Глютаминовая кислота¶
Глютаминовая кислота (L-глютамат, 2-аминопентандиовая кислота) — одна из двадцати протеиногенных аминокислот, входящих в состав белков живых организмов. Относится к классу полярных незаряженных аминокислот, является заменимой для человека: синтезируется в организме из других соединений и поступает с пищей. Свободная форма глютаминовой кислоты выполняет функцию основного возбуждающего нейромедиатора центральной нервной системы, а её натриевая соль — глютамат натрия — широко известна как пищевая добавка Е621, усиливающая вкус.
¶Свойства и строение
Молекула глютаминовой кислоты содержит две карбоксильные группы и одну аминогруппу, что определяет её амфотерные свойства. При физиологическом pH она существует преимущественно в форме аниона — глютамата. В белках аминокислота участвует через образование пептидных связей, однако свободная (несвязанная) форма обнаруживается в высоких концентрациях в мозге, где её содержание достигает 10–15 ммоль/кг ткани.
¶Биосинтез и обмен
В организме человека глютаминовая кислота синтезируется из α-кетоглутаровой кислоты — промежуточного продукта цикла Кребса — в ходе реакций трансаминирования и восстановительного аминирования. Ключевую роль играют ферменты глутаматдегидрогеназа и различные аминотрансферазы. Обратный процесс — окислительное дезаминирование — возвращает аминогруппу в пул свободного аммиака.
Глютаминовая кислота служит исходным веществом для синтеза:
- глютамина — основного переносчика азота и аммиака в крови;
- гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) — тормозного нейромедиатора;
- пролина — аминокислоты коллагена;
- оксида азота — сигнальной молекулы.
Эти превращения обеспечивают участие глютаминовой кислоты в азотистом обмене, нейротрансмиссии и энергетическом балансе.
¶Роль в нервной системе
Глютамат — основной возбуждающий нейромедиатор мозга. Он активирует ионотропные рецепторы NMDA, AMPA и кайнатные, а также метаботропные рецепторы, обеспечивая синаптическую передачу, нейропластичность, формирование памяти и обучение. Избыточная стимуляция глютаматных рецепторов приводит к эксайтотоксичности — повреждению и гибели нейронов, что играет роль в патогенезе инсульта, нейродегенеративных заболеваний и травм мозга.
¶Пищевая добавка Е621
Глютамат натрия (MSG) синтезируют промышленным способом ферментативным гидролизом белков растительного происхождения — соевого, пшеничного, свёклового. Вкусовая активность проявляется при концентрации около 0,03 % в растворе. В России и Евросоюзе добавка разрешена к применению, суточная допустимая доза не установлена, так как соединение признано безопасным при обычном уровне потребления.
Вкус «умами» (мясной, сытный) обусловлен именно глютаматом: он обнаруживается в сырах, томатах, грибах, соевом соусе, морепродуктах, а также в костном бульоне. После введения Е621 в 1909 году японской компанией Ajinomoto глютамат натрия стал одной из самых распространённых пищевых добавок в мире.
¶Применение в медицине и спорте
В клинической практике глютаминовая кислота применяется при заболеваниях центральной нервной системы — эпилепсии, последствиях черепно-мозговых травм, инфекционных поражениях мозга, а также при состояниях, сопровождающихся истощением. В России препарат «Глютаминовая кислота» включён в перечень лекарственных средств и назначается внутрь.
В спортивном питании глютамин применяют как добавку для поддержания мышечной массы и восстановления после нагрузок. Глютамин — наиболее abundantная свободная аминокислота в мышечной ткани, однако доказательная база эффективности добавок ограничена: исследования показывают умеренный эффект преимущественно у людей с тяжёлыми травмами и ожогами.
¶Пищевые источники
Основные источники глютаминовой кислоты в рационе:
| Продукт | Содержание, г на 100 г |
|---|---|
| Пармезан | ~12 |
| Соевые бобы | ~6–7 |
| Говядина | ~3 |
| Курица | ~3 |
| Рыба | ~2–3 |
| Твёрдый сыр | ~3–4 |
| Яйца | ~1,6 |
| Бобовые | ~1,2 |
¶Безопасность и дискуссии
В 1968 году в журнале New England Journal of Medicine было опубликовано письмо под названием «Chinese restaurant syndrome», описывающее связь употребления глютамата с головной болью и слабостью. Последующие контролируемые исследования не подтвердили причинной связи при обычных дозах, однако у части людей может наблюдаться индивидуальная чувствительность. ВОЗ и совместный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) отнесли глютамат натрия к категории «безопасных при использовании в качестве пищевой добавки».
¶История
Глютаминовая кислота была впервые выделена немецким химиком Карлом Генрихом Раутенштейном в 1866 году из глютена пшеничной муки. В 1908 году японский биохимик Икэда Кикунэ изучил вкусовой профиль водорослей комбу и идентифицировал глютамат натрия как источник вкуса «умами», после чего основал компанию Ajinomoto для промышленного производства добавки.
Источники:
- «Биохимия» под ред. В. П. Скулачёва
- Д. Л. Нельсон, М. М. Кок «Принципы биохимии Ленингера»
- FAO/WHO JECFA monographs on food additives
- «Пищевые добавки» под ред. Г. Л. Фраерман
- Handbook of Biochemistry and Molecular Biology