AMINOACIDOS EN USO INDUSTRIAL Los aminoácidos tienen amplias aplicaciones industriales. Aproximadamente el 66% de los aminoácidos producidos se utilizan en la Industria de Alimentos, el 30% como aditivos de piensos y el 4% restante en medicina y cosmética así como material de partida en la industria química. En la industria de alimentos los aminoácidos se utilizan solos o en combinación para aumentar el sabor. Muchos aminoácidos se utilizan en medicina como ingredientes de soluciones de infusiones en el tratamiento post-operatorio (nutrición e nteral). En la industria química los aminoácidos son utilizados como material de partida para la producción de copolímeros, como son las fibras de polialanina o las resinas de isocianato de lisina. El ácido urónico, utilizado como agente bronceador, se produce por biotransformación de la histidina. Otro aminoácido, la glicocola, se utiliza como material de partida para la producción del herbicida glifoxato. De todos los aminoácidos, el de mayor interés comercial y del que más toneladas al año se producen es el ácido glutámico, que se emplea para reforzar el sabor en el sector alimentario. El ácido aspártico y la fenilalanina se utilizan en la industria alimentaria, por e jemplo, como ingredientes del edulcorante artificial aspartame, un importante constituyente de las bebidas refrescantes dietéticas y de otros alimentos que se venden como carentes de azúcar. Se han desarrollado procesos de fermentación para todos los aminoácidos excepto para glicocola, L-cisteína y L-cistina, pero no todos estos procesos de fermentación se encuentran en uso a nivel comercial. En la fabricación comercial de aminoácidos existen tres procesos: 1. Extracción de aminoácidos a partir de hidrolizados de proteína. Este método se utiliza para obtener
L-cisteína, L-cistina, L-leucina, L-asparragina y L-tirosina. 2. Síntesis química. La producción de glicocola, D,L-alanina, D,L-metionina y D,L-triptófano siempre implica síntesis química. La síntesis química es más barata que la producción microbiana pero el
producto químico es la mezcla ópticamente inactiva de los isómerops D y L. 3. Producción microbiológica. Dentro de esta existen tres enfoques:
A. Fermentación directa de aminoácidos utilizando diferentes fuentes de car bono. B. Conversión de productos intermediarios baratos, vía biosíntesis. Por ejemplo, la glicocola, que es barata, puede ser convertida en L-serina. C. Uso de enzimas o células inmovilizadas para la separación de una mezcla racémica sintetizada químicamente. La producción de aminoácidos se lleva a cabo en procesos discontinuos durante 2-4 días en vasijas que contienen hasta 450 m3.
Microorganismos Productores
Generalmente los microorganismos utilizados por la industria son las bacterias, aunque también existen procesos en los que actúan hongos y algas. El proceso industrial más extendido y conocido desde antiguo es la fermentación. En este proceso se oxida una molécula glucídica, en ausencia de oxígeno y se obtiene una molécula pequeña y algo de ener gía que el individuo utiliza para su supervivencia. Las industrias fermentadoras que utilizan bacterias como productoras son las industrias lácteas, las productoras de encurtidos y la industria del vinagre. Las industrias fermentadoras que utilizan levaduras (hongos) son las panificadoras y las industrias de bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza o la sidra. En los procesos industriales se trabaja con grandes volúmenes por ello es necesario contar con: -
Grandes tanques donde se realiza el proceso de fermentación, los llamados fermentadores. Nutrientes baratos y fácil de obtener. Condiciones estériles, para que no se produzca contaminación en el interior del tanque. Cepas “Clon” donde los individuos que actúan en el proceso con clones, esto es, individuos genéticamente idénticos. Clones estables, que no muten. Cepas estables, que no modifiquen su producción en condiciones industriales. Eliminación de las cepas y de los subproductos de forma barata, fácil y rápida.
En la actualidad la industria farmacéutica invierte gran cantidad de recursos en la obtención de microorganismos productores estables. Estos se utilizan en la producción de alimentos, antibióticos, vacunas, vitaminas, hormonas
http://licbiologo2011.blogspot.pe/2011/05/produccion-industrial-de-aminoacidos.html
AMINOACIDOS DE ORIGEN INDUSTRIAL Lisina
La Lys es altamente higroscópica lo que limita su uso en forma pura en fabricación de piensos. En e l mercado está disponible la L-Lys sólida pura (CE 3.2.1) aunque su come rcialización es muy limitada en la práctica. La forma monoclorhidrato (CE 3.2.3) es una de las fuentes más utilizada en fabricación de piensos compuestos. Se obtiene mediante fermentación oxidativa de microorganismos sobre un substrato hidrocarbonado (azúcar, almidón, melazas, etc) en presencia de una fuente de nitrógeno (sales amónicas, amoníaco, hidrolizados proteicos, etc). El producto comercial tiene una pureza mínima del 98%, con un 78% de Lys y un 19-20% de Cl. Otras formas disponibles son los concentrados líquidos, tal como la Lys-50, que se obtiene mediante un proceso similar al del clorhidrato. Este producto es fácil de manejar y no aporta Cl. También se encuentra disponible la Lys en forma de sulfato (CE 3.2.5), bien en forma líquida o en forma sólida, que se obtiene mediante procesos de fermentación a partir de
Corynebacterium glutamicum. Las formas líquidas contienen un 25% y las sólidas un 50% de Lys. Al obtenerse por fermentación, ambos productos contienen además de L ys otros nutrientes de interés, entre los que se incluyen cantidades apreciables de aminoácidos indispensables. Metionina
La Met se comercializa actualmente en dos formas: DL-Met (CE 3.1.1) y análogo hidroxilado de la Met (CE 3.1.6) (ácido 2-hidroxi-4-metilmercapto butírico ó HMB ó ácido DL-2-hydroxi-4-metiltiobutanoico ó MHA). A partir del hidroxianálogo de Met se obtiene y comercializa la sal cálcica correspondiente (CE 3.1.7). La DL-Met se obtiene mediante síntesis química a partir de propileno, metiltiol, metano y amoníaco. El producto comercial sólido tiene una riqueza en Met superior al 99%, y el líquido (sal sódica; CE 3.1.4), menos utilizado por la industria, contiene un 40% de Met y un 6,2% de Na. El hidroxianálogo de la Met está disponible en forma líquida o sólida. La presentación líquida contiene un 85% de ácidos, de los que las formas monoméricas deben superar el 65%. La forma sólida (sal cálcica, 12% Ca) se obtiene por síntesis química a partir del óxido de Ca y del ácido 2-hidroxi 4-metiltiobutanoico y contiene un 83% del monómero. La equivalencia en Met disponible entre las formas DL y OH de la Met ha sido objeto de un gran debate en los últimos 25 años, con valores de disponibilidad publicados comprendidos entre el 60 y el 100%, correspondiendo las cifras más bajas normalmente a dietas semisintéticas y piensos con baja relación Arg:Lys. En las presentes tablas se ha adoptado para la hidroxi-Met una equivalencia con respecto a la forma DL -Met del 100% (880 g de Met/kg de producto comercial), que es el valor recomendado por el fabricante. La forma hidroxilada tiene carácter ácido, lo que contribuye a potenciar el control de microorganismos en piensos. Treonina
La L-Thr (CE 3.3.1) se obtiene ge neralmente mediante procesos de fermentación aunque también se puede obtener por aislamiento a partir de hidrolizados proteicos para uso farmacéutico. El producto comercial para piensos tiene una riqueza mínima del 98% y un equivalente en proteína bruta en torno al 73-74%. Triptófano
El L-Trp (CE 3.4.1) se obtiene mediante fermentación a partir de substratos de glucosa o indol y otros hidratos de carbono. La riqueza del producto comercial es del 98% con un equivalente en proteína bruta del 85%. La síntesis química se realiza a partir del éster acetaminomalónico y de la fenilhidracina pero esta reacción produce DL-Trp, de menor disponibilidad en monogástricos y por tanto, de escaso uso en alimentación animal. Isoleucina
La L-Ile (CE 3.8.1) se obtiene mediante fermentación a partir de una cepa de Escherichia coli genéticamente modificada (K-12 3149 F ERM ABP-10641). El producto comercial tiene un c ontenido mínimo del 93,4 % del aminoácido, así como 2,8 % de L-Val y 0,6 % de otros aminoácidos. Además, contiene, 2% de ácido ?-amino butírico, 1% de impurezas y menos del 1,5% de humedad. El contenido equivalente en proteína es del 68%. Valina
La L-Val (CE 3.7.1; C5H11NO2,) se obtiene mediante proceso de fermentación aerobio a partir de una cepa no patógena de Escherichia coli genéticamente modificada (K-12 AG314 FERM A BP-10640). Este aminoácido tiene una pureza mínima del 98% y un e quivalente proteico del 73,3 %. Otros aminoácidos
La L-Arg (CE 3.6.1; C6H14N4O2) se o btiene mediante fermentación aerobia a partir de una ce pa de Corynebacterium glutamicum (ATCC 13870). Tiene una pureza mínima del 98% (sobre MS) y un equivalente proteico del 197 %. La L-His (CE 3.5.1; C6H9N3O2.HCl.H2O) se presenta en forma de monocloruro monohidratado y se obtiene mediante fermentación a partir de una cepa no patógena deEscherichia coli (ATCC 9637) y está autorizada exclusivamente en salmónidos. La pureza del producto comercial es del 98%, equivalente a un 74% de His. El contenido equivalente en proteína es del 125%. Dentro del agrupo de aminoácidos y sus sales se encuentra registrado el ácido guanidinoacético (GAA o glicociamina) (CE 3.7.2; C3H7N3O2), un derivado de la glicina precursor de la creatina. Contiene un mínimo de 96% de sustancia activa y no más de un 1,5% de glicina. Metabólicamente, la creatina se forma en el organismo a partir del GAA que, a su vez, se forma a partir de Arg y glicina. Su uso en la UE está restringido a pollos de engorde y a una dosis única de 600 mg/kg. Aminoácidos para rumiantes
Los aminoácidos industriales, y la Met en particular, son fácilmente degradados en r umen. Por ello, existen en el mercado presentaciones protegidas de Met y Lys. El proceso de protección es complicado y caro, ya que exige al mismo tiempo impedir el ataque de los microorganismos del rumen y que el producto sea disponible en el intestino delgado. Conseguir ambas cosas a la vez es difícil, especialmente en el caso de la Lys que es un aminoácido muy lábil. Por ello se busca un compromiso aceptable entre ambas características. En la UE está autorizado el uso en vacas de leche de la DL-Met protegida con el copolímero vinilpiridina/estireno (Smartamine) con un contenido mínimo del 65% de DL-Met y un máximo del 3% del copolímero. También hay disponibles mezclas de DL-Met y L-Lys, con el mismo sistema de protección, y con contenidos mínimos del 50% de aminoácidos y del 15% de DL -Met. Asimismo, están disponibles las formas sólidas y líquidas del éster isopropílico del hidroxianálogo de la Met (Metasmart), con un contenido mínimo del 90% del éster monómero. Otros productos de Met protegida son el Mepron 85 (85% de DL-met) y el Met-plus (65% de DL-met, 30% de grasa y 3,5% de Ca). En estos productos, las sales de DL-Met están protegidas por una matriz de ácido laúrico y ácidos grasos de cadena larga. Las dosis recomendadas de estas formas protegidas en vacas de alta producción están en torno a 10-20 g por vaca y día. Por último, al comienzo de la rumia existe la posibilidad de emplear metionato de Zn que contiene 80% de DL-Met y en torno al 18% de Zn. Los aminoácidos tienen un valor equivalente proteico y un valor energético difíciles de determinar. En estas tablas, el equivalente proteico se ha estimado siguiendo el método tradicional de multiplicar el contenido en N por el factor medio aceptado para las proteínas de 6,25. La aplicación de este coeficiente supone un error conceptual importante pero permite comparar los valores teóricos con los obtenidos en laboratorio mediante analítica convencional. Más difícil es calcular el contenido energético de las diversas formas comerciales de los aminoácidos en las distintas especies domésticas. Los datos existentes son escasos y dispares y e n la mayoría de los casos han sido obtenidos mediante estudios
empíricos a partir de la composición química y teorías metabólicas, y no en ensayos biológicos. En cualquier caso, el valor energético de los aminoácidos es de interés limitado debido a su bajo nivel de incorporación en los piensos. El nitrógeno contenido en los aminoácidos, cuando éste se utiliza como fuente energética, se excreta en la orina. Este proceso supone un alto gasto energético y, en casos de exceso, disminuye su valor energético neto. •
- https://campusvirtual.ucm.es/SCRIPT/09-66075/scripts/serve_hom
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http://www.alimentacion-sana.com.ar/ informaciones / novedades/aminoacidos.htm
