กรดอะมิโนทำอย่างไร

กรดอะมิโนหมายถึงสารประกอบที่มีโมเลกุลประกอบด้วยหมู่เอมีน (-NH2) และหมู่คาร์บอกซิล (-COOH)

กรดอะมิโนทำจากส่วนผสมที่ได้จากพืช ผลิตภัณฑ์หมักเช่นมิโซะและซอสถั่วเหลืองทำโดยการหมักถั่วเหลืองหรือข้าวสาลีด้วยวัฒนธรรมโคจิ กระบวนการหมักจะสลายโปรตีนและเปลี่ยนเป็นกรดอะมิโน มิโซะและซอสถั่วเหลืองเป็นตัวอย่างของการที่กรดอะมิโนเป็นส่วนหนึ่งของอาหารญี่ปุ่นมาช้านาน และวิธีที่ชาวญี่ปุ่นพยายามสร้างอาหารอร่อยๆ กรดอะมิโนที่ใช้ในผลิตภัณฑ์กรดอะมิโนส่วนใหญ่ทำโดยการหมักส่วนผสมที่ได้จากพืชด้วยวิธีเดียวกับที่ทำมิโซะและซอสถั่วเหลือง

ในการหมักกรดอะมิโน กรดอะมิโนถูกสร้างขึ้นโดยการหมักส่วนผสมกับจุลินทรีย์ (เช่น แบคทีเรียโปรไบโอติก) จุลินทรีย์เหล่านี้เปลี่ยนส่วนผสมเป็นอาหารและสารอื่น ๆ ที่จุลินทรีย์ต้องการ ในการหมักส่วนผสม เช่น กากน้ำตาล จะถูกเติมลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่เพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ สิ่งนี้ช่วยให้จุลินทรีย์เพิ่มจำนวนและสร้างกรดอะมิโน จุลินทรีย์ประกอบด้วยเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาเพื่อสลายและสังเคราะห์สารใหม่ กระบวนการหมักเป็นชุดของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์ประมาณ 10 ถึง 30 ชนิด

ในการสร้างกรดอะมิโนโดยใช้จุลินทรีย์อันดับแรกเราต้องหาจุลินทรีย์ที่มีศักยภาพสูงในการสร้างกรดอะมิโน ดินธรรมชาติหนึ่งกรัมมีจุลินทรีย์ประมาณ 100 ล้านตัว จากนี้เราต้องหาจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด
เมื่อพบจุลินทรีย์ที่เหมาะสมจะต้องพัฒนาสายพันธุ์ที่ดีขึ้นเพื่อให้ได้จุลินทรีย์ที่มีศักยภาพดีที่สุด ปริมาณกรดอะมิโนที่ทำขึ้นอยู่กับปริมาณและคุณภาพของเอนไซม์ สามารถสร้างกรดอะมิโนได้มากขึ้นหากเอนไซม์สำหรับสร้างกรดอะมิโนที่เหมาะสมถูกเก็บไว้ในสภาวะที่เหมาะสม อย่างไรก็ตามสามารถทำได้น้อยกว่าหากไม่มีเงื่อนไขเหล่านี้ สมมติว่าจุลินทรีย์มีวิถีการเผาผลาญของ A → (a) → B → (b) → C → (c) → D โดยที่ (a), (b) และ (c) เป็นเอนไซม์ ในการสร้างกรดอะมิโน C ในปริมาณมากเอนไซม์ (a) และ (b) จำเป็นต้องมีการทำงานมากขึ้นและเอนไซม์ (c) จะต้องไม่ทำงาน ซึ่งสามารถทำได้โดยการพัฒนาสายพันธุ์ที่ดีขึ้นผ่านเทคนิคต่างๆ
ในการทำกรดอะมิโนถังหมักจะเต็มไปด้วยกากน้ำตาลและส่วนผสมของน้ำตาลเช่นอ้อยข้าวโพดและมันสำปะหลัง สภาวะที่เหมาะสมคือการกวนการจ่ายออกซิเจนอุณหภูมิและระดับ pH กรดอะมิโนที่ต้องการจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากน้ำซุปหมักนี้

นอกจากการหมักแล้วยังมีวิธีอื่น ๆ ในการสร้างกรดอะมิโนเช่นโดยปฏิกิริยาของเอนไซม์การสกัดและการสังเคราะห์

ในกระบวนการปฏิกิริยาของเอนไซม์จะใช้เอนไซม์หนึ่งหรือสองชนิดเพื่อเปลี่ยนสารตั้งต้นของกรดอะมิโนให้เป็นกรดอะมิโนที่เหมาะสม ในวิธีนี้ไม่จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนจุลินทรีย์โดยการเปลี่ยนกรดอะมิโนเฉพาะและไม่มีกระบวนการที่ยาวนานโดยเริ่มจากกลูโคส กระบวนการทำปฏิกิริยาของเอนไซม์เหมาะอย่างยิ่งหากสารตั้งต้นมีต้นทุนต่ำ
กรดอะมิโนสามารถผลิตได้โดยการสลายโปรตีนซึ่งเรียกว่าวิธีการสกัด อย่างไรก็ตามปริมาณกรดอะมิโนในโปรตีนต้นทางจะ จำกัด ปริมาณกรดอะมิโนที่สร้างขึ้น การสกัดไม่ดีสำหรับการทำให้มวลของกรดอะมิโนเฉพาะเจาะจง

การสังเคราะห์ใช้ปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อสร้างกรดอะมิโนและใช้กันอย่างแพร่หลายในการพัฒนาวิธีการสร้างกรดอะมิโนในยุคแรก ๆ ปัญหาในการสังเคราะห์คือปฏิกิริยาเคมีทำให้กรดแอล - และดี - อะมิโนมีปริมาณเท่ากัน ดังนั้นกรดอะมิโน D ที่ถูกสร้างขึ้นจะต้องถูกทำให้เป็นกรดแอลอะมิโน วิธีการที่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่านี้จึงต้องใช้ขั้นตอนและอุปกรณ์ในการประมวลผลเพิ่มเติมดังนั้นจึงค่อยๆเลิกผลิต อย่างไรก็ตามยังคงใช้ในการสร้างไกลซีนซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นในรูปแบบ D- และ L และสำหรับกรดอะมิโนที่ไม่มีความแตกต่างหากเป็นรูปแบบ D- หรือ L เมื่อใช้

ข้อดีของการหมักคือทำให้เราสามารถสร้างกรดอะมิโนได้ในปริมาณมากโดยมีต้นทุนที่ต่ำและมีสิ่งอำนวยความสะดวกค่อนข้างน้อย การใช้การหมักเพื่อสร้างกรดอะมิโนได้ช่วยให้ตลาดกรดอะมิโนเติบโตขึ้น ในช่วงทศวรรษ 1960 การผลิตกลูตาเมตได้เปลี่ยนจากการสกัดเป็นการหมักและการผลิตกรดอะมิโนอื่น ๆ ตามมาอย่างต่อเนื่อง