必需氨基酸

氨基酸是構成蛋白質的基本單位。 ^[4]  從人體營養角度，可將構成人體蛋白質的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、牛磺酸是早產兒所必需的氨基酸。 ^[3] 

不同氨基酸存在不同的轉運機制以維持不同的濃度梯度。必需氨基酸在細胞內外的梯度比非必需氨基酸低。氨基酸進出細胞的轉運由膜結合蛋白來完成。氨基酸通過膜上載體的轉運機制，不僅存在於腸粘膜細胞上，類似的作用也存在於腎小管細胞、肌肉細胞、脂肪細胞、白細胞、網織紅細胞、成纖維細胞上，對於細胞內聚集氨基酸具有普遍意義。但是，在不同細胞中，載體的性質可能有所差異。 ^[5] 

存在於人體各組織、器官和體液中遊離氨基酸統稱為氨基酸池，在細胞內、外遊離氨基酸池中，不同氨基酸濃度差異很大。鹼性氨基酸（精氨酸和谷氨醯胺）濃度在血漿中很低，但在細胞內（骨骼肌細胞）卻是最高的。 ^[5] 

氨基酸池中的遊離氨基酸除來自於食物外，大部分來自體內蛋白質的分解產物。這些氨基酸少數用於合成體內含氮化合物，主要被用來重新合成人體蛋白質，以達到機體蛋白質的不斷更新和修復。未被利用的的含氮部分則經過代謝轉變成尿素、氨和肌酐等，由尿排出體外，其含碳部分轉化為糖原和脂肪。因此，由尿排出的氮包括食物氮和內源性氮。正常人在細胞外約有氨基酸氮55 mg/L，而在細胞內約有氨基酸氮800 mg/L，但遊離氨基酸氮的總量比蛋白結合狀態的氨基酸氮少，遊離氨基酸總氮量為0.33 g/kg體重，而機體氮量為24 g/kg體重。 ^[5] 

機體內的蛋白質總是處於分解、合成的動態變化之中。不同蛋白質更新率有所不同，蛋白質如果是信號分子類，則其更新率相對較高。反之，結構蛋白（膠原蛋白和心肌纖維蛋白）具有相對長的壽命。機體內存在合成蛋白質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反應進行降解。多數必需氨基酸主要在肝內降解，異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸則主要在肌肉以及腎、腦中降解。氨基酸降解後的產物，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，可為長時間持續運動提供能量。此外，氨基酸降解產物也為其它含氮物質，如谷胱甘肽、肌酐、肌酸、肉鹼、吡啶等提供重要氮源。 ^[5] 

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。其餘的氨基酸為非必需氨基酸，可以通過食物獲取，也可以在體內由其他營養物質合成。半胱氨酸和酪氨酸在體內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] 

賴氨酸結構式為C₆H₁₄N₂O₂，是成年人的8種必需氨基酸之一，可以調節人體代謝平衡，為合成肉鹼提供結構組分，而肉鹼又能促使細胞中脂肪酸合成。賴氨酸還可提高胃液分泌功效，前面增進食慾，促進幼兒生長髮育。賴氨酸能提高鈣的吸收，加速骨骼生長。賴氨酸缺乏，可能出現厭食、營養型貧血、中樞神經受損、發育不良，會引起蛋白質代謝障礙，導致生長障礙。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，在穀類中含量低，是第一限制氨基酸。賴氨酸在人體有重要的生理功能，它是合成大腦神經再生性細胞和核蛋白以及血紅蛋白等重要蛋白質的必需氨基酸，也是目前應用比較廣泛的氨基酸，特別是對嬰幼兒、孕婦的補充有很重要的意義。 ^[6] 

處在發育期的嬰幼兒，由於各個器官均處於生長髮育階段，對於蛋白質的營養要求較高，特別是對質量要求較高，如果賴氨酸缺乏，就會造成蛋白質的嚴重缺乏，影響嬰幼兒的生長髮育，甚至引起智力發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的互補，提倡食品多樣化，特別是與豆類、動物類食品互補。 ^[6] 

結構式C₉H₁₁NO_2，參與消除腎及膀胱功能的損耗。 ^[1] 

結構式C₄H₉NO_3，有轉變某些氨基酸達到平衡的功能。 ^[1] 

結構式C₅H₁₁NO₂S，又稱蛋氨酸，參與組成血紅蛋白、組織與血清，有促進脾臟、胰臟及淋巴代謝的功能。 ^[1]  在人體代謝中，可合成膽鹼和肌酸，膽鹼是一種抗脂肪肝的物質。甲硫氨酸對由砷劑、巴比妥類藥物、四氯化碳等有機物質引起的中毒性肝炎，有治療和保護肝功能作用。 ^[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直接利用的活性甲硫氨酸，D-甲硫氨酸必須轉化為L-甲硫氨酸才能為生物利用。L-甲硫氨酸是人體內生化反應的甲基供體，參與人體內各種甲基化反應，與生物體內符種含硫化合物的代謝密切相關，磷的代謝和腎上腺素、膽鹼和肌酸的合成也與之有關。其所帶的甲基，還可對有毒物或藥物進行甲基化而起到解毒作用。 ^[7] 

美國杜克大學醫學院Jason W. Locasale牽頭的美國聯合研究團隊取得新進展。他們的最新研究探明瞭膳食蛋氨酸影響小鼠癌症模型中的治療、並改變人體新陳代謝。相關論文發表在2019年8月15日出版的《自然》上。研究團隊通過控制和可複製的單碳代謝變化，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，這會影響癌症的預後。 ^[8] 

色氨酸（C₁₁H₁₂N₂O₂）是一種必需氨基酸，它在體內能轉變為許多生理上重要的活性物質，如5-羥色胺及煙酸的前體，5-羥色胺是人體重要的神經遞質。在臨牀上，色氨酸可用於治療支氣管哮喘，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，對於季節性鼻炎、急慢性過敏性結膜炎及春季角膜結膜炎、過敏性濕疹以及食物引起的腸道過敏反應都有較好的療效。 ^[6]  色氨酸可促進胃液及胰液的產生。 ^[1] 

結構式C₅H₁₁NO₂作用於黃體、乳腺及卵巢。 ^[1] 

結構式C₆H₁₃NO_2，作用於平衡異亮氨酸。 ^[1] 

結構式C₆H₁₃NO_2，參與胸腺、脾臟及腦下腺的調節和代謝。 ^[1] 

亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸，在結構上這三種氨基酸都有相同的分支側鏈，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，約佔骨骸肌蛋白質必需氨基酸的35%，是體內主要供能的氨基酸。 ^[6] 

其生理功能如下：

①節省肌肉消耗，減少負氮平衡：由於支鏈氨基酸主要在骨骸肌中進行分解代謝，當機體受到創傷、嚴重感染、燒傷等疾病時，體內代謝處於高分解狀態，特別是肌肉蛋白質大量分解產生支鏈氨基酸作為維持機體能量的主要來源而被大量消耗。血漿出現支鏈氨基酸水平下降，人體逐漸消瘦，這種現象被人們稱作“自我食人肉”現象。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。芳香族氨基酸進入腦組織後能釋放一種抑制性神經遞質，這種神經遞質抑制大腦皮層而出現肝性腦病的肝昏迷。而恰恰是支鏈氨基酸和芳香族氨基酸是由一個載體轉運通過血腦屏障，二者競相與載體結合，當支鏈氨基酸濃度高時，抑制芳香族氨基酸進入腦組織，因此，臨牀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後，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（C₆H₇NO₂）為嬰幼兒生長髮育期間的必需氨基酸。 ^[9] 

如果缺乏這些必需氨基酸，機體就無法順利合成所需的蛋白質。 ^[10]  還可作為蛋白質營養價值劃分的依據。 ^[3] 

動物性食品，如瘦肉、奶、蛋、魚中的蛋白質都含有8種必需氨基酸，數量也比較多，各種氨基酸的比例恰當，生物特性與人體接近，即與人體蛋白質構造很相似，容易被人體消化吸收。

植物性食品中，大豆、燕麥中的蛋白質為優質蛋白質，其餘的如米、面、水果、豆類、蔬菜中的植物蛋白質是非優質蛋白質，其氨基酸組成不夠全面。即使是大豆、燕麥中的優質蛋白質，與蛋、奶、魚、肉中的蛋白質相比，仍然有一定差距。 ^[11] 

日常生活中，大米、白麪、玉米等一系列穀物食品缺乏賴氨酸這種必需氨基酸，不過，穀類的近親——豆類（紅豆、黃豆、芸豆等）含有大量的賴氨酸。當我們把穀類和豆類放在一起吃，穀類短板的氨基酸正好被豆類多餘的氨基酸所補充，形成了營養價值很高的蛋白質組合。因此，對於素食人羣或者需要控制蛋白質攝入量的人羣，穀類和豆類放在一餐中搭配食用，可讓蛋白質價值提升。 ^[12] 

海帶是介於細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。其化學成分主要為：糖類57%，蛋白質8.2%，脂肪0.1%、粗纖維9.8%，無機元素鈣、鐵、錳、鋅、硼、碘、硒、鉀、維生素等。海帶蛋白質中氨基酸種類齊全，比例適當，尤其人體必需的八種氨基酸，其含量十分接近理想蛋白質中必需氨基酸含量模式。 ^[13] 

雞蛋中蛋白質的氨基酸構成更好，其必需氨基酸組成與人體基本相似，生物學價值也是所有食品中的佼佼者。 ^[14] 

蠶蛹含有豐富的蛋白質和多種氨基酸，與豬裏脊肉相當，且沒有過多的飽和脂肪。同時蠶蛹蛋白質中的必需氨基酸種類齊全，比例適宜，易於消化吸收，在人體內利用率較高，是優質的動物蛋白質來源，可製作成氨基酸口服液以及營養強化劑等。 ^[15] 

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，只是相對來説不必完全由食物提供。由於必需氨基酸只能來源於食物，所以食物蛋白質營養價值的高低在很大程度上取決於其中所含必需氨基酸的種類和數量。 ^[17] 

有時在食物來源不足或疾病等特殊狀態下，某些非必需氨基酸也會轉變為必需氨基酸，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分別由甲硫氨酸和苯丙氨酸轉變而成，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併計算。 ^[10] 

是可在動物體內合成，作為營養源不需要從外部補充的氨基酸。非必需氨基酸並非機體不需要，只是因為人體自身能自行合成，或者可由其他氨基酸轉變而來以滿足機體需要，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、穀氨酸、谷氨醯胺、甘氨酸、脯氨酸和絲氨酸。 ^[3] 

通常，機體在蛋白質的代謝過程中，對每種必需氨基酸的需要和利用都處在一定的範圍之內。為了滿足蛋白質合成的要求，各種必需氨基酸之間應有一個適宜的比例。這種必需氨基酸之間相互搭配的比例關係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比值，這一系列的比值就是該種蛋白質的氨基酸模式。 ^[3] 

當食物蛋白質氨基酸模式與人體蛋白質越接近時，必需氨基酸在機體內才能被充分吸收和利用，其營養價值也相對越高，這樣的蛋白質被稱為優質蛋白質優質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製品。 ^[3] 

如果食物蛋白質中一種或幾種必需氨基酸相對含皺較低，導致其他的必需氨基酸在體內不能被充分利用而浪費，造成其蛋白質營養價值降低，這些含量相對較低的必需氨基酸稱限制氨基酸，可按其缺乏嚴重程度依次稱為第一、第二限制氨基酸。 ^[3] 

為了提高植物性蛋白質的營養價值，往往將兩種或兩種以上的食物混合食用，從而達到不同食物間相互補充其必需氨基酸和提高膳食蛋白質的營養價值的目的。這種不同食物間相互補充其必需氨基酸不足的作用叫蛋白質互補作用。如肉類和大豆蛋白可彌補米麪蛋白質中賴氨酸的不足，米麪蛋白可彌補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，賴氨酸是穀類蛋白質的第一限制氨基酸，而甲硫氨酸則是大多數非穀類植物蛋白質的第一限制氨基酸。此外，小麥、燕麥和大米還缺乏蘇氨酸，玉米缺乏色氨酸，並且分別是它們的第二限制氨基酸。因此，在一些焙烤製品，特別是在以穀類為基礎的嬰幼兒食品中常添加適量的賴氨酸予以強化。 ^[3] 

所含必需氨基酸種類齊全，數量充足，相互之問比例也適當，不但能夠維持成人的健康，也能夠促進人體的生長髮育，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] 

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來源時，半完全蛋白質僅能維持生命，但不能促進生長髮育，如小麥、大麥中的麥膠蛋白，其中的限制氨基酸是賴氨酸。 ^[3] 

所含必需氨基酸種類不全，當把這類蛋白質作為膳食中唯一的蛋白來源時，既不能促進生長髮育，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]