افراد پایبند به رژیم‌های غذایی گیاهخواری و وگانیسم برای دریافت پروتئین مورد نیاز خود باید کمی بیشتر تلاش کنند؛ زیرا حتی جایگزین‌های رایج گوشت معمولاً به اندازه‌ی همتایان حیوانی خود تراکم پروتئینی زیادی ندارند. به عنوان مثال، در هر ۱۰۰ گرم توفو فقط حدود ۸ گرم پروتئین یافت می‌شود، در حالی که ۱۰۰ گرم سینه‌ی مرغ، ۳۱ گرم پروتئین دارد.

کریستی کالهون، مسئول ارتباطات علمی در انجمن علوم گوشت آمریکا می‌گوید گوشت در سطح بیولوژیکی پروتئین بیشتری نسبت به گیاهان دارد؛ زیرا حیوانات و گیاهان نیازهای سلولی متفاوتی دارند که به ساختارهای سلولی متفاوت منجر می‌شود.

کالهون به لایوساینس گفت: «حیوانات پروتئین بیشتری را در بافت‌های خود ذخیره می‌کنند؛ زیرا بدنشان برای پشتیبانی از عملکردهای فعال مثل حرکت عضلات، متابولیسم انرژی و ترمیم سلولی طراحی شده است.» مولکول‌های کلیدی و اساسی که در تمامی عملکردهای بدن حیوانات نقش دارند، مثل آنزیم‌ها و هورمون‌ها در‌واقع پروتئین‌هایی با ساختارهای پیچیده هستند. همچنین سایر پروتئین‌ها نظیر اکتین و میوزین فیبرهای عضلانی را تشکیل می‌دهند و حرکت عضلات را امکان‌پذیر می‌کنند.

کربوهیدرات‌ها هم برای گیاهان و هم برای جانوران انرژی فراهم می‌کنند، اما نمی‌توانند به اندازه‌ی پروتئین‌ها عملکردهای مختلف سلولی را انجام دهند؛ زیرا ساختار مولکولی ساده‌تری دارند. با‌این‌حال، سطح پروتئین همه‌ی داستان را روایت نمی‌کند و درنظرگرفتن نوع پروتئین نیز مهم است. برای انجام این کار، به درک نحوه‌ی عملکرد پروتئین‌ها در سطح مولکولی نیاز داریم.

کینگا بالو، متخصص تغذیه در JM Nutrition، خدمات مشاوره‌ی تغذیه در کانادا، گفت: «می‌توان پروتئین‌ها را به‌عنوان «گردنبند مهره‌ای» تصور کرد که هر مهره از آمینو‌اسیدهای متفاوتی تشکیل شده است.» بدن انسان طیف وسیعی از «گردنبندهای» متشکل از «مهره‌های» مختلف را برای ساخت پروتئین‌های متنوع با عملکردهای گوناگون، به‌هم متصل می‌کند.

پروتئین‌ها از اجزای کوچک‌تری به نام آمینو‌اسید مانند حروف الفبا تشکیل شده‌اند. نحوه‌ی چیدمان این آمینو‌اسیدها پروتئین‌های مختلفی را ایجاد می‌کند که هرکدام عملکرد منحصر‌به‌فرد خود را دارند، مانند اینکه کلمات مختلف بر اساس حروف استفاده‌شده، معانی متفاوتی دارند.

البته پروتئین‌ها فقط زنجیره‌ای از یک رشته‌ی آمینو‌اسید نیستند. ساختار سوم پروتئین زمانی است که زنجیره‌ی پروتئین به شکل سه‌بعدی خاصی تا می‌شود؛ مانند میوگلوبین که پروتئینی با ساختار سوم است. برخی از پروتئین‌ها مانند هموگلوبین حتی پیچیده‌تر هستند و ساختار چهارم دارند. پروتئین‌های دارای ساختار چهارم با دیگر زنجیره‌های پروتئینی تا‌شده، ترکیب می‌شوند تا یک ساختار بزرگ‌تر و چندبخشی را تشکیل دهند.

۲۰ نوع آمینو‌اسید وجود دارد و هر کدام نقش منحصر‌به‌فردی در فرایندهای سلولی مانند ترمیم بافت، انتقال مواد مغذی و عملکرد مغز دارند. بدن می‌تواند ۱۱ مورد از آمینواسیدها را بسازد و ۹ مورد دیگر را که با نام آمینو‌اسید ضروری شناخته می‌شوند، نمی‌تواند به تنهایی تولید کند. انسان باید آمینو‌اسیدهای ضروری را از طریق رژیم غذایی دریافت کند.

پروتئین‌های حیوانی حاوی هر ۹ آمینو‌اسید ضروری هستند، بنابراین به‌عنوان پروتئین‌های کامل طبقه‌بندی می‌شوند. از سوی دیگر، پروتئین‌هایی که از منابع گیاهی به دست می‌آیند اغلب یک یا چند مورد از ۹ آمینو‌اسید ضروری را ندارند که باعث می‌شود پروتئین ناقص نام‌گذاری شوند.

علاوه بر تفاوت در آمینواسید، بدن پروتئین‌های منابع حیوانی و گیاهی را به روش‌های مختلف مدیریت می‌کند. به گفته‌ی کالهون، پروتئین‌های حیوانی، مانند پروتئین‌های موجود در گوشت، دسترسی زیستی بالاتری دارند؛ بدین معنی که بدن انسان می‌تواند پروتئین حیوانی را راحت‌تر تجزیه و جذب کند. درمقابل، از آنجا که پروتئین‌های گیاهی می‌توانند حاوی مواد هضم‌ناشدنی بیشتر مانند فیبر باشند، بدن برای تجزیه‌ی آن‌ها باید کمی بیشتر تلاش کند.

در سال ۱۹۹۳، سازمان غذا و داروی ایالات متحده و سازمان بهداشت جهانی مقیاسی را ایجاد کردند که منابع مختلف پروتئین را براساس ترکیب آمینو‌اسید و دسترسی زیستی کلی آن‌ها می‌سنجید. این مقیاس که «امتیاز آمینو‌اسید اصلاح‌شده با قابلیت هضم پروتئین» یا به اختصار (PDCAAS) نام دارد، به مواد غذایی امتیازی بین صفر تا یک می‌دهد. یک نشان‌دهنده‌ی کیفیت بالای پروتئین و صفر نشان‌دهنده‌ی پایین‌بودن کیفیت است.

تفاوت بین پروتئین‌های گیاهی و حیوانی، مقایسه‌ی آن‌ها را صرفاً بر اساس محتوای کلی پروتئین دشوار می‌کند. همان‌طور که کالهون توضیح می‌دهد، تمرکز بر پروتئین کامل یا ناقص درک کاملی از تأثیر غذا بر سلامت انسان ارائه نمی‌دهد. هرچند پروتئین‌های حیوانی به‌طور کلی دارای سطوح پروتئین بالاتر، اسیدهای آمینه‌ی ضروری بیشتر و دسترسی زیستی بیشتر هستند، در‌نظر‌گرفتن عوامل دیگر هنگام ارزیابی ارزش کلی آن‌ها در یک رژیم غذایی متعادل ضروری است.

برخلاف اینکه پروتئین‌های حیوانی اغلب از نظر کمیت و کیفیت برتری دارند، علم تغذیه نشان داده است که پروتئین‌های گیاهی همچنان می‌توانند کارآمد باشند. با بهبود قابلیت هضم آن‌ها و ترکیب منابع مختلف گیاهی، می‌توان پروتئین‌هایی گیاهی ایجاد کرد که هم کارآمد و هم از نظر تغذیه‌ای مفید باشند.

بالو گفت: «وقتی از رژیم‌های گیاه‌خواری یا وگان صحبت به‌میان می‌آید، افراد این گزینه را دارند که چندین غذای گیاهی حاوی پروتئین‌های ناقص را ترکیب کنند.» این استراتژی به افراد امکان می‌دهد تا دو یا چند پروتئین ناقص را ترکیب کنند تا تمام ۹ آمینو‌اسید ضروری را مصرف کنند. بالو گفت نمونه‌هایی از غذاهای پروتئین ترکیبی گیاهی شامل نان تست سبوس‌دار به‌همراه کره بادام‌زمینی، لوبیا و برنج یا سوپ عدس در کنار نان غلات کامل است.

با‌این‌حال بالو هشدار داد که تنها تمرکز‌کردن روی پروتئین، استراتژی جالبی نیست. او می‌گوید: «بدن ما زمانی عملکرد خوبی دارد که طیف گسترده‌ای از مواد غذایی را به شکل مداوم و در مقادیری که نیاز روزانه را برآورده می‌کند، مصرف کنیم. وقتی ما مقادیر کافی انرژی، کربوهیدرات و چربی مصرف ‌کنیم، پروتئین‌ها در بدنمان مؤثرترین عملکرد را خواهند داشت.»