釋義
氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位。4從人體營養(yǎng)角度,可將構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸分為必需氨基酸、條件必需氨基酸和非必需氨基酸。3
必需氨基酸是指人體需要但自己不能合成或合成速度不能滿足機(jī)體需要的氨基酸必需氨基酸共有9種,即賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸和組氨酸,其中組氨酸為嬰幼兒所必需。此外,精氨酸、胱氨酸、酪氨酸、?;撬崾窃绠a(chǎn)兒所必需的氨基酸。3
轉(zhuǎn)運(yùn)和分布
不同氨基酸存在不同的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制以維持不同的濃度梯度。必需氨基酸在細(xì)胞內(nèi)外的梯度比非必需氨基酸低。氨基酸進(jìn)出細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)由膜結(jié)合蛋白來完成。氨基酸通過膜上載體的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制,不僅存在于腸粘膜細(xì)胞上,類似的作用也存在于腎小管細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、白細(xì)胞、網(wǎng)織紅細(xì)胞、成纖維細(xì)胞上,對于細(xì)胞內(nèi)聚集氨基酸具有普遍意義。但是,在不同細(xì)胞中,載體的性質(zhì)可能有所差異。5
存在于人體各組織、器官和體液中游離氨基酸統(tǒng)稱為氨基酸池,在細(xì)胞內(nèi)、外游離氨基酸池中,不同氨基酸濃度差異很大。堿性氨基酸(精氨酸和谷氨酰胺)濃度在血漿中很低,但在細(xì)胞內(nèi)(骨骼肌細(xì)胞)卻是最高的。5
氨基酸池中的游離氨基酸除來自于食物外,大部分來自體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物。這些氨基酸少數(shù)用于合成體內(nèi)含氮化合物,主要被用來重新合成人體蛋白質(zhì),以達(dá)到機(jī)體蛋白質(zhì)的不斷更新和修復(fù)。未被利用的的含氮部分則經(jīng)過代謝轉(zhuǎn)變成尿素、氨和肌酐等,由尿排出體外,其含碳部分轉(zhuǎn)化為糖原和脂肪。因此,由尿排出的氮包括食物氮和內(nèi)源性氮。正常人在細(xì)胞外約有氨基酸氮55 mg/L,而在細(xì)胞內(nèi)約有氨基酸氮800 mg/L,但游離氨基酸氮的總量比蛋白結(jié)合狀態(tài)的氨基酸氮少,游離氨基酸總氮量為0.33 g/kg體重,而機(jī)體氮量為24 g/kg體重。5
合成和降解
機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)總是處于分解、合成的動態(tài)變化之中。不同蛋白質(zhì)更新率有所不同,蛋白質(zhì)如果是信號分子類,則其更新率相對較高。反之,結(jié)構(gòu)蛋白(膠原蛋白和心肌纖維蛋白)具有相對長的壽命。機(jī)體內(nèi)存在合成蛋白質(zhì)所需氨基酸的特殊代謝路徑,也存在降解氨基酸的代謝途徑。5
各種氨基酸可按照特定的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行降解。多數(shù)必需氨基酸主要在肝內(nèi)降解,異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸則主要在肌肉以及腎、腦中降解。氨基酸降解后的產(chǎn)物,一方面可以通過糖異生過程,生成葡萄糖,如葡萄糖一丙氨酸循環(huán)的代謝途徑,就是有效的氨基酸糖異生途徑,還有就是通過氨基酸的氧化作用為機(jī)體供能,如支鏈氨基酸(亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸)通過氧化,可為長時間持續(xù)運(yùn)動提供能量。此外,氨基酸降解產(chǎn)物也為其它含氮物質(zhì),如谷胱甘肽、肌酐、肌酸、肉堿、吡啶等提供重要氮源。5
種類作用
成年人必需氨基酸有8種:異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸。組氨酸在嬰幼兒體內(nèi)合成不能滿足需要,所以嬰幼兒(4歲以下)所需的必需氨基酸有9種。其余的氨基酸為非必需氨基酸,可以通過食物獲取,也可以在體內(nèi)由其他營養(yǎng)物質(zhì)合成。半胱氨酸和酪氨酸在體內(nèi)能分別由甲硫氨酸和苯丙氨酸合成,這兩種氨基酸如果在膳食中含量豐富,則有節(jié)省甲硫氨酸與苯丙氨酸兩種必需氨基酸的作用,因此稱其為條件必需氨基酸。4
賴氨酸(Lys)
賴氨酸結(jié)構(gòu)式為C6H14N2O2,是成年人的8種必需氨基酸之一,可以調(diào)節(jié)人體代謝平衡,為合成肉堿提供結(jié)構(gòu)組分,而肉堿又能促使細(xì)胞中脂肪酸合成。賴氨酸還可提高胃液分泌功效,前面增進(jìn)食欲,促進(jìn)幼兒生長發(fā)育。賴氨酸能提高鈣的吸收,加速骨骼生長。賴氨酸缺乏,可能出現(xiàn)厭食、營養(yǎng)型貧血、中樞神經(jīng)受損、發(fā)育不良,會引起蛋白質(zhì)代謝障礙,導(dǎo)致生長障礙。L-賴氨酸具有生理活性,D-賴氨酸無生理活性。賴氨酸是人體必需氨基酸之一,在谷類中含量低,是第一限制氨基酸。賴氨酸在人體有重要的生理功能,它是合成大腦神經(jīng)再生性細(xì)胞和核蛋白以及血紅蛋白等重要蛋白質(zhì)的必需氨基酸,也是目前應(yīng)用比較廣泛的氨基酸,特別是對嬰幼兒、孕婦的補(bǔ)充有很重要的意義。6
處在發(fā)育期的嬰幼兒,由于各個器官均處于生長發(fā)育階段,對于蛋白質(zhì)的營養(yǎng)要求較高,特別是對質(zhì)量要求較高,如果賴氨酸缺乏,就會造成蛋白質(zhì)的嚴(yán)重缺乏,影響嬰幼兒的生長發(fā)育,甚至引起智力發(fā)育障礙以及極易感染各種疾病。避免賴氨酸缺乏的最好辦法就是蛋白質(zhì)的互補(bǔ),提倡食品多樣化,特別是與豆類、動物類食品互補(bǔ)。6
苯丙氨酸(Phe)
結(jié)構(gòu)式C9H11NO2,參與消除腎及膀胱功能的損耗。1
蘇氨酸(Thr)
結(jié)構(gòu)式C4H9NO3,有轉(zhuǎn)變某些氨基酸達(dá)到平衡的功能。1
甲硫氨酸(Met)
結(jié)構(gòu)式C5H11NO2S,又稱蛋氨酸,參與組成血紅蛋白、組織與血清,有促進(jìn)脾臟、胰臟及淋巴代謝的功能。1在人體代謝中,可合成膽堿和肌酸,膽堿是一種抗脂肪肝的物質(zhì)。甲硫氨酸對由砷劑、巴比妥類藥物、四氯化碳等有機(jī)物質(zhì)引起的中毒性肝炎,有治療和保護(hù)肝功能作用。6
甲硫氨酸是人體必需氨基酸之一,是必需氨基酸中唯一含硫氨基酸。L-甲硫氨酸為動物代謝反應(yīng)直接利用的活性甲硫氨酸,D-甲硫氨酸必須轉(zhuǎn)化為L-甲硫氨酸才能為生物利用。L-甲硫氨酸是人體內(nèi)生化反應(yīng)的甲基供體,參與人體內(nèi)各種甲基化反應(yīng),與生物體內(nèi)符種含硫化合物的代謝密切相關(guān),磷的代謝和腎上腺素、膽堿和肌酸的合成也與之有關(guān)。其所帶的甲基,還可對有毒物或藥物進(jìn)行甲基化而起到解毒作用。7
美國杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院Jason W. Locasale牽頭的美國聯(lián)合研究團(tuán)隊取得新進(jìn)展。他們的最新研究探明了膳食蛋氨酸影響小鼠癌癥模型中的治療、并改變?nèi)梭w新陳代謝。相關(guān)論文發(fā)表在2019年8月15日出版的《自然》上。研究團(tuán)隊通過控制和可復(fù)制的單碳代謝變化,證明了飲食限制必需氨基酸甲硫氨酸(俗稱蛋氨酸)減少具有抗衰老和抗致肥胖的特性,這會影響癌癥的預(yù)后。
色氨酸(Trp)
色氨酸(C11H12N2O2)是一種必需氨基酸,它在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)樵S多生理上重要的活性物質(zhì),如5-羥色胺及煙酸的前體,5-羥色胺是人體重要的神經(jīng)遞質(zhì)。在臨床上,色氨酸可用于治療支氣管哮喘,尤其對已確定抗原的青少年哮喘效果較好,對無感染型哮喘也有一定效果。色氨酸還可以抗過敏,對于季節(jié)性鼻炎、急慢性過敏性結(jié)膜炎及春季角膜結(jié)膜炎、過敏性濕疹以及食物引起的腸道過敏反應(yīng)都有較好的療效。6色氨酸可促進(jìn)胃液及胰液的產(chǎn)生。1
纈氨酸(Val)
結(jié)構(gòu)式C5H11NO2作用于黃體、乳腺及卵巢。1
亮氨酸(Leu)
結(jié)構(gòu)式C6H13NO2,作用于平衡異亮氨酸。1
異亮氨酸(Ile)
結(jié)構(gòu)式C6H13NO2,參與胸腺、脾臟及腦下腺的調(diào)節(jié)和代謝。1
亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸,在結(jié)構(gòu)上這三種氨基酸都有相同的分支側(cè)鏈,故稱為支鏈氨基酸。支鏈氨基酸是唯一在肝外代謝的氨基酸,主要在骨骼肌,約占骨骸肌蛋白質(zhì)必需氨基酸的35%,是體內(nèi)主要供能的氨基酸。6
其生理功能如下:
①節(jié)省肌肉消耗,減少負(fù)氮平衡:由于支鏈氨基酸主要在骨骸肌中進(jìn)行分解代謝,當(dāng)機(jī)體受到創(chuàng)傷、嚴(yán)重感染、燒傷等疾病時,體內(nèi)代謝處于高分解狀態(tài),特別是肌肉蛋白質(zhì)大量分解產(chǎn)生支鏈氨基酸作為維持機(jī)體能量的主要來源而被大量消耗。血漿出現(xiàn)支鏈氨基酸水平下降,人體逐漸消瘦,這種現(xiàn)象被人們稱作“自我食人肉”現(xiàn)象。因此,對類似上述高分解代謝的疾病要在給予高能量的同時,注意支鏈氨基酸的補(bǔ)充。6
②對肝性腦病的治療:肝硬化或肝性腦病的病人在氨基酸代謝方面的特點(diǎn)是血漿支鏈氨基酸含量下降,芳香族氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酸)含量升高。芳香族氨基酸進(jìn)入腦組織后能釋放一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì),這種神經(jīng)遞質(zhì)抑制大腦皮層而出現(xiàn)肝性腦病的肝昏迷。而恰恰是支鏈氨基酸和芳香族氨基酸是由一個載體轉(zhuǎn)運(yùn)通過血腦屏障,二者競相與載體結(jié)合,當(dāng)支鏈氨基酸濃度高時,抑制芳香族氨基酸進(jìn)入腦組織,因此,臨床上用支鏈氨基酸治療肝昏迷。人們常常用支鏈氨基酸與芳香族氨基酸的比值來衡量,正常人的比值是3.0-3.5,而肝硬化伴肝昏迷患者常常降低到1.5以下。在給予病人支鏈氨基酸后,肝昏迷很快緩解,這是其他抗昏迷藥物不可能辦到的。6
組氨酸(His)
組氨酸(C6H7NO2)為嬰幼兒生長發(fā)育期間的必需氨基酸。9
主要價值
如果缺乏這些必需氨基酸,機(jī)體就無法順利合成所需的蛋白質(zhì)。10還可作為蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值劃分的依據(jù)。3
攝入指南
食物來源
動物性食品,如瘦肉、奶、蛋、魚中的蛋白質(zhì)都含有8種必需氨基酸,數(shù)量也比較多,各種氨基酸的比例恰當(dāng),生物特性與人體接近,即與人體蛋白質(zhì)構(gòu)造很相似,容易被人體消化吸收。
植物性食品中,大豆、燕麥中的蛋白質(zhì)為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),其余的如米、面、水果、豆類、蔬菜中的植物蛋白質(zhì)是非優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),其氨基酸組成不夠全面。即使是大豆、燕麥中的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),與蛋、奶、魚、肉中的蛋白質(zhì)相比,仍然有一定差距。
日常生活中,大米、白面、玉米等一系列谷物食品缺乏賴氨酸這種必需氨基酸,不過,谷類的近親——豆類(紅豆、黃豆、蕓豆等)含有大量的賴氨酸。當(dāng)我們把谷類和豆類放在一起吃,谷類短板的氨基酸正好被豆類多余的氨基酸所補(bǔ)充,形成了營養(yǎng)價值很高的蛋白質(zhì)組合。因此,對于素食人群或者需要控制蛋白質(zhì)攝入量的人群,谷類和豆類放在一餐中搭配食用,可讓蛋白質(zhì)價值提升。
代表食物
海帶是介于細(xì)菌和高等植物之間的褐藻類低等植物。藻體為長條扁平葉狀體,褐綠色。其化學(xué)成分主要為:糖類57%,蛋白質(zhì)8.2%,脂肪0.1%、粗纖維9.8%,無機(jī)元素鈣、鐵、錳、鋅、硼、碘、硒、鉀、維生素等。海帶蛋白質(zhì)中氨基酸種類齊全,比例適當(dāng),尤其人體必需的八種氨基酸,其含量十分接近理想蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量模式。
雞蛋中蛋白質(zhì)的氨基酸構(gòu)成更好,其必需氨基酸組成與人體基本相似,生物學(xué)價值也是所有食品中的佼佼者。
蠶蛹含有豐富的蛋白質(zhì)和多種氨基酸,與豬里脊肉相當(dāng),且沒有過多的飽和脂肪。同時蠶蛹蛋白質(zhì)中的必需氨基酸種類齊全,比例適宜,易于消化吸收,在人體內(nèi)利用率較高,是優(yōu)質(zhì)的動物蛋白質(zhì)來源,可制作成氨基酸口服液以及營養(yǎng)強(qiáng)化劑等。
注意事項(xiàng)
每種氨基酸都具有重要的生理功能,只有全面均衡地攝取,才能維持人體正常的生命活動。16
非必需氨基酸也是人體健康需要的氨基酸,只是相對來說不必完全由食物提供。由于必需氨基酸只能來源于食物,所以食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的高低在很大程度上取決于其中所含必需氨基酸的種類和數(shù)量。17
相關(guān)概念
條件必需氨基酸
有時在食物來源不足或疾病等特殊狀態(tài)下,某些非必需氨基酸也會轉(zhuǎn)變?yōu)楸匦璋被?,這些氨基酸稱為條件必需氨基酸(CEAA)或半必需氨基酸(SEAA),如半胱氨酸和酪氨酸在人體內(nèi)分別由甲硫氨酸和苯丙氨酸轉(zhuǎn)變而成,岡此在計算必需氨基酸含量時,常把甲硫氨酸和半胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸合并計算。10
非必需氨基酸
是可在動物體內(nèi)合成,作為營養(yǎng)源不需要從外部補(bǔ)充的氨基酸。非必需氨基酸并非機(jī)體不需要,只是因?yàn)槿梭w自身能自行合成,或者可由其他氨基酸轉(zhuǎn)變而來以滿足機(jī)體需要,可以不必由食物供給。非必需氨基酸通常有9種,包括丙氨酸、精氨酸、天門冬氨酸、天門冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、脯氨酸和絲氨酸。3
必需氨基酸模式
通常,機(jī)體在蛋白質(zhì)的代謝過程中,對每種必需氨基酸的需要和利用都處在一定的范圍之內(nèi)。為了滿足蛋白質(zhì)合成的要求,各種必需氨基酸之間應(yīng)有一個適宜的比例。這種必需氨基酸之間相互搭配的比例關(guān)系稱為必需氨基酸模式或氨基酸計分模式。3
必需氨基酸模式的計算方法是將該種蛋白質(zhì)中的色氨酸含量定為1,再分別計算出其他必需氨基酸的相應(yīng)比值,這一系列的比值就是該種蛋白質(zhì)的氨基酸模式。3
當(dāng)食物蛋白質(zhì)氨基酸模式與人體蛋白質(zhì)越接近時,必需氨基酸在機(jī)體內(nèi)才能被充分吸收和利用,其營養(yǎng)價值也相對越高,這樣的蛋白質(zhì)被稱為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)優(yōu)質(zhì)蛋白的主要食物來源是雞蛋、奶、肉、魚等動物性食品和大豆及其制品。3
限制氨基酸
如果食物蛋白質(zhì)中一種或幾種必需氨基酸相對含皺較低,導(dǎo)致其他的必需氨基酸在體內(nèi)不能被充分利用而浪費(fèi),造成其蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值降低,這些含量相對較低的必需氨基酸稱限制氨基酸,可按其缺乏嚴(yán)重程度依次稱為第一、第二限制氨基酸。3
蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用
為了提高植物性蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值,往往將兩種或兩種以上的食物混合食用,從而達(dá)到不同食物間相互補(bǔ)充其必需氨基酸和提高膳食蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值的目的。這種不同食物間相互補(bǔ)充其必需氨基酸不足的作用叫蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用。如肉類和大豆蛋白可彌補(bǔ)米面蛋白質(zhì)中賴氨酸的不足,米面蛋白可彌補(bǔ)豆類食品中甲硫氨酸的不足。3
賴氨酸和甲硫氨酸是食物中主要的限制氨基酸。通常,賴氨酸是谷類蛋白質(zhì)的第一限制氨基酸,而甲硫氨酸則是大多數(shù)非谷類植物蛋白質(zhì)的第一限制氨基酸。此外,小麥、燕麥和大米還缺乏蘇氨酸,玉米缺乏色氨酸,并且分別是它們的第二限制氨基酸。因此,在一些焙烤制品,特別是在以谷類為基礎(chǔ)的嬰幼兒食品中常添加適量的賴氨酸予以強(qiáng)化。3
完全蛋白質(zhì)
所含必需氨基酸種類齊全,數(shù)量充足,相互之問比例也適當(dāng),不但能夠維持成人的健康,也能夠促進(jìn)人體的生長發(fā)育,如乳中的酪蛋白、蛋類中的卵白蛋白、大豆球蛋白、小麥中的麥符蛋白等。3
半完全蛋白質(zhì)
所含各種必需氨基酸種類齊全,但各種氨基酸含量多少不勻,互相之間比例不合適。在膳食中作為唯一的蛋白質(zhì)來源時,半完全蛋白質(zhì)僅能維持生命,但不能促進(jìn)生長發(fā)育,如小麥、大麥中的麥膠蛋白,其中的限制氨基酸是賴氨酸。3
不完全蛋白質(zhì)
所含必需氨基酸種類不全,當(dāng)把這類蛋白質(zhì)作為膳食中唯一的蛋白來源時,既不能促進(jìn)生長發(fā)育,也不能維持生命,如玉米中的玉米膠蛋白和豌豆中的豆球蛋白等。3