Ribosome trong tế bào eukaryote (sinh vật nhân chuẩn) cần đến 21 loại axit amin khác nhau cho sự sinh tổng hợp protein. Bất kì sự thiếu hụt một axit amin nào cũng đều là một yếu tố hạn chế quá trình này. Tuy nhiên, tế bào eukaryote có thể tổng hợp một vài axit amin này từ các cơ chất khác. Do đó, chỉ có một tập hợp vài axit amin trong sinh tổng hợp protein được xem là chất dinh dưỡng thiết yếu. Một axit amin nào đó có thiết yếu hay không còn tùy thuộc vào giống loài và giai đoạn phát triển.

Đầu thế kỷ XX các nhà khoa học đã biết rằng chuột thí nghiệm sẽ không thể sống sót nếu nguồn cung cấp protein có zein, một loại protein có trong ngô (bắp), nhưng chúng sẽ sống nếu được cung cấp casein, một loại protein có trong sữa bò. Từ phát hiện này William Cumming Rose đã khám phá ra một axit amin thiết yếu là threonine.[7] Từ sự kiểm soát thành phần trong khẩu phần ăn của động vật gặm nhấm, Rose đã chứng minh mười loại axit amin thiết yếu đối với chuột thí nghiệm là: lysine, tryptophan, histidine, phenylalanine, leucine, isoleucine, methionine, valine, arginine và threonine. Sau đó Rose đã chứng minh tám loại axit amin thiết yếu đối với người trưởng thành, và histidine cũng cần thiết đối với trẻ sơ sinh. Các nghiên cứu sau này đã chỉ ra rằng histidine cũng cần thiết đối với người trưởng thành.[8]

Do sự khác nhau về mặt dinh dưỡng giữa zein và casein đối với chuột thí nghiệm, đã có nhiều nỗ lực để diễn đạt "chất lượng" hay "giá trị" của các loại protein khác nhau: đánh giá giá trị sinh học (biological value - BV), hệ số sử dụng protein (net protein utilization - NPU), chỉ số tiêu hóa protein (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score - PDCAAS). Các chỉ số này rất có ý nghĩa trong ngành công nghiệp chăn nuôi, do chỉ cần thiếu một hoặc nhiều axit amin thiết yếu cũng sẽ hạn chế sự phát triển của vật nuôi và ảnh hưởng đến hệ số chuyển hóa thức ăn (feed conversion ratio - FCR). Do đó, các loại thức ăn chăn nuôi đều có sự pha trộn hoặc bổ sung một axit amin nhất định (methionine, lysine, threonine, hoặc tryptophan). Mặc dù các loại protein thực vật có BV thấp hơn so với protein từ trứng hay sữa, chúng lại chứa đủ tất cả các loại axit amin cần thiết đối với người dù với một lượng nhỏ.[9] Ăn nhiều loại rau khác nhau sẽ làm tăng BV của protein.[10]