Промисловий синтез амінокислот

При прямому хімічному синтезі виходять суміші D- і L-ізомерів амінокислот, які згодом необхідно розділити на оптичні антиподи ферментативним способом. Необхідність додаткової стадії робить такі процеси гіршими в порівнянні з прямим ферментативним синтезом.

Тому хімічний синтез застосовується, в основному, для виробництва метіоніну, оскільки в цьому випадку не потребує поділу енантіомерів (L- і D-ізомери метіоніну є біологічно-активними).

За даним способом процес отримання амінокислот полягає в синтезі попередника амінокислоти та подальшої його трансформації в цільову амінокислоту з використанням виділених ферментів або мікроорганізмів.

Ферментативний синтез

Даний спосіб отримання амінокислот заснований на здатності мікроорганізмів синтезувати всі L-амінокислоти, а в певних умовах — забезпечувати їх «надсинтез». Основна відмінність мікробіологічної ферментації від ензиматичної полягає у використанні не окремих виділених, а всіх ферментів мікроорганізмів.

Продуцентами амінокислот в біосинтезі найбільш часто служать бактерії, що належать до роду Corynebacterium, Brevibacterium, Escherishia. Субстратом при виробництві амінокислот є вуглеводнева сировина (меляса, гідролізат крохмалю і целюлози), етанол, оцтова або інші органічні кислоти, а також вуглеводні. Як джерело азоту використовують солі амонію, нітрати, а також амінокислоти.

У мікробіологічного синтезу є свої переваги та свої недоліки. З одного боку, в ньому мало стадій і потрібна відносно проста та універсальна апаратура. З іншого боку, живі організми, з якими доводиться працювати, дуже чутливі до найменшої зміни умов, а концентрація цільового продукту виходить низькою, що веде до збільшення розмірів апаратури.

Основні методи промислового синтезу і кількість основних амінокислот, що продукують (станом на 2003 рік, річний приріст виробництва 2-5%) наведені в таблиці:

Амінокислота

Світове виробництво,
тонн/год

Метод синтеза

Що таке амінокислоти і чим вони важливі для організму

Амінокислоти є будівельним матеріалом, з якого в організмі утворюються білки. Речовини життєво важливі для функціонування всіх систем органів. Якщо організм не може «зібрати» певний білок, це призводить до серйозного порушення його роботи.

Для чого потрібні амінокислоти

Амінокислотами називаються органічні сполуки, з яких складаються всі тканини людського тіла. Вони відповідають за процеси метаболізму і енергетичний обмін, забезпечуючи роботу організму. Амінокислоти безпосередньо впливають на стан нервової системи, регулюючи розумову діяльність, настрій і сон.

Ці компоненти необхідні для формування м’язів, сухожиль і зв’язок, а також волосся і шкіри. Без достатньої кількості амінокислот неможливий активний ріст м’язової маси. У спорті та фітнесі амінокислоти підвищують працездатність атлета і прискорюють процес нарощування м’язів. Вони допомагають швидше відновлюватися після важких тренувань і знімають м’язові болі.

Важливість амінокислот для організму

Корисні властивості амінокислот:

• створення нових клітин;
• регенерація тканин;
• підтримка імунітету;
• збільшення м’язової маси;
• нормальний перебіг метаболічних процесів;
• позбавлення від зайвої ваги;
• зміцнення нервової системи і підвищення концентрації уваги;
• забезпечення організму додатковою енергією;
• поліпшення стану шкіри, нігтів, волосся.

Амінокислоти володіють антиоксидантними властивостями. Ці речовини помітно знижують процеси старіння, зберігаючи шкіру молодою і еластичною. Також вони стимулюють статевий потяг і підвищують лібідо.

Види амінокислот

Всі амінокислоти поділяються на незамінні та замінні. Також є частково замінні речовини, які синтезуються в людському організмі в недостатній кількості. Вони можуть вироблятися тільки в конкретних умовах або в певному віковому періоді.

До частково замінних речовин відносяться цистеїн, гістидин, тирозин, а також аргінін, що не виробляється у дітей і підлітків. Джерелами частково замінних амінокислот є нежирне м’ясо, соєві боби, арахіс, насіння гарбуза, сир, сочевиця.

Для повноцінної роботи організм задіює 22 амінокислоти, з яких 10 речовин синтезує самостійно. Решта 9 компонентів необхідно отримувати з їжі або біологічно активних добавок. У раціоні також має бути присутня їжа, багата частково замінними амінокислотами.

Незамінні

Незамінними амінокислотами (ВСАА) називаються речовини, які не виробляються організмом людини. Вони можуть надходити тільки з їжею або синтетичними біодобавками.

У категорію незамінних амінокислот включені 9 речовин:

• валін – стимулятор, важливий для м’язового метаболізму і відновлення після навантажень;
• гістидин – компонент гемоглобіну, стимулює ріст і відновлення тканин;
• лейцин – характеризується анаболічною дією, захищає м’язові тканини, а також ефективний в лікуванні артритів;
• ізолейцин – сприяє утворенню гемоглобіну, прискорює ріст м’язів, допомагає клітинам засвоювати глюкозу;
• треонін – відповідає за баланс білкових з’єднань в організмі;
• метіонін – гепатопротектор, володіє метаболічною дією;
• лізин – відрізняється бактерицидними властивостями, зміцнює імунні сили;
• триптофан – імунопротектор, бере участь в синтезі гормону щастя – серотоніну;
• фенілаланін – важливий компонент, що застосовується при лікуванні багатьох захворювань (вітіліго, СДУГ, депресивних розладах).

Замінні

До переліку замінних амінокислот відносяться речовини, які синтезуються самим організмом. В основному, виробляються вони в печінці.

Перелік замінних амінокислот:

• аспарагін – бере участь у виробленні аміаку, потрібен для нормальної роботи нервової системи;
• аланін – є компонентом білка і біологічно активних речовин;
• пролін – є невід’ємною частиною білка колагену;
• гліцин – входить до складу біологічно активних сполук, виконує роль рецептора в головному і спинному мозку;
• карнітин – бере участь в транспортуванні жирних кислот;
• таурин – грає важливу роль в обміні ліпідів, прискорює загоєння ран;
• серин – будівельний матеріал для креатину, бере участь в трансформації глікогену;
• орнітин – володіє антикатаболічними властивостями, застосовується в спортивній медицині;
• глютамін – забезпечує ріст м’язів і міцний імунітет;
• глутамінова кислота – виконує функцію рецептора.

Амінокислоти в продуктах: де і скільки

Амінокислотами багаті багато харчових продуктів. Рекордсменами за вмістом корисних речовин визнані бобові, морепродукти, м’ясо, а також різні сорти горіхів.

Таблиця вмісту незамінних амінокислот в продуктах харчування

(в грамах на 100 грамів продукту)

Амінокислоти для схуднення

Амінокислоти оптимізують метаболізм, допомагаючи організму позбавлятися від жирових накопичень. Вони знижують апетит і сприяють швидкому насиченню, допомагаючи швидше спалювати жири. Які ж амінокислоти найбільш ефективні для позбавлення від зайвої ваги?

В першу чергу, це незамінні амінокислоти – валін, лейцин, ізолейцин. Речовини, прийняті відразу після тренування, захищають м’язові волокна від руйнування. Тому організм, замість розщеплення власного білка, для поповнення енергії використовує жир. Цей спосіб дозволяє істотно скоротити масу тіла, якщо поєднувати його з активним тренувальним режимом.

Дві інші амінокислоти – тирозин і триптофан – регулюють обсяг глюкози в крові, пригнічуючи почуття голоду. Вони будуть ефективні для схуднення без тренувань, в поєднанні з дієтичним харчуванням.

В процесі спалювання жирів ефективна амінокислота аргінін. Її дія обумовлена ​​судинорозширювальною дією. Це допомагає організму прискорювати транспортування корисних компонентів по судинах, тим самим швидше позбавляючи тканини від жиру. Аргінін також підсилює синтез гормону росту, який є серйозним ворогом зайвих кілограмів.

Великою перевагою амінокислот є те, що вони не володіють катаболічною дією. У процесі схуднення речовини впливають виключно на підшкірний жир, не зачіпаючи м’язи. Крім того, прийом амінокислот підвищує фізичну активність людини, що також сприяє спалюванню зайвого жиру в організмі.

Список важливих амінокислот для тих, хто займається спортом

При нестачі амінокислот в організмі значно знижуються фізичні показники. Це загрожує не тільки низькими спортивними результатами, але й ризиком отримання важких травм. Всі без винятку амінокислоти важливі для здорової життєдіяльності організму. Однак в великому переліку амінокислот містяться речовини, які незамінні для успішної спортивної діяльності.

Коротко перерахуємо найважливіші з них:

1. Метіонін. Відповідає за роботу травлення, бере участь в утворенні глюкози. Ефективно розщеплює жири, зменшує вираженість больових відчуттів в м’язах.
2. Валін. Сприяє відновленню пошкоджених тканин. При нестачі інгредієнта розвивається рухова координація, хвороби нервової системи.
3. Фенілаланін. Має властивість знижувати апетит і позитивно впливати на психоемоційний стан. Покращує показники пам’яті, підвищує концентрацію уваги.
4. Триптофан. Допомагає синтезувати гормон росту, зміцнює серцевий м’яз. Служить ефективною профілактикою депресії та безсоння. Гостра нестача триптофану веде до цукрового діабету.
5. Лейцин. Необхідний для побудови м’язів, відповідає за синтез білка в м’язових волокнах. Активно пригнічує катаболізм, заряджає клітини енергією.
6. Ізолейцин. Сприяє засвоєнню клітинами глюкози, надає м’язам силу і витривалість. Допомагає тканинам і епідермісу швидше регенеруватися, тому тканини швидше відновлюються після травм.

Висновок

Амінокислоти необхідні спортсменам і звичайним людям. Ці речовини виконують безліч важливих функцій в людському організмі. Амінокислоти допомагають схуднути, оскільки регулюють обмін речовин і забезпечують правильну роботу травної системи.

Важливість амінокислот для спортсменів неможливо переоцінити. При нестачі амінокислот складно уявити приріст м’язової маси, ефективний тренувальний процес і відновлення після травм.

Амінокислоти присутні в більшості традиційних продуктів харчування, а також випускаються й у вигляді біодобавок. Речовини безпечні для вживання і не викликають звикання і негативних побічних дій.