodificeerde schimmels produceert zonder koe, wordt door de producenten expliciet vergeleken met de PDCAAS van gewoon zuiveleiwit, juist omdat het molecuul identiek is aan het dierlijke origineel.
Bij dit soort nieuwe producten is het belangrijk als lezer alert te blijven: bedrijven communiceren scores soms optimistisch, en niet elke gepubliceerde waarde is even onafhankelijk gecontroleerd. Peer-reviewed vergelijkingen in vaktijdschriften blijven de meest betrouwbare bron.
Hoe ver is de techniek?
PDCAAS zelf is geen nieuwe, in ontwikkeling zijnde technologie maar een sinds 1991 gestandaardiseerde rekenmethode die breed wordt toegepast, onder meer door de Amerikaanse voedsel- en warenautoriteit FDA sinds de jaren negentig voor voedingsetiketten. In die zin is de methode volwassen en stabiel.
Toch is er beweging. De FAO concludeerde in een expertrapport uit 2013 dat PDCAAS wetenschappelijke tekortkomingen heeft en stelde een opvolger voor: de DIAAS, de Digestible Indispensable Amino Acid Score. Het belangrijkste verschil is waar de verteerbaarheid gemeten wordt. PDCAAS kijkt naar wat er in de ontlasting terechtkomt, helemaal aan het eind van het spijsverteringskanaal, waar darmbacteriën de meting kunnen vertekenen. DIAAS meet in plaats daarvan de verteerbaarheid aan het eind van de dunne darm, het zogeheten ileum, wat een zuiverder beeld geeft van wat het lichaam werkelijk opneemt. Daarnaast kapt DIAAS scores niet af op 1,0, waardoor onderlinge verschillen tussen zeer hoogwaardige eiwitten zichtbaar blijven.
De overstap naar DIAAS verloopt geleidelijk. Wetenschappelijke tijdschriften gebruiken de nieuwe methode steeds vaker, maar een groot deel van de bestaande voedingsetiketten, regelgeving en populaire vergelijkingstabellen werkt nog met PDCAAS, mede omdat ileale metingen duurder en bewerkelijker zijn: ze vereisen doorgaans buisjes in de dunne darm van proefdieren of, bij mensen, invasievere technieken. Er bestaat op dit moment geen wereldwijd bindende verplichting om DIAAS te gebruiken, en veel gepubliceerde waarden voor nieuwe eiwitbronnen zoals kweekvlees of eiwit uit fermentatie zijn nog schaars, omdat dat onderzoek arbeidsintensief en kostbaar is. Voor zulke productcategorieën ontbreken vaak onafhankelijk gepubliceerde DIAAS-waarden, en moeten lezers voorzichtig zijn met scores die uitsluitend door de fabrikant zelf worden gepresenteerd.
Wie werken eraan?
De methode is oorspronkelijk ontwikkeld binnen een gezamenlijk traject van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) en de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO), met input van de Universiteit van de Verenigde Naties. Deze VN-organisaties blijven de belangrijkste hoeders van het referentiekader voor eiwitkwaliteit en publiceerden ook het rapport uit 2013 dat DIAAS voorstelde.
In de Verenigde Staten is de Food and Drug Administration (FDA) de instantie die bepaalt hoe eiwitkwaliteitsscores mogen worden gebruikt op voedingsetiketten. In Nederland en breder Europa doet onder meer Wageningen University & Research veel toegepast onderzoek naar eiwitkwaliteit van zowel traditionele als alternatieve eiwitbronnen, vaak in samenwerking met de voedingsmiddelenindustrie.
Op de bedrijfskant zijn het vooral producenten van alternatieve eiwitten die actief laten meten en publiceren: fabrikanten van plantaardige vleesvervangers, bedrijven in precisiefermentatie zoals het eerdergenoemde Perfect Day, en Finse en andere Europese bedrijven die eiwit uit micro-organismen of via gasfermentatie ontwikkelen. Universitaire voedingswetenschappers, vaak verbonden aan landbouw- of diergeneeskundefaculteiten, voeren het onafhankelijke verteerbaarheidsonderzoek uit waarop zowel PDCAAS- als DIAAS-waarden zijn gebaseerd.