Détermination de la cote protéique au moyen de la méthode PDCAAS (indice chimique corrigé de la digestibilité des protéines)

Ce document décrit la méthodologie permettant de déterminer, aux fins du Règlement sur les aliments et drogues, la cote protéique (CP) de certains aliments en utilisant la méthode PDCAAS (indice chimique corrigé de la digestibilité des protéines).

Date de publication : 18 décembre 2024

Table des matières

• 1. Méthode PDCAAS
  • 1.1 Analyse des acides aminés
  • 1.2 Modèle de notation des acides aminés
  • 1.3 Digestibilité des protéines
  • 1.4 Détermination du PDCAAS
  • 1.5 Exemples de calcul du PDCASS d'un mélange
• 2. Calcul de la cote protéique à l'aide du PDCAAS

1. Méthode PDCAAS

Le PDCAAS d'un aliment doit être déterminé à l'aide de la méthodologie décrite ci-dessous. Cette méthodologie est basée sur le rapport intitulé « Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation on Protein Quality Evaluation »^{Note de bas de page 1} avec des ajustements mineurs.

Les étapes clés pour déterminer le PDCAAS sont les suivantes :

1. Analyse de la teneur en acides aminés de l'aliment testé. Cela nécessite l'hydrolyse de la protéine pour libérer les acides aminés, suivie de la séparation et de la quantification des acides aminés.
2. Comparaison des acides aminés de la protéine testée avec un modèle de notation des acides aminés.
3. Correction en fonction de la digestibilité de la protéine.

1.1 Analyse des acides aminés

Pour plus d'information, voir la section 5 du « Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation on Protein Quality Evaluation ».^{Note de bas de page 2}

Procédure pour la détermination des acides aminés

1. Trois hydrolysats, en double exemplaire, sont nécessaires :
   1. Hydrolyse acide des protéines non oxydées pour la détermination de tous les acides aminés requis (c'est-à-dire tous les acides aminés qui font partie du modèle de notation des acides aminés décrit à la section 1.2), à l'exception du tryptophane, de la méthionine et de la cystine.
   2. Hydrolyse acide des protéines oxydées pour la détermination de la méthionine et de la cystine.^{Note de bas de page 3}
   3. Hydrolyse alcaline des protéines non oxydées pour la détermination du tryptophane.
2. L'hydrolyse acide des protéines oxydées et non oxydées doit être effectuée conformément aux protocoles détaillés de Pellett and Young,^{Note de bas de page 4} Mason et al.,^{Note de bas de page 5} AOAC (1984),^{Note de bas de page 6} AOAC (1985)^{Note de bas de page 7} ou Finley.^{Note de bas de page 8} Dans le cas de l'hydrolyse acide des protéines non oxydées, l'oxygène doit être exclu. Des procédures similaires, en ce qui concerne le poids de l'échantillon, le volume de l'acide, la température et la durée de l'hydrolyse, doivent être suivies.
3. L'oxydation des protéines doit être effectuée en utilisant de l'acide performique préparé et utilisé comme l'indiquent Moore,^{Note de bas de page 9} Pellett et Young,^{Note de bas de page 10} Mason et al.^{Note de bas de page 11} ou AOAC (1985).^{Note de bas de page 12} Le rapport de l'acide performique à la protéine dans le cas de ces procédures est compris entre 0,08 et 1,3 ml/mg de protéine brute.
4. L'hydrolyse alcaline doit être effectuée selon l'une des procédures décrites par Slump et Schreuder,^{Note de bas de page 13} Pellett et Young,^{Note de bas de page 14} AOAC (1984),^{Note de bas de page 15} Nielsen et Hurrell,^{Note de bas de page 16} Finley^{Note de bas de page 17} ou Bech-Andersen.^{Note de bas de page 18} Il est recommandé d'utiliser le 5-méthyl-tryptophane ou l'alpha-méthyltryptophane comme étalon interne tout au long de la procédure.
5. Les acides aminés dans les hydrolysats doivent être déterminés par chromatographie classique à échange d'ions (IEC), par chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) utilisant des résines échangeuses de cations et une dérivation post-colonne ou par pré-dérivation suivie d'une HPLC en phase inverse. Dans ce dernier cas, il convient d'utiliser des procédures de dérivatisation et de séparation dont il a été démontré qu'elles donnent pour les aliments des résultats équivalents à la chromatographie classique à échange d'ions (IEC). La méthode du phénylisothiocyanate (PITC) s'est avérée satisfaisante à cet égard.
6. Le tryptophane et les étalons internes 5-méthyl-tryptophane ou alpha-méthyl-tryptophane sont séparés par HPLC en phase inverse et quantifiés par absorption UV ou fluorescence sans dérivation.
7. Les résultats doivent être exprimés en mg d'acide aminé/g d'azote (N) ou être convertis en mg d'acide aminé/g de protéine en utilisant le facteur 6,25. Les résultats pour la thréonine, la sérine, la valine, et l'isoleucine doivent être corrigés pour tenir compte des pertes hydrolytiques par des facteurs basés sur des études d'hydrolyse en tempsréalisées une fois dans chaque laboratoire. La récupération de la méthionine et de la cystine sous forme de méthionine sulfoneet d'acide cystéique, respectivement, doit être déterminée et des facteurs de correction appliqués si nécessaire. Unfacteur de correction pour la perte de tryptophane doit être appliqué si la méthode de l'étalon interne n'est pas utilisée.
8. Dans la mesure du possible, la récupération de l'azote à partir des acides aminés et de l'ammoniac doit être calculée pour vérifier la qualité de l'analyse. Pour la plupart des aliments, la récupération de l'azotedevrait être supérieure à 90 %. Pour les aliments connus pour contenir des quantités significatives d'azote non acide aminé, tels que les levures riches en acides nucléiques, les taux de récupération de l'azote peuvent être compris entre 80 % et 85 %.

Utilisation de données publiées sur les acides aminés

La composition en acides aminés d'un aliment est déterminée à l'aide des méthodes décrites ci-dessus; toutefois, lorsque des données fiables sur la composition en acides aminés existent déjà pour l'aliment, elles peuvent être utilisées pour calculer le PDCAAS. Les données et la source de ces données devrait être conservée par l'intervenant et elle peut être demandée par Santé Canada et l'Agence canadienne d'inspection des aliments (ACIA).

1.2 Modèle de notation des acides aminés

Pour plus d'information, voir la section 6 du « Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation on Protein Quality Evaluation ».^{Note de bas de page 19}

Le modèle de notation des acides aminés proposé en 1985 par la FAO/WHO/UNU^{Note de bas de page 20} dans le cas des enfants d'âge préscolaire doit être utilisé pour évaluer la qualité des protéines alimentaires pour tous les groupes d'âge, à l'exception des bébés. La section 1.4 renferme de plus amples renseignements sur l'utilisation des modèles de notation des acides aminés pour calculer le PDCAAS.

Tableau : Modèle de notation des acides aminés proposé en 1985 par la FAO/WHO/UNU dans le cas des enfants d'âge préscolaire.

Acide aminé	Enfants d'âge préscolaire (2-5 ans) (mg/g de protéines brutes)
Histidine	19
Isoleucine	28
Leucine	66
Lysine	58
Méthionine + Cystine	25
Phénylalanine + Tyrosine	63
Thréonine	34
Tryptophane	11
Valine	35

Adaptation du tableau 7 — Comparison of suggested patterns of amino acid requirements with the composition of high-quality animal proteins de la FAO des Nations unies, 1991^{Note de bas de page 21}

1.3 Digestibilité des protéines

Pour plus d'information, voir la section 7 du « Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation on Protein Quality Evaluation ».^{Note de bas de page 22}

Les indices d'acides aminés doivent être corrigés pour tenir compte de la digestibilité réelle des protéines brutes. Les études du bilan azoté chez l'humain sont idéales pour déterminer la véritable digestibilité des protéines brutes, mais la méthode du bilan chez le rat et la méthode du bilan azoté chez le porc conviennent pour prédire la digestibilité des protéines chez l'humain. Par conséquent, lorsque les études du bilan azoté chez l'humain ne peuvent pas être utilisées, la méthode standardisée de l'équilibre fécal du rat décrite dans la méthode officielle 991.29 de l'AOAC, ^{Note de bas de page 23} ou la méthode du bilan azoté chez le porc décrite par Forsum et al.,^{Note de bas de page 24} est recommandée pour mesurer la digestibilité des protéines.

Utilisation de valeurs de digestibilité établies

Les valeurs de digestibilité établies dans le cas d'aliments bien définis peuvent être extraites d'une base de données publiée en vue de leur utilisation dans le cadre du modèle de notation des acides aminés, en supposant que tous les critères de sécurité et de toxicologie ont été respectés. Si, toutefois, les valeurs de digestibilité ne sont pas encore établies pour l'aliment, ou si l'aliment a subi une technique de transformation qui n'a pas été utilisée sur l'aliment dans la valeur de digestibilité établie, alors la véritable valeur de digestibilité des protéines doit être déterminée pour l'aliment en utilisant les méthodes décrites ci-dessus. Il convient d'être prudent lors de l'utilisation de valeurs établies pour des aliments d'origine végétale contenant des niveaux élevés de facteurs antinutritionnels, car les valeurs de digestibilité varient considérablement en fonction des techniques de transformation.

1.4 Détermination du PDCAAS

Pour plus d'information, voir la section 8 du « Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation on Protein Quality Evaluation ».^{Note de bas de page 25}

Aliments individuels

Pour calculer le PDCAAS, la composition proximale de l'aliment testé doit être analysée, et la composition en acides aminés et la valeur de la digestibilité des protéines de l'aliment testé doivent être obtenues à partir d'une base de données ou d'une autre source fiable, ou être déterminées à l'aide de la méthodologie décrite dans les sections 1.1 et 1.3.

1. Composition proximale : Les teneurs en azote total, en matières grasses, en fibres alimentaires totales et en humidité doivent être déterminées selon les méthodes AOAC appropriées.^{Note de bas de page 26} La teneur en protéines peut alors être calculée en utilisant un facteur de conversion azote-protéines de l'ordre de 6,25. Les aliments à forte teneur en humidité (comme les viandes) doivent être séchés à moins de 10 % avant d'être analysés. De même, les aliments riches en matières grasses (tels que la viande, les noix, le lait entier en poudre, etc.) doivent voir leur teneur en matières grasses réduite à 10 % ou moins par extraction des lipides avant l'analyse.
2. Profil des acides aminés : La composition de l'aliment testé en onze acides aminés qui constituent le modèle de notation des acides aminés (c'est-à-dire les neuf acides aminés essentiels, la cystéine et la tyrosine) doit être déterminée à l'aide des méthodes décrites dans la section 1.1, ou obtenue à partir d'une base de données ou d'une autre source fiable.
3. Indice d'acides aminés : Les rapports d'acides aminés (mg d'un acide aminé essentiel dans 1,0 g de protéine testée/mg du même acide aminé dans 1,0 g de modèle de référence) pour les neuf acides aminés essentiels plus la tyrosine et la cystine doivent être calculés en utilisant le modèle de notation des acides aminés présenté dans la section 1.2. Le rapport le plus faible entre les acides aminés est appelé l'indice d'acides aminés (amino acid score).

   Ainsi, un échantillon de haricots Pinto contenait 30,0, 42,5, 80,4, 69,0, 21,1, 90,5, 43,7, 8,8 et 50,1 mg/g de protéines de histidine, isoleucine, leucine, lysine, méthionine + cystéine, phénylalanine + tyrosine, thréonine, tryptophane et valine, respectivement. Les rapports d'acides aminés respectifs pour l'échantillon de haricots seraient de 1,58, 1,52, 1,22, 1,19, 0,84, 1,44, 1,28, 0,80 et 1,43. Il en résulterait un indice d'acides aminés non corrigé de 0,80, le tryptophane étant le premier acide aminé limitant.

4. Digestibilité des protéines : La digestibilité réelle des protéines pour l'aliment testé doit être déterminée à l'aide de la méthodologie décrite dans la section 1.3, ou obtenue à partir d'une base de données si une valeur est déjà établie pour l'aliment et la technique de transformation.
5. Le PDCAAS de l'aliment testé doit ensuite être calculé en multipliant le rapport d'acides aminés le plus bas par la digestibilité réelle des protéines. Aux fins du calcul de cote protéique, le PDCAAS doit être exprimé sous forme de décimale, 100 % étant indiqué par 1,0. Dans le cas de l'échantillon de haricots Pinto ayant comme plus faible rapport d'acides aminés 0,80 et une digestibilité réelle des protéines de 73 % [comme le montrent McDonough et al.^{Note de bas de page 27}], le PDCAAS serait de 0,80 x 0,73 = 0,58.

   Les PDCAAS supérieurs à 1,00 sont ramenés à 1,00.

Mélanges alimentaires

Dans le cas des mélanges alimentaires, il peut être nécessaire de suivre la procédure complète pour les aliments individuels décrite ci-dessus. Toutefois, lorsque les données relatives à la composition en acides aminés et à la digestibilité des protéines des différents composants sont bien établies et que seules les proportions diffèrent, le PDCAAS peut être calculé. On peut utiliser la procédure de moyenne pondérée décrite dans la section 8 du Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation on Protein Quality Evaluation, ^{Note de bas de page 28} ou la procédure de moyenne pondérée de la teneur en acides aminés digestibles décrite dans la section 6 du « Report of a Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation on Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition ».^{Note de bas de page 29} Des exemples de ces calculs sont fournis dans la section suivante.

1.5 Exemples de calcul du PDCASS d'un mélange

Exemple d'un mélange de blé, de pois chiches et de lait en poudre, en utilisant la procédure pondérée décrite dans le « Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation on Protein Quality Nutrition »^{Note de bas de page 30} Dans ce scénario, des valeurs établies pour la composition en acides aminés et la digestibilité des protéines du blé, des pois chiches et du lait en poudre sont obtenues à partir d'une base de données.

Tableau : Exemple pratique pour calculer le PDCAAS d'un mélange alimentaire en utilisant la procédure pondérée décrite dans le « Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation on Protein Quality Evaluation (1991) ».

		Données analytiques						Quantités dans le mélange
	Poids	Protéines	Lys	AAS*	Thr	Trp	Facteur de digestibilité	Protéines	Protéines digestibles	Lys	AAS*	Thr	Trp
	(g)	(g/100 g)	(mg/g de protéines)					(g)		(mg)
	A	B	C	D	E	F	G	P=(AxB)/100	PxG	PxC	PxD	PxE	PxF
Blé	350	13	25	35	30	11	0,85	45,5	38,675	1138	1593	1365	501
Pois chiches	150	22	70	25	42	13	0,80	33,0	26,4	2310	825	1386	429
Lait en poudre	50	34	80	30	37	12	0,95	17,0	16,15	1360	510	629	204
TOTAUX	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o	95,5	81,225	4808	2928	3380	1134
Teneur en acides aminés (mg/g de protéines)** [Total pour chaque acide aminé/protéines totales]							s/o	s/o	s/o	50,3	30,7	35,4	11,9
Modèle de notation de référence (mg/g de protéines)							s/o	s/o	s/o	58	25	34	11
Indices d'acides aminés pour le mélange. Teneur en acides aminés (mg/g de protéines) divisée par le modèle de référence							s/o	s/o	s/o	0,87	1,23	1,04	1,08
Digestibilité moyenne pondérée des protéines** = protéines digestibles totales (81,225 g)/protéines totales (95,5 g) du mélange.							0,85	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o
Indices d'acides aminés ajustés pour la digestibilité (PDCAAS (0,85 x 0,87)							s/o	s/o	s/o	0,74	s/o	s/o	s/o
*Acides aminés contenant du soufre (méthionine et cystéine) **La teneur en acides aminés et la digestibilité des protéines du mélange alimentaire peuvent être obtenues soit par le biais de calculs utilisant des données disponibles provenant de sources fiables, soit par le biais des résultats de l'analyse du mélange alimentaire selon les méthodes recommandées décrites dans le présent document.

Exemple d'un mélange de blé, de pois chiches et de lait en poudre, en utilisant la procédure de la teneur moyenne pondérée en acides aminés digestibles décrite dans le rapport intitulé Report of a Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation on Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition.^{Note de bas de page 31} Dans ce scénario, des valeurs établies pour la composition en acides aminés et la digestibilité des protéines du blé, des pois chiches et du lait en poudre sont obtenues à partir d'une base de données.

Tableau : Exemple pratique pour calculer le PDCAAS d'un mélange alimentaire en utilisant la procédure de la teneur moyenne pondérée en acides aminés digestibles décrite dans le rapport intitulé « Report of a Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation on Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition (2007) ».

		Données analytiques						Quantités digestibles dans le mélange
	Poids	Protéines	Lys	AAS*	Thr	Trp	Facteur de digestibilité	Protéines	Lys	AAS*	Thr	Trp
	(g)	(g/100 g)	(mg/g de protéines)					(g)	(mg)
	A	B	C	D	E	F	G	P=(AxBxG)/100	PxC	PxD	PxE	PxF
Blé	350	13	25	35	30	11	0,85	38,675	967	1354	1160	425
Pois chiches	150	22	70	25	42	13	0,80	26,4	1848	660	1109	343
Lait en poudre	50	34	80	30	37	12	0,95	16,15	1292	485	598	194
TOTAUX	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o	81,225	4107	2498	2867	962
Teneur en acides aminés (mg/g de protéines)** [Total pour chaque acide aminé/protéine totale]							s/o	s/o	50,6	30,8	35,3	11,8
Modèle de notation de référence (mg/g de protéines)							s/o	s/o	58	25	34	11
Indice d'acides aminés pour le mélange. Teneur en acides aminés (mg/g de protéines) divisée par le modèle de référence							s/o	s/o	0,87	1,23	1,04	1,08
Digestibilité moyenne pondérée des protéines** = protéines digestibles totales (81,225 g)/protéines totales (95,5 g) du mélange.							0,85	s/o	s/o	s/o	s/o	s/o
Indices d'acides aminés ajustés pour la digestibilité (PDCAAS (0,85 x 0,87)							s/o	s/o	0,74	s/o	s/o	s/o
*Acides aminés contenant du soufre (méthionine et cystéine) **La teneur en acides aminés et la digestibilité des protéines du mélange alimentaire peuvent être obtenues soit par le biais de calculs utilisant des données disponibles provenant de sources fiables, soit par le biais des résultats de l'analyse du mélange alimentaire selon les méthodes recommandées décrites dans le présent document.

2. Calcul de la cote protéique à l'aide du PDCAAS

La cote protéique (CP) de l'aliment est calculée en multipliant le PDCAAS de l'aliment^{Note de bas de page 32} par la quantité de protéines (grammes) dans une ration quotidienne normale (RQN)^{Note de bas de page 33} de l'aliment.

CP = PDCAAS pour l'aliment x grammes de protéines dans une RQN de l'aliment

Si, par exemple, un aliment contenant 10 % de protéines (N x 6,25) a un PDCAAS de 1,0 et si la RQN de cet aliment est de 75 grammes, la CP sera calculée comme suit :

CP = 1,0 x 0,1 x 75

CP = 7,5