CHƯƠNG 1. Giới thiệu về protein và axít amin 1. Lịch sử phát hiện ra protein và axít amin [3, 6, 54] Khái niệm protein (protit hay đạm) ngày nay rất quen thuộc với chúng ta, song trước đây chỉ mới đầu thế kỷ thứ 19 người ta vẫn coi protein là một vấn đề bí ẩn và khó hiểu. Quan niệm xưa của Hypocrates cho rằng mọi thức ăn chỉ có một chất dinh dưỡng phổ biến đã tồn tại cho đến thế kỷ 19.
Tuy nhiên vào năm 1816 nhà y học Pháp Franois Magendie (1783-1855) đã chỉ ra rằng các hợp chất chứa nitơ trong thực phẩm là thiết yếu đối với chó và nhà y học Anh William Prout (1785-1850) năm 1834 đã phân biệt được saccarin, chất béo và albumin trong nhóm các chất dinh dưỡng. Nhà hóa học và y học Hà Lan Gerard Mulder (1802-1880) đã dùng thuật từ protein lần đầu tiên vào năm 1839 (từ tiếng Hy Lạp protos nghĩa là đầu tiên) từ đó protein được xem là chất dinh dưỡng quan trọng nhất. Trong thế kỷ 19 phần lớn các axít amin được phân lập và xác định được cấu trúc. Vào năm 1906, nhà hóa sinh Anh F.
Hopkins (1861-1947) đã thấy rằng dùng ngô là nguồn protein duy nhất không thể duy trì sự sống của súc vật thí nghiệm trừ phi được bổ sung thêm tryptophan, điều đó xác định tính thiết yếu của một số axít amin. Phát hiện đó đã mở đường cho rất nhiều công trình xác định giá trị sinh học của protein, chủ yếu bởi các nhà khoa học Mỹ trong khoảng thời gian từ 1890 - 1924 (K. Thomas 1909, Osborn et al. Sau khi 2 axít amin cuối cùng được xác định (methionin vào năm 1922 và threonin vào năm 1935) người ta đã có thể điều chỉnh chất lượng protein dựa vào thành phần các axít amin cần thiết và tiến hành các thực nghiệm xác định nhu cầu các axít amin cho động vật thực nghiệm và người (W.
Phân loại protein [6, 54] Chủng loại protein rất phức tạp, đại đa số các kết cấu hóa học vẫn chưa được làm rõ, chỉ có thể dựa vào mức độ phức tạp về thành phần hóa học của chúng, mà 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com chia ra thành 2 loại là protein đơn thuần và protein kết hợp. Protein đơn thuần là loại protein chỉ có các axít amin hợp thành, còn protein kết hợp là do protein đơn thuần kết hợp với phần không phải protein tạo thành, như các loại liprotein có chứa lipit, hemoglobin có chứa sắc tố, glycoprotein có chứa đường. Nếu dựa theo tính chất lý hóa, protein còn có thể được chia thành 7 loại là anbumin, globulin, prolamin, glutelin, histon, protamin và scleroprotein. Về mặt dinh dưỡng học, thường dựa vào giá trị dinh dưỡng của protein để chia protein thức ăn ra thành: Protein hoàn toàn: Chứa tất cả các loại axít amin cần thiết, số lượng đầy đủ, tỷ lệ thoả đáng, không chỉ có thể duy trì được sức khoẻ của người lớn, mà còn có thể thúc đẩy sự sinh trưởng phát triển của trẻ nhỏ.
Như casein, lecithoprotein trong các loại sữa; ovalbumin trong các loại trứng; anbumin, myoprotein trong các loại thịt; protein trong đậu nành, glutelin trong ngô. Protein nửa hoàn toàn: Có chứa đủ tất cả các loại axít amin cần thiết, nhưng có loại số lượng không đủ, tỷ lệ không hợp lý, có thể duy trì được sự sống, nhưng không thể thúc đẩy sinh trưởng, phát triển, như gliadin trong tiểu mạch, đại mạch. Protein không hoàn toàn: Các loại axít amin cần thiết có chứa trong đó không đầy đủ, vừa không thể duy trì được sự sống lại vừa không thể thúc đẩy được sự sinh trưởng, phát triển. Như protein trong ngô, protein chất keo trong mô liên kết và da thịt động vật, legumin trong đậu Hà Lan,.
Sự tiêu hóa và hấp thu protein [6, 54] Protein phân tử lớn được hấp thu trong ruột, dưới tác dụng của nhiều loại enzim tiêu hóa (như pepsin, tripsin, peptase) phân giải thành peptid ngắn và axít amin trong dạ dày. Sau đó được hấp thu trong ruột non, theo tĩnh mạch chủ vào bên trong gan. Axít amin trong máu có 3 nguồn là từ protein trong thức ăn, từ sự phân giải protein mô và từ sự chuyển hóa hydrat carbon và lipit. Đường đi của axít amin trong máu là: 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hợp thành protein mô.
Hợp thành các protein đặc thù như enzim, hormon, kháng thể,… Sản sinh ra urê, muối amoni và các chất có chứa nitơ khác. Ôxy hóa thành khí carbonic, nước và urê, đồng thời sinh ra năng lượng. Trong tình trạng bình thường tốc độ ra vào của các axít amin trong máu gần như là ngang nhau, cho nên hàm lượng axít amin trong máu của người bình thường là tương đối ổn định. Công dụng sinh lý của protein [6, 54] Chủ yếu có những mặt sau: Cấu thành và bồi bổ các tổ chức của cơ thể Thành phần cấu thành các enzim và các hormon Cấu thành các kháng thể Điều tiết áp lực thẩm thấu Cung cấp năng lượng Thiếu protein sẽ làm cho trẻ nhỏ sinh trưởng, phát triển chậm và không tốt; ở người lớn sẽ gây sút cân, teo cơ, thiếu máu, dễ mệt mỏi, sức đề kháng thấp dễ bị chấn thương, gẫy xương lâu liền, sau khi bị bệnh, phục hồi chậm; thiếu protein nặng sẽ xuất hiện phù nề do dinh dưỡng.
Giá trị dinh dưỡng của protein [6, 54, 68] Hàm lượng và chất lượng của thức ăn, chủ yếu chỉ giá trị protein trong thức ăn đó. Thức ăn có hàm lượng cao, chất lượng tốt thì giá trị dinh dưỡng của protein cao, còn ngược lại sẽ thấp. Giá trị dinh dưỡng của protein thức ăn chủ yếu được quyết định bởi tỷ lệ hấp thu tiêu hóa và tỷ lệ tận dụng nó trong cơ thể; và tỷ lệ tận dụng lại được quyết định bởi sự tạo thành các axít amin cần thiết (chủng loại, số lượng và tỷ lệ của các axít amin cần thiết có trong đó). Khi sự tạo thành axít amin cần thiết tiếp cận được với nhu cầu của cơ thể thì cả tỷ lệ tận dụng và giá trị dinh dưỡng đều cao, còn ngược lại sẽ thấp.
Hàm lượng protein thức ăn có thể xác định được bằng việc đo hàm lượng 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nitơ trong đó. Hàm lượng nitơ trong protein ở thức ăn tương đối ổn định. Nhân lượng tổng nitơ đo được trong thức ăn với 6,25 sẽ có được hàm lượng protein. Tất nhiên, hàm lượng nitơ trong các loại protein thức ăn có hơi chênh lệch nhau một chút.
Tác dụng bổ sung lẫn nhau của protein Khi ăn hỗn hợp 2 loại hoặc 2 loại protein thức ăn trở lên, giữa các loại axít amin trong đó sẽ có sự bổ sung cho nhau, từ đó nâng cao được tác dụng của giá trị dinh dưỡng trong protein thức ăn. Tác dụng bổ sung lẫn nhau này cũng thường được vận dụng trong cuộc sống thường ngày của con người. Giá trị dinh dưỡng trong protein thức ăn cao hay thấp sẽ được quyết định bởi chủng loại, số lượng axít amin tạo thành protein và tỷ lệ tương hỗ giữa chúng. Những loại protein có axít amin đầy đủ, số lượng đầy đủ, tỷ lệ tương hỗ giữ chúng hợp lý, thì giá trị sinh học (tức giá trị dinh dưỡng) sẽ cao.
Nếu biết kết hợp ăn hỗn hợp các protein thức ăn có giá trị sinh học tương đối thấp thì sẽ nâng cao được giá trị sinh học của chúng. Khi ăn thức ăn hỗn hợp để phát huy được tác dụng tương hỗ của các loại protein, thường là phải tuân theo một số nguyên tắc sau: - Thuộc tính sinh học của các loại thức ăn càng xa nhau càng tốt, như khi ăn hỗn hợp các thức ăn từ động vật và thực vật, thì giá trị sinh học của protein sẽ vượt quá sự hỗn hợp giữa các loại thức ăn từ thực vật đơn thuần. - Chủng loại thức ăn phối hợp với nhau càng nhiều càng tốt. - Các loại thức ăn phải ăn cùng đồng thời, bởi vì sau khi một axít amin đơn nhất được hấp thu vào cơ thể, thường cần phải dừng lại trong máu gần 4 tiếng; sau đó đến các cơ quan tổ chức, rồi mới hợp thành protein của các cơ quan tổ chức; và các axít amin mà protein được hợp thành ở các tổ chức cơ quan đòi hỏi phải đến một cách đồng thời thì mới phát huy được tác dụng tương hỗ giữa các axít amin để tạo nên protein của các cơ quan tổ chức.
Lượng cung cấp protein. Hiện nay vẫn chưa có những chứng cứ đầy đủ cho thấy lượng nhu cầu 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com protein chịu sự ảnh hưởng của cường độ lao động, nhưng khi sự hấp thu năng lượng từ bữa ăn tăng lên thì lượng hấp thu protein cũng tăng lên. Lượng cung cấp protein trong bữa ăn hàng ngày do Hiệp hội dinh dưỡng Trung Quốc đề ra được tính toán dựa theo mức năng lượng chiếm 11- 14% tổng năng lượng, trong đó ở trẻ em và thanh thiếu niên là 13 - 14%, để đảm bảo cho nhu cầu sinh trưởng phát triển; ở người lớn là 11 - 12% tức có thể bảo đảm duy trì được chức năng sinh lý bình thường. Việc bổ sung năng lượng của những người lao động chân tay cực nặng chủ yếu là từ thức ăn loại hạt cốc, mức protein chiếm trong đó tương đối thấp, nhưng vẫn có thể đạt được 11% tổng năng lượng.
Nguồn protein [6] Các thức ăn chủ yếu cung cấp protein cho cơ thể có thể là: các loại thịt gia cầm, gia súc và các loại thuỷ sản, hàm lượng protein trong đó thường là 10 - 20%; trong sữa tươi các loại là 1,5 - 3,8%; trong trứng các loại là 11 - 14%; trong đậu khô các loại là 20 - 40% - là loại có hàm lượng protein tương đối cao trong các loại thức ăn từ thực vật; các loại quả cứng như lạc, hồ đào, hạt sen,. cũng chứa 15 - 30% protein; hạt cốc các loại thường chỉ chứa 6 - 10% protein; khoai các loại chiếm 2 - 3% protein. Về việc cung cấp protein trong bữa ăn hiện nay nên xem xét trên cơ sở lương thực mà gia giảm thêm một lượng nhất định protein từ động vật và protein từ đậu các loại. Nếu lượng protein hấp thu mỗi ngày về mặt số lượng đạt tới tiêu chuẩn lượng cần cung cấp, trong đó có trên 30% có nguồn gốc từ protein động vật và đậu các loại thì sẽ có thể đáp ứng được nhu cầu dinh dưỡng một cách rất tốt.
Axít amin thiết yếu và không thiết yếu [6] Cơ thể con người chỉ khi được cung cấp các loại axít amin thì mới có thể hợp thành được protein.