افراد پایبند به رژیم‌های غذایی گیاهخواری و وگانیسم برای دریافت پروتئین مورد نیاز خود باید مقداری زیاد تر تلاش کنند؛ چون حتی جانشین‌های رایج گوشت طبق معمولً به اندازه‌ی همتایان حیوانی خود تراکم پروتئینی بسیاری ندارند. به گفتن مثال، در هر ۱۰۰ گرم توفو فقط نزدیک به ۸ گرم پروتئین یافت می‌بشود، 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؛ چون حیوانات و گیاهان نیازهای سلولی متغیری دارند که به ساختارهای سلولی متفاوت منجر می‌بشود.

کالهون به لایوساینس او گفت: «حیوانات پروتئین بیشتری را در بافت‌های خود ذخیره می‌کنند؛ چون بدنشان برای حمایتاز عملکردهای فعال همانند حرکت عضلات، متابولیسم انرژی و ترمیم سلولی طراحی شده است.» مولکول‌های کلیدی و اساسی که در همه عملکردهای بدن حیوانات نقش دارند، همانند آنزیم‌ها و هورمون‌ها در‌واقع پروتئین‌هایی با ساختارهای پیچیده می باشند. این چنین دیگر پروتئین‌ها نظیر اکتین و میوزین فیبرهای عضلانی را راه اندازی خواهند داد و حرکت عضلات را مقدور می‌کنند.

کربوهیدرات‌ها هم برای گیاهان و هم برای جانوران انرژی فراهم می‌کنند، اما نمی توانند به اندازه‌ی پروتئین‌ها عملکردهای گوناگون سلولی را انجام بدهند؛ چون ساختار مولکولی ساده‌تری دارند. با‌این‌حال، سطح پروتئین همه‌ی داستان را روایت نمی‌کند و درنظرگرفتن نوع پروتئین نیز مهم است. برای انجام این کار، به فهمیدن نحوه‌ی کارکرد پروتئین‌ها در سطح مولکولی نیاز داریم.

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

پروتئین‌ها از اجزای کوچک‌تری به نام آمینو‌اسید همانند حروف الفبا راه اندازی شده‌اند. نحوه‌ی چیدمان این آمینو‌اسیدها پروتئین‌های مختلفی را تشکیل می‌کند که هرکدام کارکرد منحصر‌به‌فرد خود را دارند، همانند این که کلمات گوناگون بر پایه حروف منفعت گیری‌شده، معانی متغیری دارند.

یقیناً پروتئین‌ها فقط زنجیره‌ای از یک رشته‌ی آمینو‌اسید نیستند. ساختار سوم پروتئین وقتی است که زنجیره‌ی پروتئین به شکل سه‌بعدی خاصی تا می‌بشود؛ همانند میوگلوبین که پروتئینی با ساختار سوم است. برخی از پروتئین‌ها همانند هموگلوبین حتی پیچیده‌تر می باشند و ساختار چهارم دارند. پروتئین‌های دارای ساختار چهارم با دیگر زنجیره‌های پروتئینی تا‌شده، ترکیب خواهد شد تا یک ساختار بزرگ‌تر و چندبخشی را راه اندازی دهند.

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

پروتئین‌های حیوانی حاوی هر ۹ آمینو‌اسید الزامی می باشند، به این علت به‌گفتن پروتئین‌های کامل طبقه‌بندی خواهد شد. از نظر دیگر، پروتئین‌هایی که از منبع های گیاهی به دست می‌آیند زیاد تر یک یا چند مورد از ۹ آمینو‌اسید الزامی را ندارند که علتمی‌بشود پروتئین ناقص نام‌گذاری شوند.

علاوه بر تفاوت در آمینواسید، بدن پروتئین‌های منبع های حیوانی و گیاهی را به راه حلهای گوناگون مدیریت می‌کند. به حرف های‌ی کالهون، پروتئین‌های حیوانی، همانند پروتئین‌های حاضر 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 زیاد تر همانند فیبر باشند، بدن برای تجزیه‌ی آن‌ها باید مقداری زیاد تر تلاش کند.

در سال ۱۹۹۳، سازمان غذا و داروی ایالات متحده و سازمان بهداشت جهانی مقیاسی را تشکیل کردند که منبع های گوناگون پروتئین را بر پایه 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، قیاس‌ی آن‌ها را فقطً بر پایه محتوای کلی پروتئین دشوار می‌کند. همان گونه که کالهون توضیح می‌دهد، تمرکز بر پروتئین کامل یا ناقص فهمیدن کاملی از تأثیر غذا بر سلامت انسان اراعه نمی‌دهد. هرچند پروتئین‌های حیوانی به‌طور کلی دارای سطوح پروتئین بالاتر، اسیدهای آمینه‌ی الزامی زیاد تر و دسترسی زیستی زیاد تر می باشند، در‌نظر‌گرفتن عوامل دیگر زمان برسی قیمت کلی آن‌ها در یک رژیم غذایی متعادل الزامی است.

برخلاف این که پروتئین‌های حیوانی زیاد تر از نظر کمیت و کیفیت برتری دارند، علم تغذیه نشان داده است که پروتئین‌های گیاهی هم چنان می‌توانند کارآمد باشند. با بهبود قابلیت هضم آن‌ها و ترکیب منبع های گوناگون گیاهی، می‌توان پروتئین‌هایی گیاهی تشکیل کرد که هم کارآمد و هم از نظر تغذیه‌ای سودمند باشند.

بالو او گفت: «هنگامی از رژیم‌های گیاه‌خواری یا وگان سخن بگویید به‌بین 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 همه ۹ آمینو‌اسید الزامی را مصرف کنند. بالو او گفت مثالهایی 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 وقتی کارکرد مساعد دارد که طیف گسترده‌ای از مواد غذایی را به شکل مداوم و در مقادیری که نیاز روزانه را برآورده می‌کند، مصرف کنیم. هنگامی ما مقادیر کافی انرژی، کربوهیدرات و چربی مصرف ‌کنیم، پروتئین‌ها در بدنمان مؤثرترین کارکرد را خواهند داشت.»