23氨基酸和必需氨基酸

2.3氨基酸和必需氨基酸
氨基酸（amino acid）是组成蛋白质的基本单位，是分子中具有氨基和羧基的一类含有复合官能团的化合物，具有共同的基本结构。

由于它是羧酸分子上的α碳原子的氢被一个氨基取代的化合物，故又称α氨基酸。

根据氨基酸结构和性质，可以将氨基酸分为：①脂肪族氨基酸: 甘氨酸(Glycine，Gly), 丙氨酸(Alanine，Ala), 缬氨酸(Valine，Val), 亮氨酸(Leucine，Leu), 异亮氨酸(Isoleucine，Ile)。

②含羟基和硫氨基酸：丝氨酸(Serine，Ser), 半胱氨酸 (Cysteine，Cys), 苏氨酸(Threonine，Thr), 蛋氨酸(Methionine，Met)。

③芳香族氨基酸: 苯丙氨酸(Phenylalanine，Phe), 酪氨酸 (Tyrosine， Tyr), 色氨酸(Tryptophan，Trp)。

④酸性氨基酸及其氨基化合物: 天冬氨酸(Aspartic Acid， Asp), 谷氨酸(Glutamic Acid，Glu), 天冬酰胺 (Asparagine，Asn), 谷氨酰胺(Glutamine，Gln)。

⑤碱性氨基酸: 组氨酸(Histidine，His), 赖氨酸(Lysine，Lys), 精氨酸(Arginine，Arg)。

⑥形环氨基酸: 脯氨酸(Proline，Pro)。

根据机体氨基酸的来源，可以将氨基酸分为必需氨基酸、非必需氨基酸和条件必需氨基酸。

2.3.1必需氨基酸与非必需氨基酸
人体对蛋白质的需要实际上是对氨基酸的需要。

自然界一般的蛋白质含有22种氨基酸。

从人体营养角度，可将构成人体蛋白质的22种氨基酸分为必需氨基酸、条件必需氨基酸和非必需氨基酸3类。

必需氨基酸（essential amino acids）是指人体需要但自己不能合成，或者合成的速度不能满足机体需要的氨基酸。

它们必须由食物蛋白质供给，否则就不能维持机体的氮平衡。

非必需氨基酸(nonessential amino acids)并非机体不需要，只是因为体内能自行合成，或者可由其他氨基酸转变而来，可以不必由食物供给。

人体的必需氨基酸通常为9种，即亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和组氨酸。

非必需氨基酸通常有11种。

2.3.2条件必需氨基酸
氨基酸除了必需氨基酸和非必需氨基酸之外还存在着第三类氨基酸，称为“条件必需氨基酸”（conditionally essential amino acids）。

这类氨基酸有两个特点：第一，它们在合成中用其他氨基酸作为碳的前体，并且只限于某些特定的器官，这是与非必需氨基酸在代谢上的重要差别；第二，它们合成的最大速度可能是有限的，并可能受发育和生理病理因素所限制。

例如，半胱氨酸在体内可代替蛋氨酸，因为机体就是利用蛋氨酸来合成半胱氨酸。

同样，由于苯丙氨酸在代谢中参与合成酪氨酸，故酪氨酸亦可代替部分苯丙氨酸。

因此，当膳食中半胱氨酸及酪氨酸的含量丰富时体内即不必耗用蛋氨酸和苯丙氨酸来合成这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量可分别减少30％和50％。

正因为如此，人们将半胱氨酸和酪氨酸称为条件必需氨基酸或半必需氨基酸（semiessential amino acids）。

在计算食物必需氨基酸组成时，常将蛋氨酸和半胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸合并计算。

2.3.3必需氨基酸模式
通常，机体在蛋白质的代谢过程中，对每种必需氨基酸的需要和利用都处在一定的范围之内。

某种氨基酸过多或过少都会影响另一些氨基酸的利用。

所以，为了满足蛋白质合成的要求，各种必需氨基酸之间应有一个适宜的比例。

这种必需氨基酸之间相互搭配的比例关系称为必需氨基酸模式或氨基酸计分模式。

显然，膳食蛋白质中必需氨基酸的模式越接近人体蛋白质的组成就越容易被人体消化、吸收和被机体利用，其营养价值就越高。

其计算方法是将该种蛋白质中的色氨酸含量定为1，再分别计算出其他必需氨基酸的相应比值，这一系列
的比值就是该种蛋白质的氨基酸模式。

2.3.4限制氨基酸
某种食物蛋白质中，其必需氨基酸含量与人体氨基酸需要模式中相应必需氨基酸需要量之比，比例关系相对不足的氨基酸称为限制氨基酸。

缺乏最多的限制氨基酸称第一限制氨基酸，余者类推。

正是这些氨基酸严重影响机体对蛋白质的利用，并且决定蛋白质的质量。

这是因为只要有任何一种必需氨基酸含量不足，转移核糖核酸(tRNA)就不可能及时将所需的各种氨基酸全部转移给核糖体的核糖核酸(rRNA)。

则无论其他氨基酸有多么丰富也不能充分利用。

食物中最主要的限制氨基酸为赖氨酸和蛋氨酸。

前者在谷物植物蛋白质和一些其他植物蛋白质中含量甚少；后者在大豆、花生、牛奶和肉类蛋白质中相对不足。

通常，赖氨酸是谷类蛋白质的第一限制氨基酸。

而蛋氨酸(含硫氨基酸)则是大多数非谷类植物蛋白质的第一限制氨基酸。

正因为如此，在一些焙烤制品，特别是在以谷类为基础的婴幼儿食品中常添加适量的赖氨酸予以强化。

此外，小麦、大麦、燕麦和大米还缺乏苏氨酸，玉米中缺乏色氨酸，并且分别是它们的第二限制氨基酸。

有的还有第三限制氨基酸。