Axit amin thiết yếu

Một axit amin thiết yếu (essential amino acid) hay axit amin không thể thiếu (indispensable amino acid) là những axit amin mà cơ thể không thể tự tổng hợp đầy đủ để đáp ứng nhu cầu của nó, vì vậy cần phải được bổ sung qua chế độ ăn uống. Trong tổng số 21 axit amin phổ biến cho tất cả các dạng sống, có chín loại mà cơ thể con người không thể sản xuất tự nhiên là phenylalanine, valine, threonine, tryptophan, methionine, leucine, isoleucine, lysine, và histidine.

Có sáu axit amin khác được coi là thiết yếu có điều kiện trong chế độ ăn của con người, tức là chúng có thể trở nên cần thiết trong những tình trạng sinh lý hoặc bệnh lý đặc biệt, chẳng hạn như sinh non ở trẻ sơ sinh hoặc trong tình trạng suy dinh dưỡng nghiêm trọng. Các axit amin này bao gồm arginine, cysteine, glycine, glutamine, proline, và tyrosine. Bên cạnh đó, có sáu axit amin không thiết yếu (có thể bỏ qua - dispensable) mà cơ thể có thể tự sản xuất đủ lượng, gồm alanine, axit aspartic, asparagine, axit glutamic, serine, và selenocysteine (được xem là axit amin thứ 21). Pyrrolysine (được coi là axit amin thứ 22) không được cơ thể con người sử dụng, vì vậy nó thuộc loại không thiết yếu.

Axit amin giới hạn là những axit amin thiết yếu có mặt với số lượng ít nhất trong thực phẩm. Khái niệm này rất quan trọng khi tính toán trong thức ăn chăn nuôi (fodder).

Đánh giá mức độ thiết yếu của các axit amin ở người

(*) Pyrrolysine, thường được gọi là 'axit amin thứ 22', không được cơ thể con người sử dụng nên không được đưa vào danh sách này.

Danh sách các axit amin thiết yếu ở người bao gồm isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, valine và histidine. Arginine, cysteine (hay các axit amin chứa lưu huỳnh) và tyrosine (hay các axit amin vòng thơm) là cần thiết cho trẻ sơ sinh và trẻ đang phát triển. Các axit amin thiết yếu không nhất thiết quan trọng hơn các loại khác, mà lý do chúng thiết yếu là vì cơ thể không tự tổng hợp được và phải được cung cấp qua thực phẩm. Bên cạnh đó, arginine, cysteine, glycine, glutamine, proline, serine, tyrosine và asparagine được coi là thiết yếu có điều kiện, tức là chúng không nhất thiết phải có trong khẩu phần ăn bình thường, nhưng lại cần thiết trong trường hợp cơ thể không tổng hợp đủ. Ví dụ, người mắc bệnh phenylceton niệu (PKU) cần hạn chế phenylalanine trong chế độ ăn để tránh chậm phát triển trí tuệ và các vấn đề chuyển hóa khác, vì cơ thể không thể chuyển đổi phenylalanine thành tyrosine và do đó tyrosine trở nên thiết yếu cho bệnh nhân PKU.

Ranh giới giữa axit amin thiết yếu và không thiết yếu có thể không rõ ràng, vì một số axit amin có thể được tổng hợp từ những axit amin khác. Các axit amin chứa lưu huỳnh như methionine và homocysteine có thể chuyển hóa lẫn nhau nhưng cả hai đều không được tổng hợp 'mới' bởi cơ thể, nghĩa là ít nhất một trong hai phải được lấy từ thực phẩm (ví dụ, nếu có methionine, không cần homocysteine, hoặc ngược lại). Cysteine có thể được tổng hợp từ homocysteine nhưng không thể được tổng hợp hoàn toàn từ đầu. Do đó, để đơn giản, các axit amin thường được xếp vào ‘‘nhóm các axit amin cần thiết’’. Ví dụ, nhóm axit amin chứa lưu huỳnh bao gồm methionine, homocysteine và cysteine; nhóm axit amin chứa vòng thơm gồm phenylalanine và tyrosine. Arginine, ornithine và citrulline cũng được coi là một nhóm vì chúng có thể chuyển hóa qua chu trình ure.

Khuyến nghị lượng tiêu thụ hàng ngày

Việc xác định lượng axit amin thiết yếu cần thiết hàng ngày gặp nhiều thách thức và đã được điều chỉnh liên tục trong suốt 20 năm qua. Bảng dưới đây liệt kê lượng axit amin thiết yếu được WHO khuyến nghị cho người trưởng thành.

Lượng axit amin thiết yếu cần thiết cho trẻ em trên 3 tuổi cao hơn từ 10% đến 20% so với người trưởng thành, trong khi đối với trẻ sơ sinh trong năm đầu đời, nhu cầu có thể gấp đến 150%.

Tiêu thụ axit amin thiết yếu

Ribosome trong tế bào eukaryote (sinh vật nhân chuẩn) cần 21 loại axit amin khác nhau để tổng hợp protein. Sự thiếu hụt bất kỳ axit amin nào đều có thể làm hạn chế quá trình này. Tuy nhiên, tế bào eukaryote có khả năng tổng hợp một số axit amin từ các nguồn khác, vì vậy chỉ có một số axit amin nhất định trong tổng hợp protein được xem là thiết yếu. Tính thiết yếu của một axit amin có thể khác nhau tùy thuộc vào loài và giai đoạn phát triển.

Vào đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học phát hiện rằng chuột thí nghiệm không thể sống sót nếu chỉ được cung cấp protein zein từ ngô, nhưng lại sống khỏe khi được cho protein casein từ sữa bò. Phát hiện này đã giúp William Cumming Rose phát hiện ra axit amin thiết yếu threonine. Qua việc kiểm soát chế độ ăn của chuột thí nghiệm, Rose chứng minh rằng mười axit amin thiết yếu đối với chuột là: lysine, tryptophan, histidine, phenylalanine, leucine, isoleucine, methionine, valine, arginine và threonine. Rose cũng xác nhận tám axit amin thiết yếu đối với người trưởng thành và histidine cần thiết cho trẻ sơ sinh. Các nghiên cứu sau này cho thấy histidine cũng quan trọng đối với người trưởng thành.

Do sự khác biệt về dinh dưỡng giữa zein và casein trong chuột thí nghiệm, đã có nhiều nỗ lực để đánh giá 'chất lượng' hay 'giá trị' của các loại protein khác nhau: giá trị sinh học (biological value - BV), hệ số sử dụng protein (net protein utilization - NPU), và chỉ số tiêu hóa protein (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score - PDCAAS). Các chỉ số này rất quan trọng trong ngành công nghiệp chăn nuôi vì sự thiếu hụt một hoặc nhiều axit amin thiết yếu có thể hạn chế sự phát triển của vật nuôi và ảnh hưởng đến hệ số chuyển hóa thức ăn (feed conversion ratio - FCR). Do đó, thức ăn chăn nuôi thường được pha trộn hoặc bổ sung một số axit amin như methionine, lysine, threonine, hoặc tryptophan. Mặc dù protein thực vật có BV thấp hơn so với protein từ trứng hoặc sữa, chúng vẫn cung cấp đầy đủ tất cả axit amin cần thiết cho cơ thể, chỉ cần ăn đa dạng các loại rau để cải thiện BV của protein.

Thiếu hụt các axit amin thiết yếu

William Cumming Rose đã thực hiện các thí nghiệm để khảo sát tác động của chế độ ăn uống đối với cơ thể con người. Các thí nghiệm này được thực hiện trên những sinh viên nam đã tốt nghiệp. Chế độ ăn của từng người bao gồm tinh bột ngô, đường, bơ không chứa đạm, dầu ngô, muối vô cơ, một số vitamin đã biết, 'kẹo' từ chiết xuất gan với tinh dầu bạc hà (để bổ sung các vitamin còn thiếu), và một hỗn hợp các axit amin tinh khiết đã biết. Kết quả được đánh giá dựa trên sự cân bằng nitơ. Rose phát hiện rằng các triệu chứng như lo âu, mệt mỏi, và chóng mặt thay đổi tùy theo mức độ thiếu hụt của các axit amin thiết yếu.

Sự thiếu hụt axit amin thiết yếu khác biệt hoàn toàn so với tình trạng loạn dinh dưỡng do thiếu protein-năng lượng (protein-energy malnutrition), bao gồm thiếu dinh dưỡng khô, hay bệnh marasmus do thiếu ăn và thiếu dinh dưỡng ướt, hay bệnh kwashiorkor do thiếu protein (tuy nhiên, có một số bằng chứng cho thấy sự phân loại này có thể không chính xác vì không có sự khác biệt rõ ràng trong chế độ ăn giữa trẻ em mắc bệnh marasmus và trẻ em mắc bệnh kwashiorkor).

• Giá trị sinh học
• Protein hoàn chỉnh
• Chất dinh dưỡng thiết yếu
• Axit béo thiết yếu

Liên kết ngoài

• Hàm lượng axit amin trong một số thực phẩm chay - Trong bữa ăn, đảm bảo ít nhất một loại thực phẩm có giá trị thấp trong mỗi hàng của cột 'Lượng cần đạt RDA' tại veganhealth.org
• Hồ sơ Axit Amin của Một Số Thức Ăn Thông Dụng Lưu trữ 2005-03-19 tại Wayback Machine của Virginia Tech
• Molecular Expressions: Bộ Sưu Tập Axit Amin - Cung cấp thông tin chi tiết và hình ảnh tinh thể của từng axit amin tại Đại học Florida State
• vProtein Lưu trữ 2012-02-02 tại Wayback Machine - Một công cụ phần mềm trực tuyến để phân tích hồ sơ axit amin thiết yếu của các loại thực phẩm từ thực vật đơn lẻ và kết hợp dựa trên yêu cầu của con người.