Protein không chỉ được đánh giá bằng số gam. Một khẩu phần có 20 g protein từ gạo và 20 g protein từ trứng không có giá trị như nhau với cơ thể. Sự khác biệt nằm ở thành phần axit amin thiết yếu, những viên gạch mà cơ thể không tự làm ra được và bắt buộc phải lấy từ thực phẩm.

Axit amin thiết yếu là gì?

Protein được cấu tạo từ 20 loại axit amin phổ biến. Cơ thể người có thể tự tổng hợp một số axit amin từ các chất khác, nhưng có 9 axit amin không thể tự tổng hợp hoặc tổng hợp không đủ, phải được cung cấp từ khẩu phần. Đó là các axit amin thiết yếu:

  1. Histidine
  2. Isoleucine
  3. Leucine
  4. Lysine
  5. Methionine
  6. Phenylalanine
  7. Threonine
  8. Tryptophan
  9. Valine

Isoleucine, leucine, valine có mạch nhánh nên được gọi chung là axit amin chuỗi nhánh (BCAA).

Axit amin bán thiết yếu

Một số axit amin bình thường cơ thể tự tổng hợp được, nhưng trong những điều kiện đặc biệt như trẻ sinh non, bệnh nặng, chấn thương, bỏng, nhu cầu vượt khả năng tổng hợp. Chúng được gọi là axit amin thiết yếu có điều kiện: arginine, cysteine, glutamine, glycine, proline, tyrosine. Cysteine được tạo từ methionine, tyrosine được tạo từ phenylalanine, nên khi đánh giá nhu cầu, người ta thường tính gộp “axit amin chứa lưu huỳnh” (methionine + cysteine) và “axit amin thơm” (phenylalanine + tyrosine).

Nhu cầu axit amin thiết yếu

Báo cáo kỹ thuật của FAO/WHO/UNU năm 2007 đưa ra nhu cầu axit amin thiết yếu cho người trưởng thành, tính theo mg/kg cân nặng/ngày, ví dụ khoảng 39 mg leucine, 30 mg lysine, 15 mg axit amin chứa lưu huỳnh, 4 mg tryptophan. Nhu cầu tính trên mỗi kg cân nặng ở trẻ nhỏ cao hơn nhiều vì cơ thể đang tăng trưởng. Các mẫu nhu cầu này được dùng làm chuẩn tham chiếu để đánh giá chất lượng protein bằng chỉ số PDCAAS và DIAAS.

Axit amin giới hạn

Cơ thể chỉ tổng hợp được protein khi có đủ tất cả các axit amin cần thiết cùng lúc. Axit amin thiết yếu có hàm lượng thấp nhất so với nhu cầu được gọi là axit amin giới hạn; nó quyết định mức độ sử dụng của toàn bộ protein, giống như tấm ván ngắn nhất quyết định lượng nước trong một chiếc thùng gỗ.

  • Ngũ cốc (gạo, lúa mì, ngô): giới hạn về lysine; ngô còn thiếu tryptophan.
  • Đậu đỗ (đậu nành, đậu xanh, đậu đen): giàu lysine nhưng giới hạn về axit amin chứa lưu huỳnh (methionine, cysteine).
  • Gelatin, collagen: thiếu tryptophan, nên có chất lượng protein rất thấp dù hàm lượng protein cao.
  • Protein động vật (trứng, sữa, thịt, cá): thường đủ tất cả axit amin thiết yếu ở tỷ lệ phù hợp.

Bổ sung protein lẫn nhau

Kết hợp các nguồn protein có axit amin giới hạn khác nhau giúp bù trừ cho nhau, nâng chất lượng protein tổng thể. Bữa ăn truyền thống đã vận dụng điều này: cơm với đậu phụ, xôi đậu xanh, bánh mì với bơ đậu phộng, ngô với đậu. Các nghiên cứu cho thấy không nhất thiết phải kết hợp trong cùng một bữa, chỉ cần đa dạng trong ngày. Trong phát triển sản phẩm protein thực vật, nhà sản xuất thường phối trộn protein đậu Hà Lan (giàu lysine) với protein gạo (giàu methionine hơn) để đạt hồ sơ axit amin cân bằng.

Vai trò đặc biệt của một số axit amin thiết yếu

  • Leucine: kích hoạt con đường tín hiệu mTOR, khởi động tổng hợp protein cơ; quan trọng trong dinh dưỡng thể thao và phòng ngừa suy giảm khối cơ ở người cao tuổi. Whey protein giàu leucine.
  • Tryptophan: tiền chất của serotonin, melatonin và niacin (vitamin B3).
  • Lysine: cần cho tăng trưởng, tổng hợp collagen, hấp thu canxi.
  • Methionine: tham gia phản ứng methyl hóa, là nguồn lưu huỳnh.
  • Phenylalanine: người mắc bệnh phenylketon niệu (PKU) không chuyển hóa được phenylalanine, phải ăn chế độ hạn chế nghiêm ngặt; vì vậy sản phẩm chứa aspartame phải ghi cảnh báo có chứa nguồn phenylalanine.

Tổn thất axit amin trong chế biến

  • Lysine có nhóm amin tự do dễ tham gia phản ứng Maillard với đường khử khi gia nhiệt, bảo quản lâu, làm giảm lysine sử dụng được; đáng chú ý ở sữa bột, ngũ cốc ăn sáng, bánh nướng, sản phẩm ép đùn.
  • Xử lý kiềm mạnh có thể tạo lysinoalanine, giảm giá trị dinh dưỡng.
  • Thủy phân axit phá hủy tryptophan.
  • Oxy hóa làm giảm methionine, cysteine.

Ngược lại, gia nhiệt hợp lý giúp biến tính protein, vô hoạt chất ức chế trypsin, tăng độ tiêu hóa.

Ý nghĩa với sản phẩm cho từng nhóm đối tượng

Trẻ nhỏ cần hồ sơ axit amin thiết yếu cao nhất tính theo cân nặng, nên sữa công thức và bột ăn dặm phải dùng protein chất lượng cao hoặc phối trộn hợp lý. Người cao tuổi cần lượng protein và leucine mỗi bữa đủ cao để kích thích tổng hợp cơ, vì khả năng đáp ứng của cơ giảm theo tuổi; nhiều chuyên gia khuyến nghị phân bổ protein đều trong các bữa thay vì dồn vào bữa tối. Với sản phẩm cho người ăn thuần chay, việc công bố “protein hoàn chỉnh” chỉ nên dựa trên kết quả phân tích axit amin và chỉ số chất lượng protein, không dựa vào cảm tính về nguồn nguyên liệu.

Phân tích axit amin

Protein được thủy phân hoàn toàn bằng axit (thường HCl 6 M ở 110 °C trong 24 giờ), sau đó các axit amin được phân tách và định lượng bằng sắc ký trao đổi ion hoặc sắc ký lỏng hiệu năng cao sau tạo dẫn xuất. Tryptophan cần thủy phân kiềm riêng, axit amin chứa lưu huỳnh cần oxy hóa trước.

Câu hỏi thường gặp

Người ăn chay có đủ axit amin thiết yếu? Có, nếu ăn đa dạng ngũ cốc, đậu, hạt, đậu nành và đủ tổng năng lượng. Đậu nành, diêm mạch (quinoa) là các nguồn thực vật có hồ sơ axit amin khá cân bằng.

Có cần uống bổ sung BCAA? Với người ăn đủ protein chất lượng tốt, bổ sung BCAA riêng thường không mang lại thêm lợi ích đáng kể. Tổng lượng protein và axit amin thiết yếu trong khẩu phần quan trọng hơn.

Thuật ngữ liên quan

Đọc thêm: Ngành Công Nghệ Thực Phẩm Là Gì? Tổng Quan A-Z