- Los aminoácidos proteicos son compuestos que forman parte de las proteínas y tienen funciones importantes en el cuerpo humano.
- Existen 20 aminoácidos proteicos básicos, de los cuales 8 son aminoácidos esenciales, es decir, necesarios de ser aportados al organismo desde el exterior.
- La mayor producción industrial de aminoácidos incluye el ácido glutámico, la lisina y la metionina.
- Los aminoácidos proteicos se utilizan en diversos ámbitos industriales: alimentación, cosmética, farmacia, agricultura y química.
Los aminoácidos biogénicos son aminoácidos que se producen de forma natural en el cuerpo humano, formando parte de las proteínas. Existen 20 aminoácidos proteicos básicos, que son esenciales para el correcto funcionamiento de muchas de las funciones de nuestro organismo. También desempeñan papeles importantes en la industria cosmética, en la producción de suplementos dietéticos y en los aditivos para piensos. ¿Por qué son tan importantes los aminoácidos proteicos, qué aminoácidos biogénicos distinguimos y en qué ámbitos se utilizan?
¿Qué son los aminoácidos proteicos?
Los aminoácidos proteicos son un grupo de compuestos químicos orgánicos que forman las proteínas. Según diversas clasificaciones, existen entre 20 y 23, mientras que entre los aminoácidos no proteicos se distinguen más de 300.
Los aminoácidos proteicos se unen en un orden específico (determinado por el ADN del organismo en cuestión) mediante enlaces peptídicos para formar péptidos y proteínas.
Los aminoácidos proteicos básicos son: alanina, cisteína, ácido aspártico y glutámico, fenilalanina, glicina, histidina, isoleucina, lisina, leucina, metionina, asparagina, prolina, glutamina, arginina, serina, treonina, valina, triptófano y tirosina. Además, a menudo se mencionan la selenocisteína y la pirolisina, que también pueden formar proteínas, pero el mecanismo de su incorporación a la estructura de estos compuestos es diferente.
Entre los aminoácidos no proteicos se encuentran, por ejemplo, el GABA, la L-DOPA, la taurina o la triyodotironina.
Propiedades de los aminoácidos proteicos
Los aminoácidos proteicos se encuentran de forma natural en los organismos vivos. Contienen un grupo amino básico y un grupo carboxilo ácido. Por lo tanto, en condiciones fisiológicas de pH, lo más frecuente es que se encuentren en forma iónica, formando el llamado ion hermafrodita o compuesto dipolar que contiene grupos ionizados de cargas opuestas.
En esta forma, los aminoácidos tienen propiedades típicas de las sales: se presentan en forma cristalina, tienen altos puntos de fusión, son solubles en agua e insolubles en hidrocarburos.
Los aminoácidos proteicos, en términos de estructura molecular, son α-aminoácidos que tienen un átomo de carbono asimétrico con una configuración L (excepto la glicina) – la configuración D se encuentra en microorganismos o plantas. Los aminoácidos biogénicos tienen una cadena lateral, que puede ser polar o no polar, y puede incluir: un anillo aromático, una cadena alifática, un azufre, un grupo hidroxilo y un grupo amina o carboxilo adicional.
División de los aminoácidos proteicos
Todos los aminoácidos proteicos pueden dividirse de varias formas diferentes. Los criterios para su división incluyen, por ejemplo:
- la polaridad de la cadena lateral;
- la naturaleza química (neutra, ácida o básica);
- la posibilidad de biosíntesis en el cuerpo humano (aminoácidos endógenos o exógenos)
la vía catabólica y el principal producto de descomposición del aminoácido (aminoácidos cetogénicos y glucogénicos, cuyos productos finales son cuerpos cetónicos y glucosa, respectivamente).
La división en aminoácidos endógenos y exógenos es la más relevante, ya que los aminoácidos exógenos son los llamados aminoácidos esenciales, que el cuerpo humano no produce por sí mismo, por lo que deben serle suministrados en la alimentación. Esto se debe a que los aminoácidos en el cuerpo no sólo construyen proteínas (es decir, músculos, hormonas, enzimas y neurotransmisores), sino que también son responsables de la producción de energía, el metabolismo de carbohidratos y grasas, la regeneración celular y el metabolismo hormonal, garantizando que el cuerpo funcione correctamente.
Los aminoácidos exógenos son: lisina, metionina, treonina, leucina, isoleucina, valina, triptófano y fenilanalina. Los aminoácidos relativamente exógenos, es decir, producidos por el organismo pero no en cantidad suficiente, son la arginina y la histidina. La tirosina y la cisteína, en cambio, son aminoácidos sintetizados por el cuerpo humano, pero a partir de otros aminoácidos esenciales.
Utilización de los aminoácidos proteicos
Los aminoácidos proteicos producidos a escala industrial tienen aplicaciones en muchos ámbitos diferentes. El derivado de aminoácido más conocido es el glutamato monosódico, que se utiliza como potenciador del sabor. Muchos aminoácidos se utilizan habitualmente como aditivos en piensos o suplementos dietéticos.
Industria alimentaria
Algunos aminoácidos proteicos se utilizan como aditivos alimentarios. Especialmente importante es el glutamato monosódico, que es la sal del ácido glutámico. Se utiliza principalmente como potenciador del sabor y el aroma y es un ingrediente de: sopas instantáneas, salsas, conservas y mezclas de condimentos. El sabor que proporciona el glutamato monosódico se denomina umami.
Además, muchos aminoácidos esenciales se utilizan como ingredientes en productos de nutrición especializados y clínicos para pacientes desnutridos y con necesidades nutricionales especiales.
Aditivos para piensos y fertilizantes
La metionina y la lisina se utilizan principalmente como aditivos en piensos para aumentar su valor nutritivo. También pueden añadirse a los piensos orgánicos. El enriquecimiento de los piensos con aminoácidos permite al animal aprovechar mejor los alimentos y producir todas las proteínas necesarias en su organismo. Esto es especialmente importante en el caso del ganado lechero o las aves de corral: la adición de metionina o lisina permite aumentar la producción de leche y huevos, así como un crecimiento más eficaz de la masa muscular del animal.
La treonina es también un aminoácido importante, que se administra a los animales como aditivo alimentario, especialmente para aliviar la inflamación intestinal y los trastornos del metabolismo energético. Tiene un efecto positivo en los sistemas digestivo e inmunitario.
La metionina también se administra como suplemento a los perros para reducir el riesgo de cálculos renales. En agricultura, la metionina también se utiliza como pesticida no tóxico contra ciertas orugas que son plagas de los cultivos de naranjas. La lisina también puede utilizarse como aditivo fertilizante para favorecer el crecimiento de las plantas y mejorar su valor nutritivo.
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Medicamentos y suplementos dietéticos
Los aminoácidos proteicos, especialmente los aminoácidos de cadena ramificada como la leucina, la valina y la isoleucina, pueden tener un efecto positivo cuando los toman personas que practican deporte. Esto se debe a que estos aminoácidos favorecen la formación de masa muscular y la regeneración muscular, además de reducir la sensación de fatiga.
Además, muchos aminoácidos se incluyen en suplementos dietéticos que refuerzan el sistema nervioso, ayudan a conciliar el sueño y a reducir el estado de ánimo, refuerzan el sistema inmunitario y ayudan a combatir enfermedades circulatorias o problemas digestivos. En los medicamentos, los aminoácidos también pueden desempeñar un papel de apoyo, por ejemplo, la leucina se utiliza como agente dispersante en los fármacos para inhalación.
El triptófano se utiliza en medicamentos y suplementos dietéticos como ayuda en el tratamiento de la depresión y el insomnio, ya que se convierte en 5-hidroxitriptófano y después en serotonina.
Un aminoácido interesante utilizado en suplementos dietéticos es la taurina, que es un aminoácido no proteico compuesto de metionina y cisteína, que se encuentra de forma natural en el cuerpo humano. Este aminoácido tiene un efecto positivo sobre la función visual, reduce la presión arterial, protege el hígado, favorece la pérdida de grasa y aumenta la energía, por lo que se utiliza en las bebidas energéticas.
Industria cosmética
En la industria cosmética, los aminoácidos proteicos desempeñan un papel importante en la producción de productos para el cuidado de la piel, especialmente para la cara. A menudo se incluyen en cremas antienvejecimiento diseñadas para fortalecer e hidratar la piel y para suavizar y hacer más flexible la epidermis reponiendo las deficiencias de agua en las células de la piel. Entre otros, la treonina y la prolina, así como la glicina o la lisina, actúan de este modo. Estos aminoácidos son precursores de la producción de colágeno, que aporta elasticidad y firmeza a la piel. Además de en cremas y lociones faciales, los aminoácidos biogénicos también pueden encontrarse en mascarillas, exfoliantes y champús y acondicionadores para el cabello.
Aplicaciones en la investigación científica y la industria química
Algunos de los aminoácidos proteicos se utilizan ampliamente en la investigación científica, por ejemplo, sobre el envejecimiento o el metabolismo de las proteínas. A partir de la fenilalanina, se puede obtener anfetamina en el laboratorio.
Además, los aminoácidos son clave en biotecnología: sirven como sustratos en los procesos de fermentación que se llevan a cabo para producir enzimas, antibióticos y otros compuestos biológicamente activos.
En la industria química, los aminoácidos pueden utilizarse en la síntesis de polímeros, plásticos y materiales químicos especiales.
El mercado de los aminoácidos biogénicos
Actualmente, los aminoácidos proteicos se producen de varias maneras. Pueden ser de síntesis química y de síntesis enzimática, pero predomina la síntesis mediante fermentación bacteriana (por ejemplo, por la bacteria Corynebacterium glutamicum). Por ejemplo, el ácido glutámico y sus sales se obtienen por fermentación principalmente de la soja.
La producción anual de glutamato en 2005 era de 1,7 millones de toneladas, mientras que en 2018 ya era de 4,7 millones de toneladas, de las cuales más del 75% se producían en China. El ácido glutámico y sus sales representan la mayor proporción de los aminoácidos biogénicos producidos. También están en el podio la metionina y la lisina, cuya síntesis, junto con la producción de ácido glutámico, representa el 90-95% de la producción mundial de aminoácidos biogénicos. La producción de aminoácidos alcanzó los 7 millones de toneladas en 2016 y no deja de aumentar: se habla de un incremento de hasta el 7% anual.
