体内で利用できるたんぱく質合成量は、最も不足している必須アミノ酸によって制限されると考えられています。これを必須アミノ酸の「桶の理論」と言います。

　桶の側板はそれぞれ9種類の必須アミノ酸を表しています。桶にためられる水の量は、最も短い板の高さまでしか達しません。同様に、体内でのたんぱく質合成能力も、最も不足している必須アミノ酸の量によって決まります。このとき、必要量に対して最も不足したんぱく質合成の限界を決定してしまう必須アミノ酸を「制限アミノ酸」と呼びます。制限アミノ酸が不足していると、他の必須アミノ酸が十分に存在していてもそれらを有効に利用してたんぱく質を合成することができません。そのため、制限アミノ酸は桶の理論における「最も短い板」に相当します。
　多くの穀類を主食とする食事では、必須アミノ酸の中でもリジンが最も不足しやすいことが知られています。これは、米や小麦などの穀類に含まれるたんぱく質のリジン含量が比較的低いためです。一方で、他の必須アミノ酸は比較的十分に含まれているため、リジンが制限アミノ酸となりやすくなります。例えば、ロイシンやバリンなど他の必須アミノ酸が十分に存在していても、リジンだけが不足している場合、たんぱく質合成はリジンの供給量によって制限されます。余分な他のアミノ酸はリジン不足を補うことができず、エネルギー源として利用されたり、代謝によって分解されたりします。
　桶の理論で表すと、リジンの板が最も短い板となり、桶にためられる水の量、すなわち体内で合成できるたんぱく質の量が決定します。そのため、リジンを補給して最も短い板を高くすることで、初めて他の必須アミノ酸も十分に活用され、たんぱく質合成能力を高めることができます。したがって、効率よくたんぱく質を利用するためには、特定のアミノ酸だけを多く摂取するのではなく、9種類の必須アミノ酸をバランスよく摂取することが重要です。特に穀類中心の食生活では、リジンを豊富に含む大豆製品、魚、肉、卵、乳製品などを組み合わせることでアミノ酸バランスが改善され、たんぱく質の利用効率を高めることができます。リジンが制限アミノ酸となりやすい食事では、リジンの補給が桶全体の容量を増やす最も効果的な方法となります。また豆乳を飲むことは穀類で不足がちなリジンの補給をしやすく、アミノ酸バランスの改善に役立ちます。
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