كيف تصنع الأحماض الأمينية

الأحماض الأمينية هي مركبات كيميائية تحتوي جزيئاتها على مجموعة أمينية أساسية (-NH2) ومجموعة كربوكسيل حمضية (-COOH).

الأحماض الأمينية مصنوعة من مكونات مشتقة من النباتات. يتم تصنيع المنتجات المخمرة مثل الميسو وصلصة الصويا عن طريق معالجة فول الصويا أو القمح بثقافة كوجي. تقوم عملية التخمير بتكسير البروتين وتحويله إلى أحماض أمينية. تعد صلصة الميسو وصلصة الصويا من الأمثلة على الاستخدام القديم للأحماض الأمينية في المطبخ الياباني لجعل الطعام أكثر لذة. يتم تصنيع الأحماض الأمينية المستخدمة في المنتجات الغذائية في الغالب عن طريق تخمير المكونات المشتقة من النباتات بنفس الطريقة التي يتم بها صنع صلصة الميسو وصلصة الصويا.

في تخمير الأحماض الأمينية، يتم تصنيع الأحماض الأمينية عن طريق تخمير المكونات باستخدام وسط استنباتي يحتوي على كائنات حية دقيقة مثل بكتيريا البروبيوتيك. تقوم هذه الكائنات الحية الدقيقة بتحويل المكونات إلى طعام ومواد أخرى تحتاجها. يتم أيضًا إضافة عنصر مثل دبس السكر لمساعدة الكائنات الحية الدقيقة على التكاثر وتكوين الأحماض الأمينية. تحتوي الكائنات الحية الدقيقة على إنزيمات تعمل على تسريع التفاعلات المرتبطة بتفكيك المكونات وتصنيع مواد جديدة. عملية التخمير عبارة عن سلسلة من التفاعلات تتضمن ما بين 10 إلى 30 إنزيمًا مختلفًا.

بالإضافة إلى التخمير، هناك طرق أخرى لصنع الأحماض الأمينية، مثل التفاعل الأنزيمي والاستخلاص والتخليق.

في عملية التفاعل الأنزيمي، يتم استخدام واحد أو اثنين من الإنزيمات لتحويل سلائف الأحماض الأمينية إلى الحمض الأميني الصحيح. في هذه الطريقة ليست هناك حاجة لتكاثر الكائنات الحية الدقيقة عن طريق تحويل الحمض الأميني المحدد، ولا توجد عملية طويلة تبدأ من الجلوكوز. تعتبر عملية التفاعل الأنزيمي مثالية إذا كانت المادة الأولية ذات تكلفة منخفضة.
يمكن إنتاج الأحماض الأمينية عن طريق تحطيم البروتينات. وهذا ما يعرف بطريقة الاستخراج. ومع ذلك، فإن كمية الأحماض الأمينية في البروتين المصدر تحد من كمية الأحماض الأمينية التي يمكن إنتاجها، لذلك فإن هذه الطريقة غير مناسبة لصنع كميات كبيرة من أحماض أمينية محددة.

تستخدم طريقة التوليف التفاعلات الكيميائية لصنع الأحماض الأمينية، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في التطوير المبكر لتقنيات إنتاج الأحماض الأمينية. المشكلة في هذه الطريقة هي أن التفاعلات الكيميائية تنتج كميات متساوية من الأحماض الأمينية L وD، لذلك يجب بعد ذلك تحويل الأحماض الأمينية D إلى أحماض أمينية L. كانت هذه الطريقة تتطلب خطوات ومعدات معالجة إضافية، وكانت أكثر تكلفة، وبالتالي تم التخلص منها تدريجيًا. ومع ذلك، فإنه لا يزال يستخدم لصنع الجلايسين، الذي لا يتواجد في الأشكال D وL، وللأحماض الأمينية التي تكون مفيدة بنفس القدر في الأشكال D أو L.

وتتمثل ميزة طريقة التخمير في أنها تتيح إنتاج كميات كبيرة من الأحماض الأمينية بتكلفة منخفضة وبمرافق صغيرة نسبيًا. ساعدت هذه الطريقة في تنمية سوق الأحماض الأمينية. في ستينيات القرن العشرين، تحول تصنيع الغلوتامات من الاستخلاص إلى التخمير، وتبع ذلك تصنيع الأحماض الأمينية الأخرى.