필수 아미노산(영어: essential amino acid)은 생물체가 체내에서 충분한 양과 속도로 처음부터 합성할 수 없어, 반드시 음식물을 통해 외부로부터 섭취해야 하는 아미노산을 가리킨다. 아미노산은 단백질을 구성하는 기본 단위이며, 생물체에 따라 필수 아미노산의 종류와 수는 다르다.
인간의 경우, 단백질을 구성하는 21가지 아미노산 중 체내에서 합성할 수 없는 9가지가 필수 아미노산으로 분류된다. 이 9가지는 페닐알라닌, 발린, 트레오닌, 트립토판, 메티오닌, 류신, 아이소류신, 라이신, 히스티딘이다. 이 중 히스티딘은 성인에게도 필수적인 것으로 확인되었으며, 유아와 성장기 어린이에게 특히 중요하다.
이와 대비되는 개념으로, 체내에서 충분히 합성 가능한 아미노산은 비필수 아미노산(non-essential amino acid)이라 한다. 또한 아르기닌, 시스테인, 글라이신, 글루타민, 프롤린, 타이로신의 6가지 아미노산은 특정 병태생리학적 조건(예: 미숙아, 심각한 이화작용 장애)에서 합성이 제한될 수 있어 '조건부 필수 아미노산'으로 간주된다.
필수 아미노산의 일일 권장 섭취량은 세계보건기구(WHO)와 미국의 기관에서 체중 1kg당 mg 단위로 제시하고 있다. 예를 들어 류신은 WHO 기준 체중 1kg당 39mg, 미국 기준 42mg이며, 트립토판은 각각 4mg, 5mg이다. 3세 이상 어린이의 권장 섭취량은 성인보다 10~20% 높으며, 영유아는 생후 첫 해에 최대 150%까지 높을 수 있다.
필수 아미노산의 결핍은 다른 아미노산의 이용 가능성과 무관하게 단백질 합성을 저해한다. 단백질 결핍은 영유아의 뇌 발달 저하, 면역계 유지 억제, 장점막 기능 및 투과성 저하, 콩팥 기능 저하 등 다양한 신체 기능에 영향을 미칠 수 있다. 신체적 징후로는 부종, 성장 장애, 근육 조직 불량, 피부와 모발의 악화 등이 나타날 수 있다.
식품에서 가장 적은 양으로 발견되는 필수 아미노산을 '제한 아미노산(limiting amino acid)'이라 하며, 이는 동물 사료의 아미노산 계산과 단백질 질 평가에서 중요한 개념이다. 동물성 식품은 일반적으로 모든 필수 아미노산을 균형 있게 포함하는 완전 단백질을 제공하지만, 다양한 식물성 식품을 조합하면 필수 아미노산의 균형을 맞출 수 있다. 예를 들어 옥수수와 콩, 쌀과 콩 등의 전통적인 조합이 이에 해당한다.
필수 아미노산의 개념은 20세기 초 윌리엄 커밍 로즈(William Cumming Rose)가 이끈 일련의 실험을 통해 확립되었다. 로즈는 쥐와 건강한 남성 피험자를 대상으로 한 질소평형 실험을 통해 성인에게 필수적인 아미노산의 종류를 규명하였다.
