BẠN BIẾT GÌ VỀ AXIT AMIN?
Đơn vị cơ bản để tạo thành protein. “Amino” chỉ - NH2 (một loại kiềm) trong “kết cấu axit” chỉ - COOH (gốc cacboxyl, một loại axit) trong kết cấu. Do tất cả axit amin đều có kết cấu hóa học của amino và gốc cacboxyl, cho nên trong cơ thể vừa có thể xảy ra các phản ứng mang tính axit, lại vừa có thể xảy ra các phản ứng mang tính baxơ, nên được gọi là chất lưỡng tính. Hơn 20 loại axit amin tạo thành axit amin có thể dựa vào kết cấu hóa học của chúng mà phân thành axit amin béo, axit amin thơm, axit amin dị vòng axit imino dị vòng.
Axit amin cần thiết và axit amin không cần thiết
Cơ thể con người chỉ khi được cung cấp các loại axit amin thì mới có thể hợp thành được protein. Có những loại axit amin có thể tổng hợp được trong cơ thể, gọi là các “axit amin không cần thiết”, có những loại axit amin không tổng hợp được trong cơ thể, hoặc tốc độ tổng hợp không thể đáp ứng được nhu cầu sinh lí sinh trưởng phát triển bình thường của cơ thể, mà đòi hỏi lấy từ trong thức ăn, gọi là các “axit amin cần thiết”.
Các axit amin không cần thiết tuyệt đối không được hiểu lầm là không cần, mà chỉ vì chúng có thể tổng hợp được trong cơ thể, nếu trong thức ăn có thiếu cũng không quan trọng lắm. Các axit amin cần thiết trong cơ thể bao gồm ispleucine, leucine, valine, lysine, methione, phenylalanine, threonine, tryptophan. Ngoài ra, histidine là loại axit amin cần thiết cho trẻ dưới 1 tuổi. Axit amin không cần thiết bao gồm alanine, arginine, aspartic, cysteine, glutamic, glycine, serine, proline và tyrosine...
Công dụng chủ yếu của axit amin trong cơ thể là tạo thành protein, ngoài ra, có những loại axit amin còn có những đặc tính quan trọng khác. Ví dụ:
1. Lysine: Một trong những loại axit amin cần thiết. Có thể cung cấp thành phần cấu tạo hợp thành cytocilin, cytocilin là chất quan trọng thúc đẩy sự hợp thành các axit béo trong tế bào. Trong phần lớn các loại hạt, hàm lượng lysine tương đối thấp thường ảnh hưởng đến tỉ lệ tận dụng sinh học (tức giá trị dinh dưỡng, protein hạt cốc. Ngoài ra, chất lysine về mặt hóa học có chứa 2 gốc amin, đây là trường hợp duy nhất trong số các axit amin cần thiết. Một gốc amin thừa ra trong đó có thể hoàn nguyên thành gốc alđehit của đường gluco hoặc đường sữa, tạo thành hợp chất đường amino, là loại mà các enzim tiêu hóa không thể phân giil được và cũng không thể hấp thu được. Phản ứng này gọi là phản ứng Melade, xảy ra trong khi tích trữ và tăng nhiệt quá mức đối với thức ăn, sẽ làm cho hàm lượng lysine vốn đã có tương đối ít trong sản phẩm hạt cốc lại càng giảm xuống. Vì vậy, tăng thêm một lượng lysine thích hợp vào trong thức ăn sẽ cải thiện được tình trạng dinh dưỡng của những người sống ở vùng dùng hạt cốc làm lượng thực chính.
2. Tryptophan: Một trong những loại axit amin cần thiết. Một loại chất dẫn truyền thần kinh quan trọng có thể tạo ra trong não người, chất 5 hydroxytryptamine có tác dụng trung hòa adrenalin và noradrenaline, đồng thời cải thiện được thời gian liên tục của giấc ngủ. Khi chất 5 - hydroxytryptamine trong não động vật giảm, sẽ có biểu hiện hành vi không bình thường kể cả mất ngủ,... Ngoài ra, chất 5 - hydroxytryptamine còn có ở trong các tổ chức như tiểu cầu và tế bào niêm mạc ruột,... có tác dụng làm co mạch máu rất mạnh. Con người khi bị thương, trong cơ thể sẽ phóng thích chất 5 – hydroxytryptamine để cầm máu.
3. Phenylalanine và tyrosine: Phenylalanine là loại axit amin cần thiết. Cơ thể có thể chuyển hóa phenylalanine thành tyrosine, nhưng không thể xảy ra phản ứng ngược lại. Trong những cơ thể bình thường, hầu như tất cả các phenylalanine chưa được dùng để hợp thành protein đều sẽ chuyển hóa thành tyrosine. Cho nên, khi tyrosine trong bữa ăn dồi dào thì sẽ tiết kiệm được phenylalanine.
Tyrosine trong cơ thể sẽ chuyển hóa thành noradrenalin và adrenalin do adrenal medlla tiết ra, ngoài ra còn chuyển hóa thành thyroxine do tuyến giáp tiết ra,và chất mẫn triiodo thyronine. Ngoài ra, hắc sắc tố được sinh ra ở da và võng mạc mắt cũng là do tyrosine chuyển hóa thành nhờ tác dụng của các enzim. Những người thiếu phenylalanine decarboxylase do nhân tố di truyền sẽ không thể chuyển hóa phenylalanine thành tyrosine được, và sẽ mắc một loại bệnh khiếm khuyết chuyển hóa bẩm sinh, gọi là chứng phenylketonuria. Bệnh nhân loại này không thể tận dụng được protein trong thức ăn và không thể ăn uống được bình thường.
4. Methionine, cysteine và cystine. Ba loại axit amin có lưu huỳnh này là nguồn chủ yếu của lưu huỳnh trong thức ăn. Lưu huỳnh là chất không thể thiếu trong việc hình thành nên coenzim A và taurine trong cơ thể. Sự chuyển hóa của 3 loại axit amin này có mối quan hệ tương hỗ với nhau, cysteine và cystine có thể chuyển hoán cho nhau trong cơ thể, methionine có thể biến thành cysteine và cystine lại không tự biến thành methionine được, cho nên cysteine và cystine là các loại axit amin không cần thiết, còn methionine là loại axit amin cần thiết. Khi cysteine và cystine được cung cấp trong bữa ăn dồi dào thì sẽ tiết kiệm được sự tiêu hao methionine.
Sự chuyển hóa methionine có liên quan tới rất nhiều quá trình sinh lý quan trọng trong quá trình chuyển hóa, trước tiên hình thành một axit amin cung ứng gốc methyl hoạt tính, đó là S - adenosin methionine (còn gọi là methione hoạt tính). Theo nghiên cứu, trong cơ thể có 50 loại chất hỏi S - adenosin methionine cung cấp gốc methyl, như sự sản sinh các chất adrenalin, cholin, creatine,... đều có liên quan đến việc di chuyển gốc methyl.
5. Isoleucine, leucine và valine: cả 3 loại này đều là các axit amin cần thiết. Trong kết cấu của chúng đều có mạch nhánh (mạch bên hoặc phần nhánh); gọi là các “axit amin mạch nhánh”.
Các axit amin mạch nhánh chủ yếu là các axit amin tiến hành sự oxy hóa ở cơ xương, còn các axit amin khác phần nhiều là oxy hóa ở gan. Trong các trạng thái kích ứng như phẫu thuật, bị thương,... thì sự hợp thành và phân giải protein có một vai trò quan trọng riêng biệt. Các axit amin mạch nhánh có thể làm nguyên liệu để tổng hợp protein cơ bắp, và sẽ bị cơ bắp dùng làm nguồn cung ứng oxy hóa cho các chất là nguồn năng lượng, ngoài ra, người ta còn phát hiện thấy leucine có thể kích thích sự tổng hợp riêng protein, đồng thời khống chế sự phân giải nó, những năm gần đây đã khiến cho rất nhiều học giả phải chú ý tới trong nghiên cứu về dinh dưỡng ngoại khoa và dinh dưỡng cho vận động viên.
6. Glutamic: Là một loại hợp chất có liên quan tới công năng của hệ thần kinh: tiền chất của r - reanal, monosodium glutamade là loại bột ngọt thường dùng.
7. Histidine: Khử cacboxyl (khử - COOH) dưới tác dụng của histidine decarboxylase để hình thành nên histamin. Histamin có tác dụng giãn mạch rất mạnh, đồng thời có liên quan tới rất nhiều phản ứng biến thái và chứng viêm.
Lượng nhu cầu các axit amin cần thiết
Trị số ước lượng về lượng nhu cầu axit amin được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và Tổ chức Nông nghiệp và Lượng thực thế giới (PAO) đưa ra căn cứ theo các tài liệu nghiên cứu khác nhau, xin xem Bảng 1.
BẢNG 1: TRỊ SỐ ƯỚC LƯỢNG VỀ LƯỢNG ĐÒI HỎI CÁC AXIT AMIN CẦN THIẾT (mg/kg cân nặng/ngày)
| Axit amin | Trẻ dưới 1 tuổi | Trẻ 2 tuổi | 10-12 tuổi | Người lớn | Tỉ lệ* |
| Histidine | 28 | ? | ? | (8-12) | (2,9) |
| Isoleucine | 70 | 31 | 30 | 10 | 2,9 |
| Leucine | 161 | 73 | 45 | 14 | 4,0 |
| Lysine | 103 | 64 | 60 | 12 | 3,4 |
| Methionine + Cystine | 58 | 27 | 27 | 13 | 3,7 |
| Phenylalanine + Tyrosine | 125 | 69 | 27 | 14 | 4,0 |
| Threonine | 87 | 37 | 35 | 7 | 2,0 |
| Tryptophan | 17 | 12,5 | 4 | 3,5 | 1,0 |
| Valine | 93 | 38 | 33 | 10 | 2,9 |
| Tổng cộng | 714 | 352 | 261 | 84 | |
Theo FAO/WHO, 1983
* Tính theo người lớn
BẢNG 2: ĐỐI CHIẾU CÁC LOẠI AXIT AMIN CẦN THIẾT
| Axit amin | Gạo | Tỉ lệ đòi hỏi các axit amin cần thiết ở người lớn |
| Hàm lượng (%) | Tỉ lệ |
| Isoleucine | 5,4 | 2,1 | 2,9 |
| Leucine | 9,0 | 5,6* | 4,0 |
| Lysine | 3,8 | 2,4** | 3,4 |
| Methionine + Cystine | 4,1 | 2,7 | 3,7 |
| Phenylalanine + Tyrosine | 4,7 | 2,9*** | 4,0 |
| Threonine | 3,9 | 2,4 | 2,0 |
| Tryptophan | 1,6 | 1,0 | 1,0 |
| Valine | 5,5 | 3,4 | 2,9 |
* Axit amin hạn chế thứ nhất
** Axit amin hạn chế thứ 2
*** Axit amin hạn chế thứ 3.
Mô thức axit amin cần thiết
Lượng nhu cầu về các axit amin cần thiết và tỉ lệ tương hỗ giữa chúng khi trong cơ thể tổng hợp nên protein một cách có hiệu quả nhất. Mô thức này thường lấy lượng nhu cầu về axit amin trong cơ thể làm cơ sở, hoặc lấy hàm lượng và tỉ lệ axit amin cần thiết trong protein thức ăn (như protein trong trứng và sữa) được cơ thể tận dụng hết để làm cơ sở xác định. Thường là lấy một loại axit amin có lượng nhu cầu ít nhất là 1,0 rồi so sánh với các axit amin cần thiết khác để tìm ra tỉ lệ của mỗi loại, chẳng hạn như lấy lượng nhu cầu axit amin cần thiết của người lớn làm ví dụ, thì lượng nhu cầu về tryptophan là ít nhất, lượng nhu cầu mỗi ngày cho mỗi kg cân nặng là 3,5 mg, lượng nhu cầu về isoleucine là 10 mg, vậy tryptophan: isoleucine = 3,5 : 10; nếu tryptophan là 1,0 thì isoleucine là 2,8, cứ dựa vào đây mà suy ra (Bảng 2). Với loại protein hấp thu được trong thức ăn, mô thức sau khi tiêu hóa, hấp thu mà càng tiếp cận được với nhu cầu protein được tổng hợp trong cơ thể thì hiệu suất tận dụng trong cơ thể sẽ càng cao.
Cho nên giá trị dinh dưỡng của protein thức ăn được quyết định bởi mô thức axit amin cần thiết.
Axit amin hạn chế
Chỉ loại axit amin tương đối thiếu hụt khi đối chiếu giữa hàm lượng axit amin cần thiết trong protein thức ăn với mô thức axit amin cần thiết, axit amin thiếu hụt nhất trong đó được gọi là axit amin hạn chế thứ nhất, tiếp đó là axit amin hạn chế thứ hai, thứ ba. Chẳng hạn các loại axit amin hạn chế thứ nhất, thứ hai, thứ ba trong gạo sẽ lần lượt là lysine, methione và phenylalanine (Bảng 2).
