Аминокислоты — что это такое и для чего нужны?

Аминокислоты служат основой для синтеза физиологически активных соединений, которые важны для нормальной жизнедеятельности организма. Вещества обладают органолептическими свойствами, поэтому их часто используют в различных областях, например, медицине, промышленности, сельском хозяйстве, химической, пищевой отраслях.

Что такое аминокислоты?

Это органические вещества или соединения, в молекуле которых присутствуют аминные и карбоксильные группы. Химические единицы состоят на 16% из азота. 

Кроме этого аминокислоты включают углерод, водород, другие элементы.

Ученые открыли более 500 аминокарбоновых кислот за последние 70 лет. Многие соединения обнаружили в процессе поиска новых антибактериальных средств среди:

• фруктов,
• грибов,
• растений,
• микроорганизмов,
• семян.

В генетическом коде человека присутствует и вырабатывается только около 20 аминокислот. Ученые открыли пока более 500 соединений. В свободном виде встречается около 240 разновидностей. Оставшиеся соединения существуют в виде промежуточных элементов.

Что такое аминокислоты, говоря простым языком? Это частицы, синтезирующие в белок, гормоны, ферменты. Вещества выступают в качестве строительного материала, поэтому их роль на протяжении всей жизни человека сложно переоценить.

Способы получения аминокислот

Есть несколько методов получения аминокислот в производственных масштабах:

1. Гидролиз. В качестве белоксодержащего природного сырья выступают отходы молочной, пищевой промышленности. Их нагревают до 105 °С с добавлением щелочей либо кислотных растворов.
2. Химический синтез. Целевой продукт выходит рацемической смесью, имеющей L- и D-стереоизомерные формы.
3. Микробиологический синтез. Таким способом получают более 60% из числа производимых высокоочищенных белковых соединений. Для достижения сверхсинтеза необходим строгий контроль над условиями среды и изменением состава. В качестве сырья используют молочную сыворотку, свекловичную мелассу, гидролизаты крахмала.
4. Химико-микробиологическое производство. Биотрансформация возможна благодаря клеткам микроорганизмов и ферментам, которые необходимо заранее получить химическим методом. Оптимальный режим аэрации и условия для дальнейшего микробиологического производства аминокислот — уровень рН в пределах 8–8,5 и температура 30–50 Со. 

С экономической точки зрения одним из наиболее выгодных считается химический метод. Преимущество микробиологической технологии заключается в возможности использовать возобновляемое сырье.

Виды аминокислот

Чтобы понять, для чего нужны аминокислоты, рассмотрим отдельно, на какие группы делятся вещества.

Незаменимые

Не синтезируются в организме человека, поэтому запас органических веществ необходимо восполнять пищевыми белками. 

К наиболее важным аминокислотам относят:

• Фенилаланин — участвует в выработке дофамина, адреналина, тироксина, обеспечивая их антидепрессивное действие, нормальное функционирование надпочечников и щитовидки.
• Группа веществ, включающая валин, лейцин, изолейцин — поддерживают мышечные волокна, препятствуют их разрушению из-за нагрузок.
• Треонин — участвует в выработке эластина, коллагена. Обеспечивает расщепление жиров, укрепляет сердечно-сосудистую систему.
• Триптофан — синтезирует белки гемоглобина и сыворотки крови, улучшает сон.
• Метионин — участвует в выработке креатина, нуклеиновых кислот, адреналина, коллагена. Регулирует уровень жира в печени и холестерина в крови.
• Лизин — способствует накоплению кальция в костной ткани, нормализует работу легких, печени, эндокринной системы.

Дефицит незаменимых веществ возникает из-за несбалансированного питания, недостатка в рационе продуктов, богатых белком, необходимыми витаминами и минералами.

Заменимые

Органические соединения при нормальной работе всех систем организма вырабатываются в достаточном количестве. При дефиците аминокислот, их можно восполнить биологически активными добавками к пище. Популярные заменимые соединения:

• глютамин — нормализует обмен веществ, способствует передаче импульсов к центральной нервной системе, выводит аммиак из организма;
• пролин — препятствует развитию атеросклероза, остеоартрита, появлению болей в спине и растяжек, укрепляет сердечную мышцу;
• аланин — синтезирует глюкозу в печени, антитела, нормализуем метаболизм сахара, укрепляет иммунную систему, насыщает энергией мышцы, головной мозг, ЦНС;
• глицин — обеспечивает клетки кислородом, участвуют в синтезе креатина, глюкагона, коллагена, иммуноглобулинов;
• цистеин — улучшает эластичность, качество кожи, активирует лейкоциты и лимфоциты, служит мощным антиоксидантом.
• аргинин — поддерживает здоровье печени, суставов и мышц, способствует регенерации тканей, помогает сжигать жир.

Подбирая биологически активные добавки, необходимо учитывать привычный образ жизни.

Условно (частично) незаменимые

Это группы органических соединений, которые производят из других аминокислот в организме:

• аргинин — участвует в синтезе азота, благодаря чему расширяются сосуды и человеку легче переносить физические нагрузки;
• тирозин — ускоряет восстановление мышц, увеличивает работоспособность организма;
• цистин — укрепляет иммунитет, участвует в процессе регенерации кожи, благодаря чему раны и ожоги заживают быстрее.

Частично незаменимые вещества вырабатываются организмом в небольшом количестве.

Сферы применения аминокарбоновой кислоты

Физические свойства аминокислоты отличают ее от других соединений физическими свойствами. 

Органические вещества и их производные:

• имеют твердую кристаллическую структуру, хорошо растворяются;
• имеют разный вкус — могут быть сладкими, безвкусными или горчить;
• служат проводником электричества в жидкой форме;
• плавятся при температуре от 22 Со;
• способны к поликонденсации, в результате которой образуются полиамиды.

За счет разнообразия свойств аминокислоты имеют много областей применения:

1. Медицина. Лекарственные средства на основе аминокарбоновой кислоты используют в качестве питания и источников энергии для больных после тяжелых операций, при сильном истощении организма. Из полиаминокислот производят хирургический материал, глутаминовую кислоту, применяемую в психиатрии, при атеросклерозе, нарушениях мозгового кровообращения. Панангин, изготовленный на основе аминокислоты, применяют в кардиологии. Аргинин в комплексе с другими органическими веществами эффективен в восстановлении печени. Гистидин применяют в борьбе с гепатитами, язвенными болезнями.
2. Сельское хозяйство. В большинстве растений содержится недостаточное количество белков, поэтому аминокислоты используют в качестве кормовых добавок для сельскохозяйственных животных. Органические вещества в комплексе с валином, метионином применяют для защиты растений от вредителей, болезней. Глицин и аланин эффективны в борьбе с сорняками, поскольку обладают гербицидным действием.
3. Производство. Из химических соединений изготавливают красители, парфюмерию, пленку, моющие средства, добавки к моторному топливу, капроновые, пластмассовые, трикотажные изделия, канаты и веревки.
4. Промышленность. В микробиологии аминокислоты выступают реактивами, используются для приготовления культурных смесей. В пищевой промышленности из них изготавливают вкусовые добавки. Глицин и лизин служат антиоксидантами, замедляют окисление липидов, стабилизируют аскорбиновую кислоту, прочие витамины.

Также органические вещества необходимы при консервировании, замораживании различных продуктов. 

Аминокислоты широко используются в разных отраслях как готовые химические соединения и в качестве исходного сырья для биосинтеза полимеров, большинства физиологических соединений.