Глутамат

Глутамат — это соль и анион глутаминовой кислоты, одной из важнейших аминокислот в организме человека и животных. В пищевой промышленности широко используется глутамат натрия (E621) — усилитель вкуса, придающий продуктам характерный «мясной» или «умами» вкус. Глутамат играет ключевую роль в метаболизме, а также функционирует как нейромедиатор в центральной нервной системе.

Химические свойства и строение

Глутамат (C₅H₈NO₄⁻) представляет собой анион глутаминовой кислоты, образующийся при её диссоциации в водном растворе. Глутаминовая кислота — одна из 20 протеиногенных аминокислот, входящих в состав белков. В физиологических условиях (pH около 7,4) глутамат существует в виде цвиттер-иона, несущего как положительный, так и отрицательный заряды. Молекула содержит две карбоксильные группы (-COOH) и одну аминогруппу (-NH₂), что придаёт ей кислотные свойства. Соли глутаминовой кислоты, такие как глутамат натрия, хорошо растворимы в воде и обладают высокой стабильностью при нагревании.

История открытия и промышленного производства

Открытие вкуса умами

В 1908 году японский химик Кикунаэ Икэда из Токийского университета выделил глутаминовую кислоту из водорослей комбу (Laminaria japonica). Он обнаружил, что именно это вещество отвечает за характерный вкус бульона даси. Икэда назвал этот вкус «умами» (яп. 旨味 — «приятный вкус»). В 1909 году он запатентовал способ получения глутамата натрия и начал его промышленное производство под торговой маркой «Адзиномото» (яп. 味の素 — «суть вкуса»).

Развитие промышленного синтеза

Первоначально глутамат натрия получали гидролизом пшеничного белка (глютена) или соевого белка. В 1950-х годах был разработан бактериальный метод ферментации с использованием бактерий Corynebacterium glutamicum (в настоящее время переименована в Corynebacterium glutamicum). Этот микроорганизм способен синтезировать глутаминовую кислоту из глюкозы или других углеводов. Процесс ферментации стал основным промышленным способом производства глутамата натрия, обеспечивая его высокую чистоту и низкую себестоимость. В 1960-х годах японская компания Kyowa Hakko Kogyo (ныне Kyowa Kirin) внедрила этот метод в промышленных масштабах.

Физиологическая роль

Метаболизм

Глутамат является одной из важнейших аминокислот в организме человека. Он участвует в синтезе белков, а также в процессах трансаминирования — переноса аминогрупп между аминокислотами и кетокислотами. Глутамат служит предшественником для синтеза γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) — основного тормозного нейромедиатора в центральной нервной системе. Кроме того, глутамат участвует в цикле Кребса (цикле трикарбоновых кислот) как источник углерода.

Нейромедиаторная функция

Глутамат является основным возбуждающим нейромедиатором в центральной нервной системе позвоночных. Он связывается с ионотропными (AMPA, NMDA, каинатные) и метаботропными (mGluR) рецепторами на постсинаптической мембране. Активация этих рецепторов приводит к деполяризации нейрона и генерации потенциала действия. Глутамат играет ключевую роль в процессах обучения, памяти и синаптической пластичности. Избыточное накопление глутамата в синаптической щели (экситотоксичность) может приводить к гибели нейронов и связывается с патогенезом таких заболеваний, как инсульт, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз.

Применение в пищевой промышленности

Глутамат натрия (E621)

Глутамат натрия (мононатриевая соль глутаминовой кислоты) — наиболее распространённая пищевая добавка, используемая в качестве усилителя вкуса. Он придаёт продуктам насыщенный «мясной», «бульонный» вкус (умами). Вкус умами считается пятым основным вкусом наряду со сладким, солёным, кислым и горьким. Глутамат натрия усиливает вкус продуктов, содержащих белки, и способен маскировать неприятные привкусы.

Продукты, содержащие глутамат

Глутамат натрия содержится в большом количестве продуктов, включая:

• Готовые блюда и полуфабрикаты: супы быстрого приготовления, лапша, соусы, приправы.
• Мясные и рыбные продукты: колбасы, сосиски, ветчина, консервы, паштеты.
• Снеки: чипсы, сухарики, крекеры.
• Соусы: соевый соус, кетчуп, майонез, вустерширский соус.
• Бульоны и кубики: мясные, куриные, грибные бульоны.
• Закуски: азиатские блюда (например, суши, роллы, рамен).

Другие соли глутаминовой кислоты

Помимо глутамата натрия, в пищевой промышленности используются и другие соли глутаминовой кислоты, имеющие собственные номера E:

• E620 — глутаминовая кислота (как регулятор кислотности).
• E622 — глутамат калия (заменитель глутамата натрия для людей с ограничением по натрию).
• E623 — глутамат кальция.
• E624 — глутамат аммония.
• E625 — глутамат магния.

Безопасность и споры

Токсикологические исследования

Глутамат натрия является одной из наиболее изученных пищевых добавок. Многочисленные исследования, проведённые Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН (ФАО), Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) и Европейским агентством по безопасности пищевых продуктов (EFSA), подтвердили его безопасность при употреблении в обычных количествах. Допустимая суточная доза (ДСД) не установлена, так как вещество считается нетоксичным. Однако в некоторых исследованиях на животных были выявлены потенциальные негативные эффекты при введении очень высоких доз (например, повреждение нейронов у новорождённых мышей).

«Синдром китайского ресторана»

В 1968 году доктор Роберт Хо Ман Квок опубликовал в журнале New England Journal of Medicine письмо, в котором описал симптомы (головная боль, потливость, учащённое сердцебиение, слабость), возникавшие у него после употребления китайской еды. Он предположил, что причиной является глутамат натрия. Этот феномен получил название «синдром китайского ресторана». Последующие двойные слепые плацебо-контролируемые исследования не смогли подтвердить связь между глутаматом натрия и этими симптомами. Большинство учёных считают, что «синдром китайского ресторана» не является специфической реакцией на глутамат, а может быть связан с другими факторами (например, большим количеством соли, жира или индивидуальной непереносимостью).

Современное регулирование

В России глутамат натрия (E621) разрешён к использованию в пищевых продуктах в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» (ТР ТС 029/2012). В Европейском союзе глутамат натрия также разрешён, но для продуктов, содержащих его в больших количествах, требуется маркировка «содержит глутамат натрия» или «содержит усилитель вкуса E621». В США FDA относит глутамат натрия к категории «общепризнанно безопасных» (GRAS) веществ.

Интересные факты

• Глутамат натрия входит в состав многих натуральных продуктов, таких как помидоры, сыр пармезан, грибы, морские водоросли, соевый соус и мясо. В помидорах, например, содержание глутамата может достигать 0,3% от сухого веса.
• Вкус умами, вызываемый глутаматом, был официально признан пятым основным вкусом только в 1985 году на Международном симпозиуме по умами в Гавайях.
• В 2013 году учёные из Университета Токио обнаружили, что рецепторы вкуса умами присутствуют не только на языке, но и в желудке и кишечнике, что может влиять на пищеварение и аппетит.
• Глутамат натрия используется в некоторых странах (например, в Японии) как приправа для домашнего приготовления пищи, а не только в промышленных продуктах.

Источники

1. Икэда К. (1908). «О вкусе глутаминовой кислоты». Журнал Токийского химического общества.
2. ВОЗ/ФАО. (2003). «Оценка безопасности пищевых добавок: глутамат натрия». Сводный отчёт экспертов JECFA.
3. EFSA. (2017). «Научное заключение о безопасности глутаминовой кислоты и глутаматов (E 620–E 625)». EFSA Journal.
4. Квок Р. Х. М. (1968). «Синдром китайского ресторана». New England Journal of Medicine.
5. ТР ТС 029/2012. «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств».
6. Фернстром Дж. Д. (2000). «Глутамат: нейромедиатор и метаболит». Annual Review of Neuroscience.
7. Куртис Д. Р., Уоткинс Дж. С. (1960). «Возбуждающее действие глутаминовой кислоты на спинномозговые нейроны». Nature.