Các phương pháp sản xuất acid amin

Đánh giá post

Amino acid thường được gọi là “the building blocks of life”, nó có một vai trò quan trọng trong dinh dưỡng của con người, động vật và duy trì sức khoẻ. Chúng được sử dụng làm chất phụ gia trong thức ăn của gia súc (lysine, methionine, threonine); chất tăng cường hương vị (axit aspartic, muối mononatri glutamate, serine); thành phần trong mỹ phẩm, dược phẩm. Đặc biệt, amino acid được truyền vào để nuôi cơ thể bệnh nhân trong những trường hợp không thể cung cấp protein cho cơ thể bằng con đường ăn uống. Một số amino acid được sử dụng giải độc amoniac trong máu, điều trị suy tim, loét dạ dày và vô sinh ở nam giới. Một số axit amin khác được sử dụng làm tiền chất trung gian trong quá trình sản xuất kháng sinh.

Amino acid Quy trình sản xuất Sản phẩm vi sinh vật Sử dụng liên quan đến dược phẩm
Glycine Hóa học   Chất đệm trong thuốc giảm đau, mỹ phẩm
L-Alanine Hóa học, enzym Pseudomonas dacunhae Thành phần bổ sung để cung cấp dinh dưỡng cho cơ thể.
L-Arginine Lên men C. glutamicum;

Brevibacterium flavum; E. coli

Thảnh phần trong các sản phẩm nha khoa như kem đánh răng.
L-Aspartic acid Enzym E.coli Thành phần trong thực phẩm bổ sung, chất ngọt aspartame.
L-Cysteine Chiết xuất, enzym E. coli; Pseudomonas

thiazolinophilum

Tiền chất, thành phần trong bổ sung thực phẩm
L-Glutamine Lên men C. glutamicum Thành phần trong thực phẩm bổ sung, sử dụng điều trị một số bệnh thần kinh
L-Histidine Lên men Brevibacterium  flavum Thành phần bổ sung thực phẩm cho cơn đau tiền kinh, chống co thắt, chống viêm
L-Isoleucine Lên men C. glutamicum; E. coli Thành phần bổ sung trong thực phẩm
L-Leucine Lên men, chiết xuất Brevibacterium flavum; E.coli Thành phần bổ sung trong thực phẩm
L-Lysine Lên men C. glutamicum Thành phần bổ sung trong thực phẩm để tăng hấp thu canxi và hình thành collagen cho xương, sụn, mô liên kết. Điều trị cảm lạnh.
L-Proline Thủy phân protein, lên men. Brevibacterium flavum; E. coli Thành phần bổ sung trong thực phẩm, đặc biệt dành cho vận động viên.
L-Serine Thủy phân protein, lên men Methylobacterium sp. Thành phần bổ sung trong thực phẩm để điều trị hội chứng mệt mỏi mãn tính, tăng cường và cải thiện sức khoẻ. Thành phần trong thuốc (dịch truyền amino acid)
L-Tryptophan Lên men, enzym E. coli,

C.glutamicum; Bacillussp.

Thành phần bổ sung trong thực phẩm để hỗ trợ giấc ngủ, trầm cảm…
L-Tyrosine Thủy phân protein,

Lên men

E. coli Được sử dụng trong các chất bổ sung protein để điều trị chứng phenylketon niệu, chứng rối loạn nhịp tim (ADHD). Tiền chất của melanin. Được sử dụng để sản xuất L-DOPA.
l-Valine Lên men, enzym E. coli;

C. glutamicum;

Brevibacterium flavum

Thành phần bổ sung trong thực phẩm dành cho người nghiện rượu hoặc ma túy.

Bảng 1: Acid amin dùng trong ngành dược phẩm và sản xuất thực phẩm.

Hằng năm, nhu cầu sử dụng amino acid tăng lên 7%. Với thị trường đang phát triển nên công nghệ sản xuất amino axit có nhiều bước tiến lớn trong nửa sau thế kỉ 20, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất amino acid bằng công nghệ sinh học đã có nhiều thành công. Các phương pháp sản xuất amino acid:

  1. Sản xuất amino acid bằng thủy phân protein: đây là phương pháp đầu tiên để sản xuất amino acid. Trước năm 1950, hền hết amino axit đều được sản xuất bằng việc thủy phân (xúc tác axit) các protein như tóc, keratin, lông vũ…Cysteine được chiết xuất từ sản phẩm thủy phân của keratin có trong lông vũ; prolin và hydroxyproline là sản phẩm thủy phân của gelatin.
  2. Sản xuất amino acid bằng tổng hợp hóa học: Glycine and L-Alanine là các sản phẩm được tổng hợp đầu tiên. Mặt dù, các nhà khoa học đã tìm ra nhiều xúc tác bất đối xứng để tổng hợp các đồng phân quang học như mong muốn, nhưng do chi phí cao nên hiện nay chỉ một lượng nhỏ amino acid như alanine, glycine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan và valine được sản xuất bằng con đường hóa học.

nhan hd 1

Hình 1: Tổng hợp L-Valine bằng phương pháp Strecker

  1. Sản xuất amino acid bằng công nghệ sinh học: Các quy trình để sản xuất amino acid theo công nghệ sinh học đã được ứng dụng trong khoảng 50 năm qua. Có ba phương pháp sinh học để sản xuất amino acid: phương pháp enzym (sử dụng các enzyme vi khuẩn hoặc các tế bào bất động); bán lên men và lên men.

– Phương pháp enzym: tiền chất của amino acid được chuyển thành amino acid bằng cách dử dụng một hoặc hai enzym. Hiện nay, người ta dùng phương pháp enzym để sản xuất chủ yếu alanine, axit aspartic, cysteine, cystine, methionine,phenylalanine, serine, tryptophan và valine.

– Phương pháp bán lên men: một chất trung gian chuyển hóa trong sinh tổng hợp acid amin hoặc tiền thân của nó được chuyển thành acid amin trong quá trình lên men.

– Phương pháp lên men: được sử dụng để sản xuất hầu hết các L-acid amin. Phương pháp này sử dụng hiện tượng vi sinh vật chuyển hóa chất dinh dưỡng thành nhiều thành phần khác nhau. Với phương pháp lên men, các nguyên vật liệu như xi rô được thêm vào môi trường vi sinh vật, các vi sinh vật sinh sôi nảy nở để sản xuất axit amin. Enzyme đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất axit amin bằng quá trình lên men.

Phương pháp sản xuất Điểm yếu Điểm mạnh
Thủy phân Protein Giới hạn nguyên liệuKhông phù hợp trên quy mô lớn Sinh khối giàu protein không sử dụng còn lại từ các quá trình khác nhau có thể được sử dụng như nguyên vật liệu.
Hóa học Chi phí cao Có thể sản xuất trên quy mô lớn
Lên men Không sản xuất được tất cả các acid amin, ví dụ L-methionine. Đơn giản, tiết kiệm.
Enzym Chất nền đặc biệt dùng làm vật liệu ban đầu Sản xuất tinh khiết amino acid, tiết kiệm và thân thiện với môi trường.

Bảng 2: So sánh các phương pháp sản xuất acid amin

 

Tài liệu tham khảo

Kalin Ivanov, Assena Stoimenova, Danka Obreshkova, Luciano Saso. Biotechnology in the Production of Pharmaceutical Industry Ingredients: Amino Acids, Biotechnology & Biotechnological Equipment;

Ngày viết:
Lời nói đầu, Thân gửi các bạn độc giả của bs Chi. Mình muốn tâm sự một chút suy tư của một bác sĩ nghèo nhưng lại mang trong mình một nỗi lòng đau đáu của một người mẹ, một người phụ nữ lương thiện, muốn giúp đỡ những người khó khăn hơn mình. Cách đây hơn 3 năm, trước khi đại dịch covid xảy ra. Mình có lập 1 trang fb với tên Dr. Nguyễn Thị Kim Chi. Trang chuyên dịch những bài viết hay về thông tin y học trên Medscape, một tờ báo uy tín. Những bài viết là những tiến bộ khoa học nhân loại được chuyển thể từ tiếng Anh sang tiếng Việt. Với mục đích đem thông tin y học mới nhất, đem những thành tựu y học tiên tiến nhất tiếp cận với những bệnh nhân, người mà cũng đang khao khát tìm đến những hy vọng tiến bộ y học trên con đường chạy chữa bệnh của bản thân, người thân, gia đình mình. Với mục đích đó, mình thực hiện cũng được hơn 3 năm. Trộm vía, được sự ủng hộ giúp đỡ của bạn đọc, may mắn công việc đó cũng vẫn trôi chảy. Với việc đem thông tin y học chuyển tải qua tiếng Việt, mình cũng được rất nhiều bạn đọc tìm hiểu, đặt những câu hỏi về tình trạng bệnh, cách chữa trị của người thân, con cái, hay những phương pháp tiên tiến nhất. Cảm ơn tình cảm của bạn đọc đã ủng hộ bs cũng như trang fb Dr.Nguyễn Thị Kim Chi. Nay trang fb được đổi tên thành Fb Nguyễn Thị Kim Chi. Xuất phát từ việc khao khát muốn làm thiện nguyện, mình đã mạnh dạnh lập nên trang fb này. Với mục đích kêu gọi từ thiện từ những bạn đọc gần xa. Một miếng khi đói bằng một gói khi no. Trao đi là còn mãi! Mình mong muốn làm từ thiện thì từ rất lâu rùi. Mình cũng đi tìm hiểu rất nhiều hội nhóm với mong muốn có thể hành động, hoặc làm bất kì những việc gì đó, dù là nhỏ nhất có thể giúp đỡ được người khó khăn hơn mình. Chính vì khao khát mong muốn trao đi những tình cảm tốt đẹp, vượt qua cái ngại ngần của bản thân, và ước mơ thiện nguyện thành sự thật nên mình, bs Chi lập trang fb Thiện nguyện - Charity. Trang này sẽ là lưu giữ những thông tin vs những tấm lòng thiện nguyện của bạn đọc trang bs Chi. Hãy chung tay giúp đỡ những người có hoàn cảnh khó khăn. Dù là nhỏ nhất cũng rất đáng trân trọng. Mình xin đóng góp quỹ của trang Thiện nguyện - Charity trước 1000k. Số tiền này tuy nhỏ, nhưng mong muốn trang sẽ giúp đỡ được nhiều người khó khăn hơn. Bạn đừng ngần ngại trao đi, dù là 20k hay 50k. Nếu bạn thấy thoả đáng thì điều đó đã là thiện nguyện rùi. Hãy để mình giúp bạn 1 phần nhỏ trên con đường thiện nguyện, để chúng ta có chung bạn thiện thành. Nếu bạn đọc bài, thấy bài hay xin like vs chia sẻ miễn phí. Nếu bạn muốn làm từ thiện, hãy chuyển tấm lòng của bạn tới số tài khoản của bs Chi. Mình sẽ giúp bạn gửi tới những người có hoàn cảnh khó khăn vs tấm lòng chân thành nhất. Tài khoản mang tên Nguyễn Thị Kim Chi Số tài khoản: 26702461 Ngân hàng: Vp bank (Vì Việt Nam thịnh vượng) Chuyển khoản ghi: TC tên người chuyển khoản Số tiền được cộng vào đủ từ 1000k-5000k sẽ được trao đến các địa chỉ công khai. Đến đây mình, bs Chi xin cảm ơn bạn đọc đã đồng hành cùng mình trong thời gian qua vs trong thời gian tới. Chúc các bạn đọc sức khoẻ, hạnh phúc, thành đạt.

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây