ความต้องการและการเป็นกรดอะมิโนจำเป็น

กรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีน และมีเพียงบางชนิดเท่านั้นที่ร่างกายมนุษย์สามารถสังเคราะห์ได้ กรดอะมิโนที่ไม่สามารถสังเคราะห์ได้ ซึ่งเรียกว่ากรดอะมิโนจำเป็น (indispensable or essential amino acids) จะต้องได้รับจากอาหาร ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความต้องการกรดอะมิโน ไม่ใช่แค่โปรตีนเพียงอย่างเดียว จึงเป็นตัวกำหนดความเพียงพอทางโภชนาการของอาหารในท้ายที่สุด

Definition

กรดอะมิโนจำเป็น (essential/indispensable) คือกรดอะมิโนที่โครงสร้างคาร์บอนไม่สามารถสังเคราะห์ได้โดยร่างกายมนุษย์ และดังนั้นจึงต้องได้รับจากอาหาร ความต้องการกรดอะมิโนคือปริมาณการบริโภคกรดอะมิโนจำเป็นเหล่านี้ที่จำเป็นต่อการสังเคราะห์โปรตีนและการทำงานของเมตาบอลิซึมในบุคคลที่มีสุขภาพดี

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการจำแนกประเภทของกรดอะมิโนเป็นกรดอะมิโนจำเป็น (indispensable/essential), กรดอะมิโนไม่จำเป็น (dispensable/non-essential) และกรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไข (conditionally indispensable) รวมถึงพื้นฐานและการแสดงออกของความต้องการกรดอะมิโนแต่ละชนิด และวิธีที่รูปแบบกรดอะมิโนเป็นพื้นฐานในการประเมินคุณภาพโปรตีน เนื้อหานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการอ้างอิงและให้ความรู้ และไม่ได้ให้คำแนะนำการบริโภคเฉพาะบุคคลหรือคำแนะนำในการเสริมอาหาร

Core questions

• กรดอะมิโนชนิดใดบ้างที่เป็นกรดอะมิโนจำเป็น และเหตุใดร่างกายจึงไม่สามารถสร้างขึ้นมาเองได้?
• อะไรคือความแตกต่างระหว่างกรดอะมิโนจำเป็น กรดอะมิโนไม่จำเป็น และกรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไข?
• ความต้องการกรดอะมิโนแต่ละชนิดถูกกำหนดและแสดงออกอย่างไร?
• รูปแบบความต้องการกรดอะมิโนเป็นพื้นฐานในการให้คะแนนคุณภาพโปรตีนได้อย่างไร?
• เมื่อใดที่กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นตามปกติจะกลายเป็นกรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไขได้?

Key concepts

• กรดอะมิโนจำเป็น (Indispensable/essential amino acids)
• กรดอะมิโนไม่จำเป็น (Dispensable/non-essential amino acids)
• กรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไข (Conditionally indispensable amino acids)
• รูปแบบความต้องการกรดอะมิโน (Amino acid requirement pattern/scoring pattern)
• กรดอะมิโนจำกัด (Limiting amino acid)
• วิธีการออกซิเดชันของกรดอะมิโนตัวบ่งชี้ (Indicator amino acid oxidation method)

Mechanisms

ร่างกายมนุษย์สามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนบางชนิดจากสารตั้งต้นอื่น ๆ ได้ แต่ขาดวิถีการสร้างโครงสร้างคาร์บอนของกรดอะมิโนจำเป็น (เช่น ไลซีน, เมไทโอนีน, ทรีโอนีน, ทริปโตเฟน และกรดอะมิโนสายโซ่กิ่ง) ซึ่งจะต้องได้รับจากโปรตีนในอาหาร กรดอะมิโนไม่จำเป็นสามารถผลิตได้ภายในร่างกาย ในขณะที่กรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไขจะกลายเป็นความต้องการทางอาหารเมื่อการสังเคราะห์ถูกจำกัดโดยสภาวะทางสรีรวิทยาหรือการจัดหาสารตั้งต้น (wu-2009) ความต้องการกรดอะมิโนจำเป็นแต่ละชนิดประมาณการโดยใช้วิธีการต่าง ๆ รวมถึงสมดุลไนโตรเจนและการศึกษาการออกซิเดชันของกรดอะมิโน จากนั้นแสดงเป็นรูปแบบความต้องการซึ่งใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับคะแนนคุณภาพโปรตีน (faowhounu-2007, iom-2005) กรดอะมิโนที่มีปริมาณน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับรูปแบบนี้คือกรดอะมิโนจำกัด (limiting amino acid) สำหรับโปรตีนที่กำหนด

Clinical relevance

รูปแบบความต้องการกรดอะมิโนเป็นข้อมูลอ้างอิงที่ใช้ในการตัดสินคุณภาพโปรตีนในอาหาร และใช้ในการประเมินอาหารผสมและอาหารจากพืช รวมถึงในการให้ความรู้ด้านโภชนาการเกี่ยวกับโปรตีนเสริม (complementary proteins) (young-pellett-1994, faowhounu-2007) บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการอ้างอิงและให้ความรู้ โดยอธิบายว่าความเป็นกรดอะมิโนจำเป็นและความต้องการถูกกำหนดและวัดได้อย่างไร ไม่ได้แนะนำปริมาณกรดอะมิโนหรืออาหารเสริมเฉพาะสำหรับแต่ละบุคคล

History

การจำแนกกรดอะมิโนเป็นกรดอะมิโนจำเป็นหรือไม่จำเป็นถูกกำหนดขึ้นจากการศึกษาการให้อาหารในมนุษย์และสัตว์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลงานของ William Cumming Rose ที่กำหนดกรดอะมิโนจำเป็นและความต้องการของพวกมัน การประมาณการความต้องการได้รับการปรับปรุงในภายหลังด้วยวิธีการไอโซโทปเสถียรและการออกซิเดชันของกรดอะมิโน และได้รับการรวบรวมโดยการปรึกษาหารือของผู้เชี่ยวชาญ ซึ่งกำหนดรูปแบบอ้างอิงที่ใช้ในการประเมินคุณภาพโปรตีน (faowhounu-2007, iom-2005, wu-2009)

Debates

ความต้องการกรดอะมิโนแต่ละชนิดเป็นที่ทราบแน่ชัดเพียงใด?

การประมาณการที่ได้จากสมดุลไนโตรเจนและวิธีการออกซิเดชันของกรดอะมิโนบางครั้งมีความแตกต่างกัน และรูปแบบอ้างอิงได้รับการปรับปรุงเมื่อวิธีการติดตามสารใหม่ ๆ ช่วยปรับปรุงค่าความต้องการ ดังนั้นตัวเลขที่แน่นอนสำหรับกรดอะมิโนจำเป็นบางชนิดยังคงอยู่ภายใต้การประเมินอย่างต่อเนื่อง

Key figures

• William Cumming Rose
• Vernon Young
• Guoyao Wu
• Peter Pellett

Seminal works

• faowhounu-2007
• wu-2009
• young-pellett-1994

Frequently asked questions

อะไรทำให้กรดอะมิโนเป็นกรดอะมิโนจำเป็น?

กรดอะมิโนเป็นกรดอะมิโนจำเป็น (essential หรือ indispensable) เมื่อร่างกายมนุษย์ไม่สามารถสังเคราะห์โครงสร้างคาร์บอนของมันได้ในอัตราที่เพียงพอต่อความต้องการ ดังนั้นจึงต้องได้รับจากโปรตีนในอาหาร ส่วนกรดอะมิโนที่เหลือเป็นกรดอะมิโนไม่จำเป็นเพราะร่างกายสามารถสร้างขึ้นมาเองได้

กรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไขคืออะไร?

กรดอะมิโนจำเป็นแบบมีเงื่อนไขคือกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นตามปกติ แต่กลายเป็นความต้องการทางอาหารภายใต้สถานการณ์เฉพาะ เช่น วัยเด็ก, การเจ็บป่วย หรือการมีสารตั้งต้นจำกัด เมื่อการสังเคราะห์ของร่างกายไม่สามารถตามทันความต้องการได้