scan0120

14. AMINOKWASY

14.1. Zoaczeme aminokwasów a ich zastosowanie

Aminokwasy stanowią bardzo ważną grupę związków organicznych. Są podstawowymi składnikami białek. W przyrodzie występuje około 20 aminokwasów. Dziewięć aminokwasów: leucyna, izolcucyna, walina (o łańcuchach rozgałęzionych), fenyłoalanina, tryptofan, tyrozyna (zawierające pierścienie aromatyczne), lizyna, metionina, treonina (pochodne od kwasu L-a-amino-p--formylopropionowego), nic jest wytwarzanych przez organizm ludzki. Te aminokwasy egzogenne muszą być dostarczane w pożywieniu.

Aminokwasy znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach: w przemyśle spożywczym i paszowym, w produkcji kosmetyków oraz jako surowce do syntez chemicznych. Część aminokwasów produkowana jest metodami chemicznymi (metionina, fenyłoalanina, tryptofan). Cysteina otrzymywana jest przez ekstrakcję surowców naturalnych.

Najważniejsze aminokwasy produkowane metodami biochemicznymi zestawiono w tablicy 14.1.

Tablica 14.1

Ważniejsze aminokwasy produkowane metodami biochemicznymi

Aminokwas	Mikroorganizmy	Źródło węgla
Arginina	Brevibacterium ftavum Bacillus subtilis	Węglowodany
Kwas glutaminowy	Coryiiobaclerium glutamicum Nocardia eryihropolis Brevibacterium flavum	Kwas octowy Węglowodany
Lizyna	Corynobacterium glycinophilium Nocardia	Węglowodany
Treonina	Escherichia coli	Węglowodany

Pod względem rozmiarów produkcji najwięcej produkuje się kwasu glutaminowego oraz lizyny.

Kwas glutaminowy jest powszechnie stosowany w przemyśle spożywczym jako środek konserwujący i poprawiający smak wyrobów.

W przemyśle spożywczym dodaje się do białek roślinnych lizynę, metioninę i tryptofan.

Glicyna (kwas aminooctowy) jest stosowana w przemyśle spożywczym jako środek bakteriostatyczny oraz antyutleniacz.

Znaczne ilości metioniny i lizyny są stosowane do poprawiania wartości odżywczych pasz. Mączka rybna i ziarna soi stanowią golowe źródła protein dla przemysłu paszowego, jednak dostępne zasoby mączki rybnej są ograniczone. Wzrost udziału soi w paszach pociąga za sobą wzrost zapotrzebowania na metioninę, gdyż soja jest uboga w ten aminokwas.

Lizyna jest szeroko wykorzystywana w hodowli trzody chlewnej i drobiu. Obecnie stosowane pasze są wysokoenegctyczne, ale niskobiałkowe i wymagają uzupełniania preparatami białkowymi zawierającymi aminokwasy egzogenne.

14o2. Ogólna charakterystyka produkcji

Z materiałów naturalnych aminokwasy otrzymuje się w wyniku hydrolizy białek roślinnych. Kwas glutaminowy, stosowany w przyprawach, był do lat 50-tych otrzymywany w wyniku kwaśnej hydrolizy białek soi, kukurydzy lub pszenicy.

Metody enzymatyczne prowadzą do otrzymania odpowiednich aminokwasów z surowców chemicznych. Na przykład L-lizynę można otrzymać w wyniku działania hydrolazy na DL-a-amino-kaprolaktam. Metody fermentacyjne polegają na wybraniu odpowiednich szczepów producentów danego aminokwasu.

Dla przykładu przedstawione zostaną metody otrzymywania kwasu glutaminowego i lizyny.

14.2.1. Otrzymywanie lizyny

Lizynę produkuje się głównie za pomocą bakterii Clostridium glutamicum. Szczepy przemysłowe są auksotrofami.

W klasycznej fermentacji medium składa się z rozcieńczonej melasy oraz hydrolizatu soi. Hodowla prowadzona jest w warunkach dobrego napowietrzania pożywki, pH utrzymywane jest w zakresie neutralnym, zaś temperatura hodowli wynosi ok. 28°C. Stosuje się minimalną ilość inokulum, minimalizuje się także liczbę etapów w namnażaniu materiału posiewowego.