Если вы спросите биохимика, какая из аминокислот для человека самая нужная, он вряд ли ответит вам на этот вопрос. А для экономиста ответ очевиден: разумеется, глутаминовая. Три миллиона тонн в год — именно столько этого вещества производят сейчас на планете. При этом производство постоянно растет, но пока еще не сумело догнать потребление — дефицит глутаминовой кислоты оценивают в 800—900 тысяч тонн в год. Ближайший преследователь — аминокислота лизин с годовым производством около 1 100 000 тонн. Остальные отстали от лидера еще больше. Как стать чемпионом среди аминокислот? Об этом в сегодняшней статье.

Соль из водорослей

Открытие глутаминовой кислоты произошло довольно тихо. Немецкий химик Генрих Риттхаузен в 1866 году выделил ее из растительного белка, в частности из клейковины пшеницы. По традиции название новому веществу дал его источник: das Gluten в переводе с немецкого — клейковина. Кстати, два года спустя Риттхаузен выделил другую аминокислоту из проростков спаржи, которая носит латинское родовое название Asparagus. Нетрудно догадаться, что этим веществом была аспарагиновая кислота.

Напомним, что аминокислоты — органические соединения, в которых, как следует из названия, содержатся и карбоксильные и аминные группы. В живых организмах встречается около 300 аминокислот, из них 20 входят в состав белков человека, а 10 из этой двадцатки — «незаменимые», то есть наш организм не способен их синтезировать и должен получать с пищей.

Стимулятор гормона роста G-Фактор (IRONMAN) 60 капсул
Анаболическая формула для ускоренного роста мышечной массы 662 руб. Подробнее »»

Стимулятор соматотропного гормона Фактор Роста (XXI Power) 100 капсул
Формула для интенсивного формирования сухой мышечной массы 627 руб. Подробнее »»

Спортивные аминокислоты Amino Power (XXI Power) 300 капсул
Аминокислотный комплекс на основе свободных аминокислот и пептидов разной длины 563 руб. Подробнее »»

Стимулятор гормона роста MD G-Factor (MD) 200 капсул
Анаболическая формула для ускоренного роста мышечной массы 1323 руб. Подробнее »»

Жидкие Аминокислоты (IRONMAN) 7 ампул х 20 мл
Жидкий концентрат сывороточных L-аминокислот и пептидов 574 руб. Подробнее »»

Наш магазин осуществляет доставку спортивного питания по Москве и России!

Глутаминовая кислота — одна из самых распространенных в составе белков, более того, среди оставшихся 19 белковых аминокислот есть и ее производное глутамин, который отличается от нее лишь дополнительной аминогруппой. Но для организма это два разных вещества, каждое со своими биохимическими функциями, и путать их не стоит. А вот глутамат — это почти та же глутаминовая кислота, только в виде соли. Вообще-то соль глутаминовой кислоты следует называть глутаминатом, но из-за английского написания веществ glutamic acid — glutamate и не очень внимательных переводчиков в языке закрепился «глутамат». Впрочем, российская наука, даже самая официальная, совсем недавно сталкивалась и не с такими «трудностями перевода», так что не будем слишком строги.

Глутаминовую кислоту иногда называют еще и глютаминовой, реже — альфа-аминоглутаровой. Совсем редко, хотя и химически правильно — 2-аминопентандиовой. За всеми этими названиями скрывается одна и та же формула HOOC—CH2—CH2—СН(NН2)—СООН и одно и то же вещество, в чистом виде представляющее собой непримечательные бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде.

Настоящая же история глутаминовой кислоты началась в XX веке, когда профессор Токийского университета Икеда Кикунаэ задался вопросом: почему пища становится вкуснее и аппетитнее, если ее сдобрить некоторыми видами сушеных водорослей, давно известных кулинарам Юго-Восточной Азии? В 1907 году Икеда выделил из водорослей ламинарии и конбу глутаминовую кислоту и выяснил, что именно она отвечает за их характерный вкус, а двумя годами позже запатентовал технологию производства ее натриевой соли из водорослей. Вкус, который эта приправа придавала пище, невозможно было назвать ни соленым, ни кислым, ни горьким, ни тем более сладким. Поэтому он получил собственное название «умами», который на русский язык обычно переводят эпитетом «мясной вкус».

Приправа, производившаяся под торговым названием «Ajinomoto», то есть «душа вкуса» (так же называлась и компания-изготовитель), быстро стала популярной, однако на Западе о ней узнали лишь после Второй мировой войны. Идею использовать глутамат натрия как усилитель вкуса подсмотрели американцы. До этого насыщенный мясной вкус пище придавали в основном с помощью жиров. В 1947 году добавку начинают официально использовать в США. Ее новое название — MSG, Mono Sodium Glutamate, мононатриевая соль глутаминовой кислоты.

При этом глутаминовую кислоту использовали еще и в психиатрии как стимулирующее и возбуждающее средство. Между двумя этими разными применениями одного вещества гораздо больше общего, чем может показаться. Глутаминовая кислота — нейромедиатор, то есть посредник, «эстафетная палочка» нервной системы. Она связывается со специфическими рецепторами нейронов и вызывает их возбуждение. При этом специальный фермент может переводить глутаминовую кислоту в гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), которая играет роль тормозного нейромедиатора, то есть подавляет нервный импульс. Когда мы добавляем глутамат в пищу, происходит нечто похожее: молекула аминокислоты взаимодействует с вкусовыми рецепторами языка и возбуждает их, усиливая чувствительность.

Опасно или полезно?

С момента начала промышленного производства глутаминовой кислоты и до сих пор применение этого вещества только росло. Впрочем, как выяснилось, далеко не всем это оказалось по вкусу — в самом прямом смысле. В середине 70-х годов американский нейрофизиолог Джон Олни, работая с крысами, заявил, что глутамат натрия может вызывать у них повреждение мозга. А японский ученый Огуро Хироси предположил, что эта добавка изменяет сетчатку глаза у крыс. Вскоре посыпались жалобы от людей, часто употребляющих пищу с глутаматом натрия. Головная боль, усиленное сердцебиение, тяжелое дыхание, общая слабость и жар — эти симптомы стали называть «синдромом китайского ресторана».

К счастью, дальнейшие исследования оказались куда более обнадеживающими. Эффекты, отмеченные у крыс, не проявлялись в организме человека. А «синдром китайского ресторана» оказался излишне раздутым: достоверной связи между употреблением глутамата и неприятными эффектами доказано не было, в том числе и в экспериментах со «слепым» контролем. Что, впрочем, не отменяет возможности индивидуальной аллергической реакции на тот или иной компонент незнакомой кухни — хотя бы и на глутамат натрия.

Однако все случилось как в старом анекдоте: ложечки нашлись, а осадок остался. Многие люди уверены в негативном влиянии глутамата натрия, и некоторые телевизионные передачи любят попугать зрителей «химией». Но все это по большей части страшилки на пустом месте. В России глутамат натрия (Е621), равно как и глутаматы калия (Е622), кальция (Е623), аммония (Е624), магния (Е625), а также сама глутаминовая кислота (Е620) разрешены к применению — до 10 граммов вещества на килограмм продукта, а в приправах и пряностях допустимая концентрация еще выше. Впрочем, к розничной продаже не допускаются глутаматы магния и аммония. Все это регулируется Санитарными нормами и правилами (СанПиН 2.3.2.1293-03). Более того, и сама кислота, и ее соли признаны безопасными во всем мире, в том числе и Всемирной организацией здравоохранения.

Сегодня глутаматы используют для усиления вкуса и аромата супов, бульонов, в том числе быстрого приготовления, в чипсах, соусах, разнообразных мясных продуктах, в консервах. Дозировка — примерно 0,1—0,5%, то есть на килограмм продукта выходит от 1 до 5 граммов глутаминовой кислоты. Учитывая, что в связанном виде (то есть в составе белков) мы ежедневно потребляем около 20 граммов этой аминокислоты, прибавка от приправы не столь существенна. К тому же съесть ее слишком много почти так же трудно, как есть пересоленную или переперченную пищу. Глутаматы обычно добавляют в продукт вместе с солью, при этом дозировку соли уменьшают на 10%. Кроме того, глутамат часто используют в смеси с инозинатом и гуанилатом натрия (соли нуклеотидов, тех самых, из которых состоит ДНК). Смесь этих веществ в определенном соотношении, называемая глуринатом, дает более сбалансированный вкус и позволяет снизить концентрацию каждого отдельного компонента.

Глутаминовой кислоты много в самых обычных пищевых продуктах — мясе, молоке, овощах. В белках около трети от всего количества аминокислот приходится на долю глутамина и глутаминовой кислоты. Да и наш организм исправно синтезирует эти вещества для своих нужд. Более того, повышенные дозы глутамата назначают при задержках развития, эпилепсии, психозах, депрессиях и многих других болезнях нервной системы. Глутаминовая кислота стимулирует иммунитет и интенсивность метаболизма в целом, так как реакции переаминирования с участием этого вещества сопровождают синтез всех заменимых аминокислот. Кроме того, глутаминовая кислота связывает ядовитый аммиак, выделяющийся при некоторых биохимических реакциях, образуя безвредный и нужный клетке глутамин.

Впрочем, борцов с глутаматом можно понять на какую-то толику. С одной стороны, аминокислоты в продуктах разрушаются при хранении, особенно неустойчив глутамин. Добавление солей глутаминовой кислоты в данном случае лишь компенсирует потерянный вкус. С другой стороны, с помощью приправы можно превратить изначально малосъедобный продукт в нечто аппетитное. И некоторые производители активно этим пользуются. Только вот возможный вред будет исходить от продукта в целом, а никак не от глутамата. Пожалуй, единственная категория людей, которым не рекомендована эта добавка, - это дети до трех лет. Впрочем, требования к детскому питанию вообще очень строги, и к применению разрешено буквально считанное количество добавок.

Самое важное - помнить, что свойства вещества не зависят от метода его получения. Поэтому синтетическая, «химическая» глутаминовая кислота ничем не будет отличаться от природной, если, конечно, мы говорим о чистом веществе. Глутамат в пакетике с приправой - это тот же самый глутамат, который японцы много лет употребляют в составе морских водорослей. И продолжительность жизни у них, между прочим, одна из самых высоких в мире.

Три миллиона тонн

Именно столько глутаминовой кислоты и ее солей производят сегодня каждый год. Технология, придуманная профессором Икеда — экстрагирование из морских водорослей, — естественно, не смогла бы обеспечить такое количество продукта, даже несмотря на то, что в ламинарии количество глутаминовой кислоты может доходить до 1% от массы водоросли.

Второй возможный путь получения глутаминовой кислоты, долгое время применяемый в Европе и США, — гидролиз белков, например той же клейковины, из которой это вещество впервые было получено. Обычно использовали пшеничную или кукурузную клейковину, в СССР — свекловичную мелассу. Технология достаточно проста: сырье очищают от углеводов, гидролизуют 20%-ной соляной кислотой, нейтрализуют, отделяют гуминовые вещества, концентрируют и осаждают прочие аминокислоты. Оставшуюся в растворе глутаминовую кислоту снова концентрируют и кристаллизуют. В зависимости от назначения, пищевого или медицинского, проводят дополнительную очистку и перекристаллизацию. Выход глутаминовой кислоты при этом — около 5% от веса клейковины, или 6% от веса непосредственно белка.

Возможен и химический синтез глутаминовой кислоты. Сырьем в таком случае служит акрилонитрил, который также используют в производстве синтетического каучука и искусственного волокна. Сам аконитрил получают из пропилена. Реакцию аконитрила с водородом и окисью углерода проводят при высокой температуре и давлении, при этом используется катализатор на основе кобальта. В результате образуется бета-цианопропионовый альдегид. Дальнейшими превращениями его переводят в DL-глутаминовую кислоту, которую затем разделяют на оптические антиподы с помощью непрерывной кристаллизации: L-изомер отбирают как продукт производства, а D-изомер нагревают с водой до температуры 200—220° и превращают опять в рацемическую глутаминовую кислоту.

Все перечисленные методы имеют серьезные недостатки: дорогое или неудобное сырье, трудность разделения оптических изомеров. Поэтому настоящий прорыв глутаминовой кислоте обеспечил биотехнологический способ получения. Впервые этот способ применили все в той же Японии в 1957 году. Подходящую бактерию нашли с помощью красивого, хотя и трудоемкого, метода. Большое количество почвенных бактерий высаживали на питательную среду и оставляли расти на некоторое время. Затем эти чашки заливали агаризованной средой с другими бактериями, нуждающимися для роста в глутаминовой кислоте. На тех участках, где эти индикаторные бактерии росли, и следовало искать продуцентов глутаминовой кислоты.

Кислоту делают бактерии

Производить глутаминовую кислоту в больших количествах могут многие микроорганизмы, но технологи используют в основном бактерии — у них выше выход продукта по отношению к субстрату, до 40—50%. Как правило, к производственной деятельности привлекают Corynebacterium glutamicum и Brevibacterium flavum, иногда — Microbacterium и Micrococcus. В среднем для получения тонны вещества требуется 2,4 т крахмала или 7 т мелассы.

Антиоксидант витамин E (IRONMAN) 60 капсул
Альфа токоферол в капсулах 266 руб. Подробнее »»

Витаминный комплекс Вита формула (IRONMAN) 60 таблеток
Высокоэффективный комплекс витаминов и минералов (поливитамины, полиминералы). 331 руб. Подробнее »»

Витаминно-минеральный комплекс для женщин Kollagen plus (LadyFitness) 72капс
Ключевой фактор здоровья суставов и позвоночника 643 руб. Подробнее »»

Антиоксидант витамин C (IRONMAN) 40 капсул
Аскорбиновая кислота в капсулах 296 руб. Подробнее »»

Витаминный комплекс Вита формула (IRONMAN) 200 таблеток
Высокоэффективный комплекс витаминов и минералов 878 руб. Подробнее »»

Наш магазин осуществляет доставку спортивного питания по Москве и России!

Вообще, процесс промышленного получения глутаминовой кислоты словно создан для того, чтобы о нем рассказывать, — настолько он красив и логичен. Представим клетку, растущую в среде с глюкозой. Клетка потребляет вкусную глюкозу и путем гликолиза разваливает ее на две молекулы пировиноградной кислоты, от каждой из которых потом отходит по молекуле СО2. В итоге образуются две молекулы ацетила, которые соединяются с переносчиком, коферментом А, и уходят в цикл трикарбоновых кислот. Тут-то и начинается самое интересное.

В цикле ацетил претерпевает ряд превращений и в результате на одной из стадий предстает в виде альфа-кетоглутаровой кислоты, которая на следующем этапе должна окислиться до янтарной кислоты. Если ослабить фермент, отвечающий за эту реакцию, то почти весь ацетил, попавший в цикл трикарбоновых кислот, останется в форме альфа-кетоглутарата. Достаточно присоединить к нему аминогруппу — и получится глутаминовая кислота. Такая реакция называется переаминированием, и она характерна для всего метаболизма аминокислот. Однако накапливающиеся промежуточные продукты будут замедлять работу цикла, а лишний ацетил клетка использует для производства других веществ. Чтобы этого избежать, ограничивают количество биотина в среде. Этот витамин отвечает за многие реакции, связанные с переносом СО2. Если его много, образуются побочные продукты — аланин, жирные кислоты, аспарагиновая и молочная кислоты. Выход глутаминовой кислоты при этом уменьшается. Но если биотина нет совсем, клетки не смогут расти и делиться.

Вот почему синтез глутаминовой кислоты проводят в два этапа. На первом бактерии растут на богатой питательной среде, в которой присутствует биотин. Клетки быстро делятся и активно потребляют биотин, но почти не производят необходимый продукт. Со временем клеток становится много, а биотина мало. Деление замедляется, но клетки не умирают: у них есть определенное количество запасенной энергии, наработаны ферменты и прочие необходимые вещества. На этой стадии почти весь субстрат превращается в глутамат. Более того, отсутствие биотина делает мембрану бактерий менее плотной, и глутаминовая кислота активно выходит в раствор, не подавляя свой биосинтез и облегчая технологу задачу по выделению. Также в питательную среду добавляют некоторые поверхностно-активные вещества и антибиотики — это тоже увеличивает проницаемость мембраны.

Важно подобрать и количество кислорода: если его будет много, то бактерии будут интенсивнее расти, тратить больше энергии на производство биомассы и меньше — на синтез продукта. Слишком низкая концентрация кислорода приведет к тому, что бактерии произведут больше аланина и молочной кислоты.

Методы селекции микроорганизмов и генной инженерии способны облегчить задачу технологов. Например, исходный штамм Corynebacterium glutamicum синтезировал достаточно много глутаминовой кислоты, до 50 граммов на литр культуральной жидкости, только при условии, что концентрация биотина очень мала — 2-3 мкг/л. Это ограничивало применение свекловичной мелассы — сырья дешевого и доступного, но обычно содержащего много биотина. Исследователи постепенно повышали количество биотина в питательной среде, отбирая те формы, которые были наиболее устойчивы к большому его количеству. В итоге, перебрав около 8000 клонов, они получили штамм, продуцирующий 50 г/л глутаминовой кислоты на мелассе.

Выделить глутаминовую кислоту тоже не так сложно. На первом этапе в культуральную жидкость добавляют известковое молоко или негашеную известь, а затем избыток ионов кальция осаждают фосфорной кислотой. Образующаяся слаборастворимая соль оседает вместе с клетками микроорганизмов. Ее отделяют центрифугированием или фильтрацией, а затем очищают оставшуюся жидкость от пигментных примесей. Осветленный раствор глутаминовой кислоты упаривают и закисляют до pH 3,2. При этом аминокислота начинает осаждаться из раствора, так как именно при таком значении pH ее молекулы перестают электростатически отталкиваться друг от друга. Осадок отделяют, перекристаллизовывают и сушат.

В 1982 году мировое производство глутаминовой кислоты составляло 270 тысяч тонн в год, сегодня — в десять раз больше. Скорее всего, оно будет расти и в дальнейшем. Крупнейшая фирма-производитель — по-прежнему та самая «Ajinomoto», с которой начиналась большая карьера глутамата. Несколько крупных заводов построено в Китае. А вот России глутаминовая кислота, кажется, не нужна — у нас ее не только не производят, но и импортируют весьма неохотно, примерно 10-12 тысяч тонн в год. Точнее, ввозят уже в составе пищевых продуктов. Хотя ресурсы для производства этой аминокислоты в стране есть. И это не только меласса или крахмал. Можно встретить даже проекты по использованию в качестве сырья пивной дробины — крупнотоннажного отхода пивных заводов, коих в России не менее 400 штук. Но, увы, аминокислоты в России практически никто не производит. Hardgainer.RU

Наша подсказка: качественную и недорогую глютаминовую кислоту российского производства можно купить в нашем магазине спортивного питания: Аминокислота L-глютамин

Последние обновления в данном разделе Hardgainer.RU:

• Гранат - рост мускулатуры и профилактика онкологии
• Коллаген - жизненно важный белок, составляющий основу соединительной ткани организма
• Витамин A (ретинол) - антиоксидант, необходим для роста новых клеток, замедляет процесс старения, улучшает состояние кожи, нейтрализует самые опасные виды свободных радикалов
• Витамин Е - мощный антиоксидант. Какая от него польза и нужно ли включать его в свой арсенал?