蛋白质氨基酸的结构和分类

必需氨基酸的结构和分类见表5-1。

表5-1　必需氨基酸的结构和分类

续　表

非必需氨基酸的结构和分类见表5-2。

表5-2　非必需氨基酸的结构和分类

续　表

从表5-1和表5-2中可以看到，就只有这20种氨基酸是参与生物体内蛋白质合成的。

除了上述的20种氨基酸外，存在于蛋白质中的还有羟脯氨酸，它是一种亚氨基酸（含有的是HN＝或—NH—），但羟脯氨酸仅存在于胶原蛋白（结缔组织）中；此外还有胱氨酸，但它是由半胱氨酸构成的。因此通常就说从蛋白质水解出来的氨基酸只有20种。20种氨基酸中，对动物而言，共有10种氨基酸是自身不能制造的，必须靠外界的食物来补充，它们是：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苏氨酸、组氨酸和精氨酸，并且这其中的前8种，人类也不能自身合成，所以这8种氨基酸被称为必需氨基酸，必须从食物中得到足够的补充。人们常食用的香菇便是一种高蛋白、低脂肪及营养丰富的食品，人体必需的8种氨基酸，香菇内便有7种。图5-3是利用高效液相色谱仪对其进行分析的结果，可以清楚地看到，被分析的香菇内共含有15种氨基酸。

图5-3　香菇中氨基酸的液相色谱分析图

为了补充食品中某些必需氨基酸的不足，一些必需氨基酸也常用作食品的添加剂，如赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸等，动物试验已证明，它们的效果以添加赖氨酸为最好。但是如过量服用，也会出问题，动物实验同样证明，小白鼠过量食用赖氨酸会使肝脏受到损害。

利用半胱氨酸构成胱氨酸在医学上可以防护原子辐射和治疗放射病，就是因为在原子辐射下，半胱氨酸易氧化成胱氨酸，平衡向左边移动（见图5-4），就不会去破坏其他氨基酸，从而保护细胞不受原子辐射的伤害。此外，半胱氨酸还可被用来解河豚鱼毒。

图5-4　胱氨酸和半胱氨酸

必需氨基酸的重要性已无须多说，我们必须从食品中去取得足够的补充以满足身体的需要。而非必需氨基酸由于可在动物体内合成，作为营养并不需要从外部补充。这些氨基酸是由碳水化合物的代谢物或由必需氨基酸来合成碳链，再进一步由氨基转移反应引入氨基后生成的。应该指出，通过食品摄取非必需氨基酸，同样也是对人体生长有利的，这些氨基酸的缺乏同样会导致疾病。下面就对其中的一些再给以简要的介绍。

组氨酸，经脱羧基后会形成组胺（见图5-5），它广泛分布在哺乳动物的组织中，尤其在肥大细胞及有关嗜碱性白细胞内。在中枢神经系统中的某些部位，特别是下丘脑也含有组胺，它存在于突触体内，可能是中枢神经的一种介质。它还可能与外周神经的感觉及传导有密切关系。

图5-5　组氨酸和组胺

值得注意的是，当肥大细胞遇到一种过敏原（或物理、化学的刺激），比如说花粉，肥大细胞就会释放出组胺来，组胺常与蛋白质结合。当组胺与靶细胞上特异受体结合时，就会产生生物效应：使小动脉、小静脉和毛细血管扩张，毛细血管通透性增强。全身性的毛细血管扩张可使血管容量骤增，大量液体自血管内渗出又可使血液容量骤减，结果血压下降，严重者甚至休克。液体从血管内渗出的结果，还会使得皮肤发生不同层次的水肿，导致湿疹、荨麻疹、血管性水肿等病变；也会使得呼吸道黏膜水肿、支气管痉挛，导致呼吸困难；还能使平滑肌痉挛引起腹绞痛、痛经、流产等。

甘氨酸和脯氨酸在人体胶原蛋白质的氨基酸总数中约占到三分之二。在胶原中，每个胶原分子扭曲成稳定的螺旋形状。三个这样的分子以缠绕方式结合，赋予胶原纤维很大的强度。创伤及手术后切口的愈合过程中都需要靠胶原蛋白来填充。

丙氨酸是人体肌肉的重要组成部分，是少数几种可以转化成葡萄糖的氨基酸中的一种。通过丙氨酸和葡萄糖在肌肉和肝脏之间进行氨转运的过程叫做丙氨酸-葡萄糖循环。运动时骨骼肌释放的丙氨酸会进入血液循环，由血输送到肝脏，再经糖的异生作用生成葡萄糖，从而可以维持血糖浓度的稳定。由于人体是将运动肌中糖分解代谢的中间产物丙酮酸转变成为丙氨酸的，这样还可防止肌细胞内丙酮酸浓度升高，可减少乳酸生成，保证糖分解代谢通畅，有利于延缓运动中产生的疲劳。丙氨酸的输送使得氨基酸的氨基能以无毒形式运输到肝脏内解毒，也避免了血氨浓度的升高。

苯丙氨酸在体内主要转变为酪氨酸后再继续分解，一般经转氨基生成苯丙酮酸的量很少，但对于先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷患者，苯丙氨酸不能羟化生成酪氨酸，苯丙酮酸的生成就增多。在血和尿中如出现苯丙酮酸，就会导致智力发育障碍，称为苯丙酮尿症。

酪氨酸是人体组成蛋白质中相当重要的成分。它能合成出神经递质，如左旋多巴、多巴胺以及肾上腺素、甲状腺素等激素。因此，它能用于消除忧郁、焦虑、头痛等症的治疗，也被用来戒除毒瘾和帮助治疗老年痴呆症病患。另外，它还能帮助制造黑色素。也能合成出酪胺。酪胺又叫对羟基苯乙胺，是酪氨酸脱羧后的产物（见图5-6）。多巴胺就是3-羟酪胺，也就是在结构上比酪胺多了一个羟基。

图5-6　酪胺（对羟基苯乙胺）

谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸、天冬氨酸及蛋氨酸等和它们的钠盐以及核苷酸类的衍生物都有鲜味（但后者更鲜，有一种2-呋喃甲硫基肌苷酸甚至比味精要鲜650倍）。为什么部分氨基酸会呈鲜味？有人认为是氨基酸上的带负电荷的基团所造成的，但为什么其他带负电荷基团的分子就没有鲜味呢？因此，这还是一个未能解答的谜。

由氨基酸构成的二肽或三肽也会呈鲜味，这就是肉汤之所以味鲜的缘故。特别是谷氨酸与其他亲水性的氨基酸（甘氨酸、天冬氨酸、丝氨酸等）所形成的肽就呈现鲜味，而与疏水性的氨基酸（如亮氨酸）连接成的肽，不但没有鲜味，反而有苦味。

味精即谷氨酸钠，长期以来作为增鲜剂而广泛用在食品工业和烹调中。谷氨酸本身只有酸味，可是它的钠盐却有着强烈的鲜味。许多天然食物中都含有味精，按100克重量计，番茄含味精140毫克，蘑菇、鱼和鸡肉含44毫克，牛肉含33毫克，母乳含21.6毫克，牛奶含1.9毫克，一个鸡蛋含有13毫克。人的身体本身也产生味精，因为它对大脑代谢很重要。人身上的味精主要存在于骨骼中，此外大约有2.5克是作为产生神经传递素（神经递质）的主要物质而分布在大脑中。味精与胃酸反应后生成谷氨酸，谷氨酸在医学上有护肝（治疗肝性昏迷）和改善神经系统功能的作用。

1866年德国的H.Ritthasen博士在用酸分解小麦面筋蛋白质时，最早发现了味精。然而自1968年开始，关于味精的是非问题却始终争论不休。当时，一位在美国工作的韩国医生致信《新英国医学杂志》，描述了味精导致的“中国餐馆综合征”的症状：恶心、胸闷、头晕、出汗、心跳、脸红等。随后美国的一些研究者也发表了动物试验中大剂量味精带来的种种“副作用”。与此同时，也有一些研究者们公布了一系列研究结果，证明味精是无害的，是一种可放心的食品添加剂。1959年美国官方认可了味精是无害食品添加剂；欧盟也确认味精是最可靠的食品添加剂。但仍有人认为，美国官方的观点是基于那些由味精工业和味精生产厂组织和资助的科研结果而发表的。鉴于两种观点相持不下，世界卫生组织曾作出规定，成人每人每天的味精摄入量为120毫克/千克体重。有些专家还作了提醒：味精不宜过分加热，超过155℃，味精会变为焦谷氨酸钠，其虽毒性不大，但会积聚体内，引起心跳、手颤、失眠等反应。婴幼儿不宜或不宜多食味精，因易在血液中生成谷氨酸锌，从尿液中排出，造成缺锌。

1987年3月，在荷兰海牙召开的第19届联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂法规委员会议上，决定取消对食用味精加以限量的规定。除一周岁以下婴儿外，其他年龄组儿童亦可食用。经调查发现，所谓的“中国餐馆综合征”并非多加味精所致，而是蜡样芽孢杆菌污染饭菜造成。研究报告还证实，味精加热后一般变化不大，加热到210℃时味精会发生吡咯烷酮化，加热到270℃时才分解破坏。所以，以往的说法有误，在一般烹调温度条件下，味精的性能是稳定的，不用担心变质有毒。