Các acid amin và vai trò dinh dưỡng của chúng
Acid amin là thành phần chính của phân tử protein. Do kết hợp với nhau trong những liên kết khác nhau, chúng tạo thành các phân tử khác nhau về thành phần và tính chất. Giá trị dinh dưỡng của protein được quyết định bởi mối liên quan về số lượng và chất lượng của các acid amin khác nhau trong protein đó. Nhờ q trình tiêu hố protein thức ăn được phân giải thành acid amin. Các acid amin từ ruột vào máu và tới các tổ chức, tại đây chúng được sử dụng để tổng hợp protein đặc hiệu cho cơ thể.
Các acid amin cần thiết và khơng cần thiết được trình bày ởBảng 3.5. Tiêu chuẩn để xác
định giá trị sinh học và vai trò sinh lý của các acid amin là khả năng duy trì sự phát triển súc vật của chúng. Một vài acid amin khi thiếu sẽ làm cho súc vật ngừng lớn, xuống cân mặc dù các thành phần khác của khẩu phần đều đầy đủ. Các acid amin này được gọi là các acid amin cần thiết hay không thể thay thế được vì chúng khơng thể tự tổng hợp trong cơ thể hoặc tổng hợp với tốc độ không thể đáp ứng được nhu cầu của cơ thể mà chúng phải được đưa vào đầy đủ trong đạm thức ăn.
Các acid amin cần thiết và không cần thiết (http://en.wikipedia.org)
Những acid amin khơng cần thiết có thể tổng hợp được trong cơ thể. Do đó khi thiếu chúng trong cơ thể, cơ thể có thể bù trừ sự thiếu hụt đó nhờ các q trình tổng hợp bên trong. Một số acid amin có vị ngọt kiểu đường (alanin, valine). Muối natri của acid glutamic có vị ngọt kiểu đậm được sử dụng làm gia vị.
Giá trị dinh dưỡng một loại protein cao khi thành phần acid amin cần thiết trong đó cân đối và ngược lại. Các loại protein nguồn gốc động vật (thịt, cá, trứng, sữa) có giá trị dinh dưỡng cao, cịn các loại protein thực vật có giá trị dinh dưỡng thấp hơn, nếu biết phối
hợp các nguồn protein thức ăn hợp lý sẽ tạo nên giá trị dinh dưỡng cao của khẩu phần. Ví dụ gạo, ngơ, mì nghèo lysine cịn đậu tương, lạc, vừng hàm lượng lysine cao, khi phối hợp gạo hoặc mì hoặc ngơ với đậu tương, vừng, lạc sẽ tạo nên protein khẩu phần có giá trị dinh dưỡng cao hơn các protein đơn lẻ.
Giá trị sinh học của các acid amin cần thiết
Ngoài 8 acid amin cần thiết phổ biến, arginine và histidine cũng là acid amin cần thiết đối với sự phát triển của trẻ em. Nếu thiếu một trong những acid amin cần thiết sẽ dẫn đến rối loạn cân bằng đạm và rối loạn sử dụng ở tất cả các acid amin cịn lại. Đạm thực vật nhìn chung kém giá trị hơn đạm động vật do thiếu hay hồn tồn khơng có một số các acid amin cần thiết. Vai trị của các acid amin khơng chỉ giới hạn ở sự tham gia của chúng vào tổng hợp đạm cơ thể mà chúng cịn có nhiều chức phận phức tạp và quan trọng khác.
* L-histidine (acid α -amino β -imidasolyl propionic)
Có nhiều trong hemoglobin. Khi thiếu histidine mức hemoglobin trong máu hạ thấp. Histidine có vai trị quan trọng trong sự tạo thành hemoglobin. Khi cần thiết hemoglobin có thể bị phân giải để giải phóng histidine.
Khử carboxyl
Hemoglobin → Histidine → Histamin
Histamin là chất giữ vai trò quan trọng trong việc làm giãn mạch máu. Thiếu hay thừa histidine làm giảm sút các hoạt động có điều kiện.
* L-valine (acid α -amino isovalerianic)
Vai trò sinh lý của valine chưa được biết rõ ràng nhưng các thí nghiệm trên chuột cho thấy khi thiếu valine, chuột ít ăn, rối loạn vận động, tăng cảm giác và chết. Khi bổ sung valine vào, các rối loạn trên sẽ khỏi.
* L-leucine (acid α -amino isocapric)
Những thử nghiệm trên chuột cho thấy nếu thiếu leucine chuột ngừng lớn, xuống cân, có các biến đổi ở thận và giáp trạng.
* L-lysine (acid α , ε diamino propionic)
Lysine là một trong các acid amin quan trọng nhất. Đây là một trong bộ ba acid amin được đăc biệt chú ý khi đánh giá chất lượng dinh dưỡng của khẩu phần (lysine, tryptophan, methionine). Thiếu lysine trong thức ăn dẫn đến rối loạn quá trình tạo máu,
hạ thấp số lượng hồng cầu và hemoglobin. Ngoài ra khi thiếu lysine cân bằng protein bị rối loạn, cơ suy mịn, q trình cốt hố bị rối loạn và có hàng loạt các biến đổi ở gan và phổi.
Lysine có chủ yếu trong fromage, thịt, cá, chứa khoảng 1,5 g lysine/100 g thực phẩm và có nhiều trong sữa và các chế phẩm của sữa, thịt, nhiều nhất trong đạm cơ-miosin và đạm máu-hemoglobin. Lysine hiện diện rất ít trong ngũ cốc.
* L-methionine (acid α -amino ? -methionine n-butyric)
Methionine thuộc loại acid amin chứa lưu huỳnh. Lưu hùynh của methionine bền vững đối với kiềm hơn các acid amin có chứa lưu huỳnh khác (cystine và cysteine). Methionine có vai trị quan trọng trong chuyển hố vật chất, đặc biệt là q trình gắn và trao đổi nhóm methyl trong cơ thể. Methionine là nguồn cung cấp chính các nhóm methyl dễ biến trong cơ thể. Các nhóm methyl được sử dụng để tổng hợp choline, một chất có hoạt tính sinh học cao. Choline cịn là chất tổng hợp mỡ mạnh nhất: ngăn ngừa mỡ hố gan. Ngồi ra cịn có ảnh hưởng cụ thể vào chuyển hố lipid và phosphatid trong gan và giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa và chữa xơ vữa động mạch.. Nguồn methionine tốt nhất là sữa, fromage, lòng trắng trứng. Methionine còn hiện diện trong đậu nành, bột mì, cá thu, thịt gà, bị, thỏ..
* L-threonine (acid α -amino β -oxybutyric)
Thiếu threonine súc vật ngừng lớn, xuống cân và chết.
* L-tryptophan (acid α -amino β -indolepropionicic)
Đây là một trong những acid amin quan trọng nhất mà vai trị của nó liên quan chặt chẽ với tổng hợp tổ chức, các q trình chuyển hố và phát triển. Tryptophan có nhiều trong thịt, sữa, trứng, fromage..Ngồi ra cịn có nhiều trong đạm lúa mì, đậu nành..
* L-phenylalanine (acid α -amino β -phenylpropionic)
Tham gia vào việc tổng hợp tyrosine (là chất tiền thân của adrenalin) và là loại acid amin chính trong việc tạo thành đạm tuyến giáp.
Nhu cầu của các acid amin cần thiết
Theo tổ chức FAO cho thấy khi lượng đạm đầy đủ, chất lượng đạm được quyết định bởi tính cân đối của các acid amin trong đó hơn là số lượng tuyệt đối của các acid amin cần thiết khác nhau. Những tác dụng qua lại giữa các acid amin rất nhiều và phức tạp. Một hỗn hợp khơng cân đối có thể ảnh hưởng xấu về mặt dinh dưỡng ngay cả khi lượng acid amin cần thiết đầy đủ cho một cơ thể bình thường. Nhu cầu tối thiểu của các acid amin cần thiết được trình bày ởBảng 3.6.
Nhu cầu tối thiểu của các acid amin cần thiết của người (Hồng Tích Mịnh và Hà Huy Khơi, 1977)
a. Khi lượng cystine đầy đủ b. Khi lượng tyrosine đầy đủ
Tỷ lệ cân đối giữa các acid amin cần thiết theo F.A.O là:
Tryptophane-1, phenylalanine và threonine-2, methionine + cystine, valine-3, isoleucin và leucine-3,4.
Theo Leverton (1959) khi đánh giá tỷ lệ cân đối của các acid amin cần thiết thì chỉ cần tính theo bộ ba: tryptophane, lysine và acid amin chứa lưu hùynh (methionine + cystine) và tỷ số giữa chúng nên là 1: 3: 3.
Các acid amin không cần thiết
Các acid amin khơng cần thiết (có thể thay thế được) chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần đạm thức ăn. Cơ thể có thể tổng hợp được nhưng quá trình tổng hợp bên trong chỉ đáp ứng được nhu cầu tối thiểu của cơ thể. Do đó cần đưa hợp lý các acid amin này vào thành phần đạm của thức ăn. Các acid amin có thể thay thế bao gồm: alanine, asparagine, acid asparaginic, glycine, glutamin, acid glutamic, oxyprolin, proline, serine, tyrosine, cystine, cysteine.. Acid glutamic tham gia tích cực vào q trình chuyển hố đạm. Một trong những tính chất của nó là góp phần bài xuất các sản phẩm có hại của q trình chuyển hố đạm ra khỏi cơ thể. Vai trò của cystine và tyrosine cũng khơng kém phần quan trọng. Tyrosine và cystine có thể được tổng hợp trong cơ thể:
Phenylalanine → Tyrosine Methionine → Cystine
Tuy nhiên q trình ngược lại khơng thể xảy ra trong cơ thể. 80 - 90% nhu cầu của methionine có thể thoả mãn bằng cystine và 70 - 75% nhu cầu của phenylalanine có thể được thoả mãn bằng tyrosine. Do các acid amin khơng cần thiết có thể được tự tổng hợp trong cơ thể nên việc xác định nhu cầu của chúng rất khó khăn.