L-Valin

Danh pháp

Tên chung quốc tế

L-Valine

Tên danh pháp theo IUPAC

(2S)-2-amino-3-methylbutanoic acid

Mã UNII

HG18B9YRS7

Mã CAS

72-18-4

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

C5H11NO2

Phân tử lượng

117.15 g/mol

Cấu trúc phân tử

L-valine là L-enantome của valine. Nó là một axit amin họ pyruvate, một axit amin tạo protein, một valine và một axit L-alpha-amino.

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 2

Số liên kết hydro nhận: 3

Số liên kết có thể xoay: 2

Diện tích bề mặt tôpô: 63.3Ų

Số lượng nguyên tử nặng: 8

Các tính chất đặc trưng

Điểm nóng chảy: 315°C

Điểm sôi: 213.6±23.0 °C ở 760 mmHg

Tỷ trọng riêng: 1.23 g/cu cm ở 25 °C

Độ tan trong nước: 58500mg/L (25 °C)

Hằng số phân ly pKa: 2.3 (13 °C)

Dạng bào chế

Dung dịch: 145 mg / 100 mL, 115 mg / 100 mL, 159.5 mg / 100 mL, 126 mg / 100 mL

Viên nén: 135 mg, 75 mg

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

Valine là một chất dễ bị phân hủy bởi nhiệt độ cao, ánh sáng mạnh, oxy hóa và vi khuẩn. Do đó, để bảo quản Valine một cách hiệu quả, cần tuân thủ một số nguyên tắc sau:

• Lựa chọn bao bì kín, chống thấm hơi ẩm và ánh sáng. Nên sử dụng các loại bao bì nhựa, kim loại hoặc thủy tinh có nắp đậy chặt.
• Bảo quản ở nhiệt độ thấp, khoảng 4-10 độ C. Tránh để Valine tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn 25 độ C, vì sẽ làm giảm độ tinh khiết và hoạt tính của nó.
• Tránh để Valine tiếp xúc với không khí, vì sẽ làm tăng quá trình oxy hóa và phân hủy của nó. Nếu không sử dụng hết Valine trong một lần, nên hút chân không hoặc thêm khí nitơ vào bao bì để loại bỏ không khí.
• Tránh để Valine tiếp xúc với các chất khác, như axit, kiềm, kim loại nặng, chất tẩy rửa hoặc chất khử trùng. Những chất này có thể gây phản ứng hóa học với Valine và làm thay đổi cấu trúc hoặc tính chất của nó.
• Kiểm tra thường xuyên Valine để phát hiện sớm các dấu hiệu của sự phân hủy, như màu sắc, mùi, vị hoặc kết tinh. Nếu phát hiện ra Valine đã bị phân hủy, nên vứt bỏ ngay và không sử dụng cho mục đích nào.

Nguồn gốc

Valine, ban đầu, đã được khám phá và tách ra từ casein vào năm 1901 bởi nhà hóa học Hermann Emil Fischer. Tên gọi “valine” có nguồn gốc từ axit valeric, được đặt theo tên cây valerian, do chứa axit này trong rễ của cây.

Nguồn thực phẩm giàu L-Valine

Valine có trong thực phẩm nào?

Valine có trong nhiều loại thực phẩm động vật và thực vật, nhưng một số nguồn phổ biến nhất là:

Thịt: Thịt bò, gà, lợn, cừu, vịt, cá và hải sản đều chứa nhiều valine. Một khẩu phần 85 gam thịt bò chín có khoảng 2,2 gam valine, trong khi một khẩu phần tương đương của gà có khoảng 1,9 gam.

Trứng: Trứng là một nguồn protein hoàn chỉnh, có nghĩa là chúng cung cấp tất cả các axit amin thiết yếu. Một quả trứng lớn có khoảng 0,7 gam valine.

Sữa và các sản phẩm từ sữa: Sữa, phô mai, bơ, kem và sữa chua đều là những nguồn valine tốt. Một ly sữa tươi có khoảng 0,8 gam valine, trong khi một miếng phô mai 28 gam có khoảng 0,6 gam.

Đậu và các loại hạt: Đậu và các loại hạt là những nguồn protein thực vật tốt, cũng như cung cấp nhiều axit amin thiết yếu. Một khẩu phần 100 gam đậu nành luộc có khoảng 1,8 gam valine, trong khi một khẩu phần tương đương của đậu phộng rang có khoảng 1,4 gam.

Ngũ cốc và hạt: Ngũ cốc và hạt là những nguồn valine khác từ thực vật. Một khẩu phần 100 gam gạo lứt có khoảng 0,6 gam valine, trong khi một khẩu phần tương đương của quinoa luộc có khoảng 0,5 gam.

Dược lý và cơ chế hoạt động

Valine có tác dụng gì? L-Valine, một trong ba axit amin chuỗi nhánh quan trọng (BCAA), đóng vai trò quan trọng trong kích thích hoạt động cơ bắp và quá trình sửa chữa mô. Tính chất này của nó đặc biệt hữu ích trong việc tăng cường sức mạnh cơ bắp và khả năng phục hồi của cơ thể. Đáng chú ý, L-Valine còn là một phần quan trọng của con đường tổng hợp penicillin.

Valine, cùng với Leucine và L-Isoleucine, thuộc nhóm axit amin chuỗi nhánh BCAA. Sự hiện diện của chúng trong chế độ ăn uống của con người là cần thiết vì cơ thể không thể tự sản xuất chúng. Quá trình chuyển hóa BCAA này xảy ra chủ yếu trong cơ bắp, tạo ra NADH và FADH2, tương tự như trong quá trình tạo ATP. Bước đầu tiên của quá trình này bao gồm chuyển đổi amin bằng một loại enzyme đặc biệt, sử dụng a-ketoglutarate làm chất nhận amin. Kết quả là ba axit alpha-keto khác nhau được tạo ra và sau đó bị oxy hóa, tạo thành ba dẫn xuất CoA khác nhau.

Valine đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra propionyl CoA, tiền thân của quá trình sản xuất glucose. Trong khi đó, Isoleucine tham gia vào cả quá trình tạo glucose và tạo ketone. Leucine tạo ra acetylCoA và acetoacetylCoA, là một nguồn cung cấp ketone quan trọng.

Một số bệnh di truyền liên quan đến sự chuyển hóa BCAA, đặc biệt là enzyme dehydrogenase axit alpha-keto chuỗi nhánh, có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng. Căn bệnh này thường được gọi là bệnh nước tiểu si-rô Maple, được đặt tên theo mùi đặc trưng của nước tiểu ở những người mắc bệnh. Tình trạng chậm phát triển tâm thần thường đi kèm với bệnh này, và do sự hình thành myelin trong hệ thần kinh trung ương bị ảnh hưởng.

Điều quan trọng là L-Valine, cùng với Leucine và Isoleucine, là các axit amin thiết yếu và không thể loại bỏ hoàn toàn khỏi chế độ ăn uống của con người. Thiếu hụt chúng có thể gây ra các vấn đề về sự phát triển và chức năng của cơ thể, đặc biệt là trong giai đoạn phát triển và sự cân bằng nitơ của người lớn.

Ứng dụng trong y học

Valine là một trong ba axit amin chuỗi nhánh quan trọng, bên cạnh Leucine và Isoleucine, và có nhiều ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực y học.

Hỗ trợ sự phát triển cơ bắp và phục hồi sau chấn thương: Valine, cùng với hai BCAA khác, đóng một vai trò quan trọng trong việc kích thích tăng trưởng cơ bắp. Điều này rất quan trọng trong y học, đặc biệt trong việc phục hồi sau chấn thương cơ bắp và trong quá trình tái hấp thu sau phẫu thuật hoặc chấn thương thể thao. Các bệnh liên quan đến sự suy yếu cơ bắp cũng có thể được quản lý bằng cách bổ sung valine vào chế độ ăn.

Hỗ trợ hệ thống miễn dịch: Valine cung cấp chất xây dựng cho các kháng thể và tế bào miễn dịch, giúp tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể. Điều này có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể chống lại các bệnh nhiễm khuẩn và bệnh lý tự miễn dịch.

Hỗ trợ tăng cường năng lượng và sức bền: Valine, cùng với Leucine và Isoleucine, là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ bắp và cơ thể trong quá trình tập luyện và hoạt động vận động. Việc duy trì cân bằng các BCAA này có thể giúp tăng sức bền và hiệu suất thể thao.

Quản lý bệnh di truyền: Các căn bệnh di truyền liên quan đến quá trình chuyển hóa BCAA có thể được quản lý thông qua việc kiểm soát việc tiêu thụ valine và các BCAA khác. Cụ thể, bệnh nước tiểu si-rô Maple, một bệnh hiếm liên quan đến sự chuyển hóa BCAA, đòi hỏi một chế độ ăn kiêng chứa ít BCAA để kiểm soát triệu chứng.

Hỗ trợ sự tăng trưởng tối ưu ở trẻ sơ sinh và trẻ em: Valine là một axit amin thiết yếu cho sự phát triển tối ưu của cơ thể, đặc biệt là trong giai đoạn trẻ sơ sinh và trẻ em. Thiếu valine có thể gây ra các vấn đề phát triển, đặc biệt là trong phát triển thần kinh.

Chống loạn tiền đình và thiếu máu: Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng valine có thể giúp kiểm soát tình trạng loạn tiền đình và thiếu máu.

Dược động học

Hấp thu và phân bố

Valine thường được hấp thụ từ dạ dày và ruột non sau khi được tiêu thụ qua thức phẩm hoặc bổ sung dược phẩm. Sau khi hấp thụ, Valine được phân phối vào máu và lan truyền đến các mô và tế bào khắp cơ thể. Việc này đảm bảo rằng Valine sẽ có sẵn để tham gia vào các quá trình sinh tổng hợp protein và quản lý năng lượng trong cơ thể.

Chuyển hóa

Valine tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa cơ bản trong cơ thể. Chẳng hạn, nó có thể chuyển thành succinyl-CoA, một tác nhân quan trọng trong chu trình Krebs (chu trình acid citric) để sản xuất ATP – nguồn năng lượng của cơ thể. Ngoài ra, Valine có thể bị chuyển thành aminoisobutyric acid (AIB), một chất có thể đo đạc trong máu để xác định sự chuyển hóa của Valine và bảo vệ cơ bắp.

Thải trừ

Valine không được tích tụ trong cơ thể và thường được loại bỏ qua quá trình tiểu tiện. Trong trường hợp của những người mắc các bệnh di truyền liên quan đến quá trình chuyển hóa BCAA (như bệnh nước tiểu si-rô Maple), sự loại bỏ và quản lý của Valine cần được theo dõi cẩn thận.

Phương pháp sản xuất

Valine racemic có thể được tổng hợp một cách hiệu quả bằng cách sử dụng phản ứng brom hóa và amin hóa. Trước hết, axit isovaleric được chuyển đổi thành dẫn xuất α-bromo thông qua phản ứng brom hóa như sau:

HO2CCH2CH(CH3)2 + Br2 → HO2CCHBrCH(CH3)2 + HBr

Tiếp theo, dẫn xuất α-bromo này phản ứng với ammonia (NH3) để tạo ra Valine racemic:

HO2CCHBrCH(CH3)2 + 2 NH3 → HO2CCH(NH2)CH(CH3)2 + NH4Br

Độc tính ở người

Nếu dùng quá nhiều valine dưới dạng thực phẩm bổ sung, có thể gây ra một số tác dụng phụ độc hại cho cơ thể người. Một số tác dụng phụ độc hại của valine bao gồm:

• Gây ra sự cân bằng axit amin bị rối loạn, khiến cho các axit amin khác không được hấp thu đầy đủ và ảnh hưởng đến chức năng của gan, thận và não.
• Gây ra sự tăng huyết áp, nhịp tim nhanh, lo âu, kích ứng và co giật cơ.
• Gây ra sự giảm khả năng miễn dịch, làm yếu hệ thống phòng thủ của cơ thể và dễ bị nhiễm trùng.
• Gây ra sự thiếu hụt vitamin B6, một vitamin quan trọng trong quá trình chuyển hóa axit amin và sản xuất năng lượng cho cơ thể.

Vì vậy, khi sử dụng valine dưới dạng thực phẩm bổ sung, nên tuân theo liều lượng khuyến cáo của nhà sản xuất hoặc bác sĩ, và không nên vượt quá 65 mg/kg cân nặng mỗi ngày. Cũng nên kết hợp với các nguồn axit amin khác từ thực phẩm tự nhiên, như thịt, cá, trứng, sữa và đậu. Ngoài ra, cũng nên bổ sung vitamin B6 để ngăn ngừa thiếu hụt và duy trì sức khỏe.

Tính an toàn

Không phải ai cũng có thể sử dụng valine dạng thực phẩm bổ sung một cách an toàn và hiệu quả. Các đối tượng đặc biệt như phụ nữ mang thai, cho con bú, trẻ em, người già, người bị bệnh gan hoặc thận, người dị ứng hoặc nhạy cảm với valine hoặc các thành phần khác trong sản phẩm, nên tham khảo ý kiến của bác sĩ trước khi sử dụng.

Tương tác với thuốc khác

L-Valine có khả năng tương tác với một số loại thuốc và sản phẩm như Actidose plus sorbitol, Actidose-aqua, Actidose-aqua advance và Activated charcoal. Ngoài ra, các sản phẩm như Active carbon, Carbomix, Carbosorb X, Char-flo with sorbitol, Charcoaid, và Charcoaid 2000 cũng có thể bị ảnh hưởng khi kết hợp cùng L-Valine.

Lưu ý khi sử dụng L-Valine

Nên bổ sung Valine cùng với hai loại axit amin thiết yếu khác là leucine và isoleucine, vì chúng có cấu trúc tương tự và hoạt động tốt nhất khi kết hợp với nhau. Tỉ lệ khuyến nghị là 2:1:1 cho leucine, isoleucine và valine.

Nên bổ sung Valine trước hoặc sau khi tập thể dục, để tăng cường khả năng phục hồi cơ bắp và giảm độ mệt mỏi.

Nên tuân thủ liều lượng khuyến cáo của nhà sản xuất hoặc bác sĩ, vì quá liều Valine có thể gây ra các tác dụng phụ như buồn nôn, chóng mặt, đau đầu, khó thở và giảm huyết áp.

Nên kiểm tra nguồn gốc và chất lượng của sản phẩm Valine trước khi mua, vì có thể có các chất phụ gia hoặc chất bẩn không mong muốn. Nên chọn các sản phẩm có nhãn hiệu uy tín và được kiểm định bởi cơ quan chức năng.

Nên tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi bổ sung Valine nếu bạn có bệnh lý tiền sử về gan, thận, tim mạch hoặc đái tháo đường, vì Valine có thể ảnh hưởng đến chức năng của các cơ quan này.

Một vài nghiên cứu của L-Valine trong Y học

Tác dụng kết hợp của Arginine, Valine và Serine đối với tình trạng mệt mỏi do tập thể dục ở những người tình nguyện khỏe mạnh: Một nghiên cứu chéo ngẫu nhiên, mù đôi, có kiểm soát giả dược

Mặc dù một số loại axit amin (AA) được biết là có ảnh hưởng đến hoạt động sinh lý trong khi tập thể dục, nhưng người ta biết rất ít về tác động kết hợp của hỗn hợp nhiều loại AA đối với tình trạng mệt mỏi khi tập thể dục. Mục đích của nghiên cứu này là nghiên cứu tác động của việc bổ sung hỗn hợp AA có chứa arginine, valine và serine đối với tình trạng mệt mỏi do tập thể dục ở những người tình nguyện khỏe mạnh.

Những AA này được chọn vì chúng được kỳ vọng sẽ làm giảm sự mệt mỏi khi tập thể dục bằng cách tác động tích cực một cách hiệp đồng. Một thử nghiệm chéo ngẫu nhiên, mù đôi, kiểm soát giả dược đã được tiến hành. Ba mươi chín nam giới đã uống hỗn hợp AA chứa 3600 mg arginine, 2200 mg valine và 200 mg serine hoặc giả dược mỗi ngày trong 14 ngày. Vào ngày thứ 14, những người tham gia đã hoàn thành bài tập thử nghiệm trên máy đo tốc độ chu kỳ ở mức 50% VO2max trong 120 phút.

Sau khoảng thời gian hai tuần, những người tham gia lặp lại thử nghiệm tương tự với mẫu thử nghiệm khác. Cảm giác mệt mỏi của người tham gia dựa trên thang đo tương tự trực quan (VAS) và đánh giá về mức độ gắng sức nhận thức (RPE), cũng như các thông số về máu và thể chất đã được đánh giá. Cảm giác mệt mỏi dựa trên VAS và RPE được cải thiện đáng kể ở AA so với giả dược.

Trong phân tích máu, sự gia tăng tổng lượng thể ketone trong huyết thanh khi tập thể dục và lượng axit amin tryptophan/chuỗi nhánh trong huyết tương ở AA thấp hơn đáng kể so với những người dùng giả dược.

Nghiên cứu hiện tại đã chứng minh rằng việc bổ sung hỗn hợp AA có chứa arginine, valine và serine làm giảm cảm giác mệt mỏi khi tập thể dục. Hỗn hợp AA cũng làm thay đổi một số thông số máu, có thể góp phần tạo nên tác dụng chống mệt mỏi.

Tài liệu tham khảo

1. Drugbank, L-Valine, truy cập ngày 23 tháng 10 năm 2023.
2. Tsuda, Y., Yamaguchi, M., Noma, T., Okaya, E., & Itoh, H. (2019). Combined Effect of Arginine, Valine, and Serine on Exercise-Induced Fatigue in Healthy Volunteers: A Randomized, Double-Blinded, Placebo-Controlled Crossover Study. Nutrients, 11(4), 862. https://doi.org/10.3390/nu11040862
3. Pubchem, L-Valine, truy cập ngày 23 tháng 10 năm 2023.
4. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội