A qualidade das proteínas está relacionada principalmente com a sua composição em aminoácidos essenciais (i.e., proporção dos aminoácidos essenciais no alimento em relação à sua proporção nas proteínas que são sintetizadas pelo organismo) e digestibilidade. A qualidade das proteínas pode ser expressa por:
- Índice químico - percentagem que o aminoácido limitante (aminoácido essencial presente em menor quantidade na proteína) representa comparativamente à proteína do ovo (referência);
- Valor biológico - representa a fracção de aminoácidos absorvidos que são retidos pelo organismo. Quanto maior for o índice químico, maior o valor biológico.
O valor biológico das proteínas está dependente da composição qualitativa e quantitativa em aminoácidos, e na digestibilidade. De uma forma geral, as proteínas de origem animal têm uma digestibilidade e equilíbrio em aminoácidos essenciais mais próximos da proteína de referência (ovo) do que as proteínas de origem vegetal. Assim, o valor biológico das proteínas de origem animal é superior ao das proteínas de origem vegetal, que frequentemente falham em pelo menos um dos aminoácidos essenciais.
A qualidade nutricional de uma proteína que tenha uma quantidade reduzida de um aminoácido limitante pode ser melhorada, misturando com outra proteína que é rica nesse aminoácido essencial. Por exemplo, a mistura das proteínas dos cereais (quantidade de lisina é muito reduzida e a de metionina é elevada), com as proteínas das leguminosas (quantidade de metionina é muito reduzida e a de lisina é elevada) fornece um nível completo e equilibrado de aminoácidos essenciais.