Выделение аминокислот из гидролизатов белка

При получении аминокислот белки, прежде всего, расщепляют с помощью кислотного или ферментативного гидролиза. Кислотный гидролиз приводит к потере некоторых аминокислот и является относительно сложным процессом, требующим использования высоких температур. Гораздо легче и щадящей протекает ферментативный гидролиз белков, потому он и нашел большее распространение. Для осуществления полного гидролиза необходимо применение комбинации нескольких ферментов. На практике применяют ферменты животного и бактериального происхождения, такие как трипсин, пепсин и папаин в комбинации со специфическими амино- и карбоксипептидазами. Нередко хорошие результаты получают, используя неочищенный фермент, например панкреатин, который содержит все пищеварительные ферменты поджелудочной железы. Из раствора полностью гидролизованного белка без затруднений выделяют отдельные аминокислоты или группы аминокислот, однако эта дополнительная операция повышает их стоимость Выделенные «амины» высушивают и они получаются в форме кристаллического порошка.

Микробиологический синтез

Способность бактерий синтезировать различные вещества уже давно привлекла внимание ученых. Японский исследователь С. Киношита, впервые в 50-е годы открывший и доказавший перспективность микробного синтеза, уже 1963 году признавал: «Мало сомнения в том, что недалеко то время, когда с помощью микроорганизмов будет возможно производить все известные аминокислоты». Это время наступило уже к 70-м годам. На данный момент с помощью различных бактериальных культур можно получать почти все протеиногенные (входящие в состав белков) аминокислоты. Наиболее изученным видом бактерий является кишечная палочка (Escherichia coli), которая была описана немецким педиатром и бактериологом Теодором Эшерихом еще в 1885 году. Кроме этого применяются и другие бактериальные культуры, например Cornynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum,Salmonella typhimurium, Bacillus subtilis, а также мутанты этих культур, способные производить конкретные аминокислоты.

Микробиологический синтез заключается в выращивании определенных микроорганизмов в питательных растворах, имеющих источник углерода (чаще всего это сахара, содержащиеся например в патоке), в аппаратах-ферментаторах, где бактерии активно размножаются и под воздействием специфических ферментов выделяют в раствор в большом количестве ту или иную аминокислоту, которую затем выделяют из раствора и высушивают.

Химический синтез

Химический синтез более универсален, чем микробиологический, и позволяет получать соединения любой возможной структуры. Здесь используется непищевое минеральное сырье, в котором при помощи химических реакций достигается любая концентрация аминокислот, однако, как правило, процесс многостадиен и требует более сложной аппаратуры. Напомню, что в результате химического синтеза обычно получается смесь равных количеств L и D – изомеров аминокислот, в то время как в состав белков входят исключительно L-изомеры. D-изомеры, как правило, организмом не усваиваются и являются балластом. Следовательно, необходимо их разделение, что неминуемо отрицательно сказывается на стоимости изготовления.

Оба способа обеспечивают получение природных аминокислот необходимой степени химической и оптической чистоты. В конечном счете, когда речь идет о промышленном производстве, последнее слово остается за экономикой: по данным зарубежных специалистов, при больших масштабах химические методы становятся более рентабельными. Аминокислоты, получаемые микробиологическим и химическим синтезом, дешевле гидролизатов, поскольку изготавливаются не из белковых концентратов, значительно подорожавших за последнее время, а из более дешевого сырья, ресурсы которого не ограничены. Изготовлением аминокислот (в т. ч. и гидролизатов) занимаются крупные химические и фармацевтические предприятия в Европе и Азии, но лидерами рынка выступают Китай и Япония.

Полученные одним из вышеуказанных способов аминокислоты используют в пищевой промышленности в качестве улучшителей вкуса, в сельском хозяйстве – для обогащения растительных кормов, в медицине – при изготовлении растворов для парентерального питания, и, конечно же, для изготовления различных продуктов спортивного питания. Нашли свое применение как отдельные аминокислоты, такие как L-аргинин, L-глютамин, L-тирозин, L-лейцин, L-орнитин, L-лизин, так и смеси из нескольких аминокислот, среди которых наиболее распространенными являются ВСАА (L-лейцин, L-изолейцин, L-валин). Однако имеются и другие смеси, например, состоящие из полного набора кристаллических аминокислот, такие как «Аmino forte» от «Динамик Девелопмент» или смеси только из незаменимых аминокислот – «Aminobolik» от «Ультимейт нутришн», «Intra fuel» от С.А.Н., «Super natural» от «Скайтек нутришн». Список продуктов далеко не исчерпывающий.

Очень многие компании предлагают продукты на основе кристаллических аминокислот, однако лидером по числу предложений на российском рынке выступают все же более дорогостоящие гидролизаты протеинов. Причина этого заключается в сложности сертификации продукции, состоящей только из кристаллических аминокислот. Сертифицировать гидролизат не в пример проще. В России практически отсутствует микробиологическая промышленность, и российские производители спортивного питания покупают аминокислоты за рубежом. Поэтому с одной стороны качество отечественных «аминок» не вызывает сомнений, но цена их получается «не российская». Справедливости ради стоит отметить, что несколько аминокислот в свободной форме в России все же производят, но они не относятся к востребованным в спорте.