- Gli aminoacidi proteici sono composti che fanno parte delle proteine e svolgono importanti funzioni nel corpo umano.
- Esistono 20 aminoacidi proteici di base, di cui 8 sono aminoacidi essenziali, cioè devono essere forniti all’organismo dall’esterno.
- La maggior produzione industriale di aminoacidi comprende acido glutammico, lisina e metionina.
- Gli aminoacidi proteici sono utilizzati in diversi settori industriali: alimentare, cosmetico, farmaceutico, agricolo e chimico.
Gli aminoacidi biogeni sono aminoacidi presenti naturalmente nel corpo umano e fanno parte delle proteine. Esistono 20 aminoacidi proteici di base, essenziali per il corretto funzionamento di molte funzioni del nostro corpo. Svolgono inoltre un ruolo importante nell’industria cosmetica, nella produzione di integratori alimentari e negli additivi per mangimi. Perché gli aminoacidi proteici sono così importanti, quali aminoacidi biogeni distinguiamo e in quali ambiti vengono utilizzati?
Cosa sono gli aminoacidi proteici?
Gli aminoacidi proteici sono un gruppo di composti chimici organici che costituiscono le proteine. Secondo varie classificazioni, ne esistono 20-23, mentre gli aminoacidi non proteici si distinguono in oltre 300.
Gli aminoacidi proteici si uniscono in un ordine specifico (determinato dal DNA dell’organismo interessato) attraverso legami peptidici per formare peptidi e proteine.
Gli aminoacidi proteici fondamentali sono: alanina, cisteina, acido aspartico e glutammico, fenilalanina, glicina, istidina, isoleucina, lisina, leucina, metionina, asparagina, prolina, glutammina, arginina, serina, treonina, valina, triptofano e tirosina. Inoltre, vengono spesso citati anche la selenocisteina e la pirolisina, che possono anch’esse formare proteine, ma il meccanismo di incorporazione nella struttura di questi composti è diverso.
Gli aminoacidi non proteici includono, ad esempio, GABA, L-DOPA, taurina o triiodotironina.
Proprietà degli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici sono presenti naturalmente nel corpo degli organismi viventi. Contengono un gruppo amminico basico e un gruppo carbossilico acido. Pertanto, in condizioni di pH fisiologico, si trovano più spesso in forma ionica, formando un cosiddetto ione ermafrodita o composto dipolare contenente gruppi ionizzati di carica opposta.
In questa forma, gli amminoacidi hanno proprietà tipiche dei sali: si presentano in forma cristallina, hanno punti di fusione elevati, sono solubili in acqua e insolubili negli idrocarburi.
Gli amminoacidi proteici, in termini di struttura molecolare, sono α-amminoacidi che hanno un atomo di carbonio asimmetrico con una configurazione L (ad eccezione della glicina) – la configurazione D si trova nei microrganismi o nelle piante. Gli amminoacidi biogeni hanno una catena laterale, che può essere polare o non polare, e può includere: un anello aromatico, una catena alifatica, uno zolfo, un gruppo ossidrilico e un gruppo amminico o carbossilico aggiuntivo.
Divisione degli aminoacidi proteici
Tutti gli amminoacidi proteici possono essere suddivisi in diversi modi. I criteri per la loro divisione includono, ad esempio:
- la polarità della catena laterale;
- la natura chimica (neutra, acida o basica);
- la possibilità di biosintesi nel corpo umano (amminoacidi endogeni o esogeni);
- la via catabolica e il principale prodotto di degradazione dell’amminoacido (amminoacidi chetogenici e glucogenici, i cui prodotti finali sono rispettivamente i corpi chetonici e il glucosio).
La suddivisione in aminoacidi endogeni ed esogeni è la più rilevante, in quanto gli aminoacidi esogeni sono i cosiddetti aminoacidi essenziali, che il corpo umano non produce da solo e che devono quindi essergli forniti con gli alimenti. Questo perché nell’organismo gli aminoacidi non solo costruiscono le proteine (cioè i muscoli, gli ormoni, gli enzimi e i neurotrasmettitori), ma sono anche responsabili della produzione di energia, del metabolismo dei carboidrati e dei grassi, della rigenerazione cellulare e del metabolismo ormonale, assicurando il corretto funzionamento del corpo.
Gli aminoacidi esogeni sono: lisina, metionina, treonina, leucina, isoleucina, valina, triptofano e fenilanalina. Gli aminoacidi relativamente esogeni, cioè prodotti dall’organismo, ma non in quantità sufficiente, sono l’arginina e l’istidina. La tirosina e la cisteina, invece, sono aminoacidi sintetizzati dall’organismo umano, ma a partire da altri aminoacidi essenziali.
Uso degli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici prodotti su scala industriale trovano applicazione in molti settori diversi. Il derivato aminoacidico più noto è il glutammato monosodico, utilizzato come esaltatore di sapidità. Molti aminoacidi sono comunemente utilizzati come additivi nei mangimi o negli integratori alimentari.
Industria alimentare
Alcuni aminoacidi proteici sono utilizzati come additivi alimentari. Particolarmente importante è il glutammato monosodico, che è il sale dell’acido glutammico. Viene utilizzato principalmente come esaltatore di gusto e aroma ed è un ingrediente di: zuppe istantanee, salse, conserve e miscele di condimenti. Il gusto fornito dal glutammato monosodico è chiamato umami
Inoltre, molti aminoacidi essenziali sono utilizzati come ingredienti in prodotti nutrizionali specializzati e clinici per pazienti malnutriti e con esigenze nutrizionali particolari.
Additivi per mangimi e fertilizzanti
La metionina e la lisina sono utilizzate principalmente come additivi per mangimi per aumentarne il valore nutrizionale. Possono anche essere aggiunte ai mangimi biologici. L’arricchimento dei mangimi con aminoacidi consente all’animale di utilizzare meglio il cibo e di produrre tutte le proteine necessarie nel suo organismo. Ciò è particolarmente importante nel caso di bovini da latte o pollame: l’aggiunta di metionina o lisina consente di aumentare la produzione di latte e uova e di accrescere in modo più efficiente la massa muscolare dell’animale.
Anche la treonina è un aminoacido importante, che viene somministrato agli animali come additivo per mangimi, soprattutto per alleviare le infiammazioni intestinali e i disturbi del metabolismo energetico. Ha un effetto positivo sul sistema digestivo e immunitario.
La metionina viene anche somministrata come integratore ai cani per ridurre il rischio di calcoli renali. In agricoltura, la metionina è utilizzata anche come pesticida non tossico contro alcuni bruchi che infestano le colture di arance. La lisina può essere utilizzata anche come additivo per i fertilizzanti, per favorire la crescita delle piante e migliorarne il valore nutrizionale.
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Farmaci e integratori alimentari
Gli aminoacidi proteici, in particolare quelli a catena ramificata come la leucina, la valina e l’isoleucina, possono avere un effetto positivo se assunti da persone che praticano sport. Infatti, questi aminoacidi favoriscono la costruzione della massa muscolare e la rigenerazione muscolare, oltre a ridurre la sensazione di fatica.
Inoltre, molti aminoacidi sono inclusi in integratori alimentari che supportano il sistema nervoso, aiutano a risolvere i problemi di sonno e di umore, rafforzano il sistema immunitario e aiutano a combattere le malattie circolatorie o i problemi digestivi. Anche nei farmaci gli aminoacidi possono svolgere un ruolo di supporto, ad esempio la leucina è utilizzata come agente disperdente nei farmaci da inalazione.
Il triptofano è utilizzato nei farmaci e negli integratori alimentari come coadiuvante nel trattamento della depressione e dell’insonnia, poiché viene convertito in 5-idrossitriptofano e quindi in serotonina.
Un aminoacido interessante utilizzato negli integratori alimentari è la taurina, un aminoacido non proteico composto da metionina e cisteina, naturalmente presente nel corpo umano. Questo aminoacido ha un effetto positivo sulla funzione visiva, abbassa la pressione sanguigna, protegge il fegato, favorisce la perdita di grasso e aumenta l’energia, motivo per cui viene utilizzato nelle bevande energetiche.
Industria cosmetica
Nell’industria cosmetica, gli aminoacidi proteici svolgono un ruolo importante nella produzione di prodotti per la cura della pelle, soprattutto del viso. Sono spesso inclusi in creme anti-età studiate per rafforzare e idratare la pelle e per ammorbidire e rendere più elastica l’epidermide, reintegrando le carenze idriche delle cellule cutanee. Tra gli altri, la treonina e la prolina, così come la glicina o la lisina, agiscono in questo modo. Questi aminoacidi sono precursori della produzione di collagene, che conferisce alla pelle elasticità e compattezza. Oltre che in creme e lozioni per il viso, gli aminoacidi biogeni si trovano anche in maschere, scrub e shampoo e balsami per capelli.
Applicazioni nella ricerca scientifica e nell’industria chimica
Alcuni degli aminoacidi proteici sono ampiamente utilizzati nella ricerca scientifica, ad esempio sull’invecchiamento o sul metabolismo delle proteine. Dalla fenilalanina si può ottenere in laboratorio l’anfetamina.
Inoltre, gli aminoacidi sono fondamentali nelle biotecnologie: servono come substrati nei processi di fermentazione per produrre enzimi, antibiotici e altri composti biologicamente attivi.
Nell’industria chimica, gli aminoacidi possono essere utilizzati nella sintesi di polimeri, materie plastiche e materiali chimici speciali.
Il mercato degli aminoacidi biogeni
Attualmente gli aminoacidi proteici vengono prodotti in vari modi. Possono essere sintetizzati chimicamente ed enzimaticamente, ma la sintesi attraverso la fermentazione batterica (ad esempio dal batterio Corynebacterium glutamicum) è predominante. Ad esempio, l’acido glutammico e i suoi sali si ottengono dalla fermentazione soprattutto dei semi di soia.
La produzione annuale di glutammato nel 2005 era di 1,7 milioni di tonnellate, mentre nel 2018 era già di 4,7 milioni di tonnellate, di cui oltre il 75% prodotto in Cina. L’acido glutammico e i suoi sali rappresentano la quota maggiore degli aminoacidi biogeni prodotti. Sul podio anche metionina e lisina, la cui sintesi, insieme alla produzione di acido glutammico, rappresenta il 90-95% della produzione globale di aminoacidi biogeni. La produzione di aminoacidi ha raggiunto i 7 milioni di tonnellate nel 2016 ed è in costante aumento – si parla di un incremento fino al 7% all’anno.
