domingo, 30 de octubre de 2016

1.4 REACCIONES QUIMICAS

Los aminoácidos muestran las reacciones habituales de ambos ácidos carboxílicos y aminas. especificidad de la reacción se debe a la presencia tanto de carboxilo y amino grupos y, ocasionalmente, de otra funcional grupos. Reacciones que se producen en 100 a 220 ◦C, tales como en la cocina, freír y hornear, son especialmente correspondiente a la química de los alimentos.

1.4.1 La esterificación de grupos carboxilo
Los aminoácidos están esterificados fácilmente por acidcatalyzed reacciones. Un hidrocloruro de éster etílico se obtiene en etanol en presencia de HCl:

El éster libre se libera de su sal por la acción de álcali. Una mezcla de ésteres libres pueden entonces ser separado por destilación sin descomposición.
La destilación fraccionada de los ésteres es la base de un método introducido por Emil Fischer para la la separación de aminoácidos:
ésteres de aminoácidos libres tienen una tendencia a formar dipéptidos cíclicos o polipéptidos de cadena abierta:
ésteres terc-butilo, que son fácilmente divididos por los ácidos, o ésteres de bencilo, que son fácilmente escindidos por HBr / ácido acético glacial o hidrogenación catalítica, se utilizan como grupos protectores en la síntesis de péptidos.

1.4.2  Las reacciones de los grupos amino
1.4.2.1 La acilación derivados de ácido activados, e. g., halogenuros de ácido o anhídridos, se utilizan como agentes de acilación:

aminoácidos N-acetilo están siendo considerados como ingredientes en dietas químicamente restringidos y para la fortificación de las proteínas vegetales para aumentar su valor biológico. La adición de aminoácidos libres a alimentos que debe ser tratada de calor no es un problema gratis. Por ejemplo, la metionina en presencia de un azúcar reductor puede formar por metional
un mecanismo de degradación de Strecker, impartiendo un mal sabor a los alimentos. Otros aminoácidos esenciales ácidos, e. g., lisina o treonina, pueden perder su valor biológico a través de reacciones similares.
Ensayos de alimentación con ratas han demostrado que Nacetyl-L-metionina y N-acetil-L-treonina tener valores nutricionales iguales a los de la aminoácidos libres (esto es cierto también para los seres humanos con metionina acetilada). La tasa de crecimiento de ratas también se incrementa significativamente por la α- o ε-acetil o α, derivados de ε-diacetil de lisina.
Algunos restos acilo se pueden escindir son de importancia Los grupos protectores temporales en el péptido síntesis.
El residuo trifluoroacetilo se elimina fácilmente por suave catalizada por base de hidrólisis:
El residuo ftalilo se puede escindir fácilmente por hidrazinólisis:
El grupo benciloxicarbonilo se puede quitar fácilmente por hidrogenación catalítica o por hidrólisis con HBr / ácido acético glacial:
Los residuos de terc-alcoxicarbonilo, e. g., el tertbutyloxycarbonyl grupos, se escinden bajo acidcatalyzed condiciones:
derivados de N-acilo de aminoácidos se transforman en oxazolinones (azlactonas) por eliminación de agua:

Estos son productos intermedios altamente reactivos que forman un anión mesomerically estabilizado.
El anión puede reaccionar, por ejemplo, con aldehídos. Esta reacción se utiliza en ácido amino síntesis con azlactona glicina como de partida compuesto:
La acilación de aminoácidos con 5-dimethylaminonaphthalene- 1-sulfonil cloruro de cloruro de (dansilo, Dans-Cl) es de gran importancia analítica:
Los derivados de aril sulfonilo son muy estables frente a la hidrólisis ácida. Por lo tanto, son adecuado para la determinación de libre N-terminal grupos amino o grupos libres varepsilon amino de péptidos o proteínas. derivados de dansilo cuales fluorescencia en luz UV tiene un límite de detección de la gama nanomoles, que es menor que la de derivados de 2,4-dinitrofenilo por un factor de 100.
Dimethylaminoazobenzenesulfonylchloride (DABS-Cl) y 9-fluoroenylmethylchloroformate (Fmoc) detectar aminoácidos (Fórmula cf. 1,27 y 1,28) que incluye la prolina y la hidroxiprolina.
Los derivados fluorescentes pueden ser cuantitativamente determinada después de la separación por HPLC.

1.4.2.2  Alquilación y arilación aminoácidos N-metilo se obtienen por reacción del derivado de N-tosil del aminoácido con yoduro de metilo, seguido de la eliminación del tosilo sustituyente con HBr:
El compuesto N-metil también puede estar formado por metilación con HCHO / HCOOH del bencilideno derivado del ácido amino, formado inicialmente por reacción del ácido amino con benzaldehído.
Se elimina entonces el grupo bencilo aminoácidos de dimetilo se obtienen por reacción con formaldehído, seguido de reducción con borohidruro de sodio:
Las reacciones correspondientes con las proteínas sonsiendo considerado como un medio de protección de la grupos ε-amino y, por tanto, de evitar su la destrucción de los alimentos a través de la reacción de Maillard (1.4.6.2.2 cf.).
La reacción directa de los aminoácidos con metilante agentes, e. gramo. yoduro de metilo o sulfato de dimetilo, procede a través de monometil y dimetil compuestos a los derivados de trimetilo (o, en general a derivados de N-trialquilo) denotados como betaínas:
Como se muestra en la Tabla 1.5, betaínas están muy extendidas en tanto en el reino animal y vegetal.
La derivatización de los aminoácidos por reacción con 1-fluoro-2,4-dinitrobenceno (FDNB) los rendimientos N-2,4-dinitrofenilo amino ácidos (DNP-amino ácidos), que son compuestos de color amarillo y cristalizan fácilmente. La reacción es importante para etiquetado N-terminal residuos de aminoácidos y libre ε-amino grupos presentes en péptidos y proteínas; los ácidos DNP-amino son estables bajo condiciones de hidrólisis ácida (cf. Reacción 1,33).

Otro reactivo de arilación es 7-fluoro-4-nitrobenzo- 2-oxa-1,3-diazol (NBD-F), que es también se utiliza como un compuesto de cloro (NBD-Cl) y lo que conduce a los derivados que son adecuados para una análisis de aminoácidos mediante separación por HPLC: (1,34)
La reacción de aminoácidos con trifenilmetilo cloruro (cloruro de tritilo) produce los derivados de N-tritilo, que son estables alcalino. sin embargo, el derivado se escinde en presencia de ácido, dando un catión trifenilmetilo estable y libre aminoácidos:
La reacción con ácido trinitrobenceno sulfónico es también de importancia analítica. Se produce un yellowcolored derivado que se puede utilizar para la espectrofotométrico determinación de la proteína:
La reacción es una sustitución aromática nucleófila proceder a través de una adición intermediario producto (complejo Meisenheimer). Ocurre bajo condiciones suaves solamente cuando la estructura de anillo de benceno se estabiliza con sustituyentes aceptores de electrones en el anillo (cf. Reacción 1.37).
La formación del complejo de Meisenheimer tiene ha verificado mediante el aislamiento del producto de adición de la reacción de 2,4,6-trinitroanisole con etóxido de potasio (cf. Reacción 1,38).
En una reacción similar se produce con 1,2- ácido naftoquinona-4-sulfónico (reactivo de Folin) pero, en lugar de un color amarillo (cf. Fórmula 1.36), produce una coloración roja:

1.4.2.3 Carbamoil y tiocarbamoılo derivados
Los aminoácidos reaccionan con isocianatos para producir carbamoil derivados que se ciclan en 2,4- dioxoimidazolidinas (hidantoínas) por ebullición en un medio ácido:

Una reacción correspondiente con isotiocianato de fenilo puede degradar un péptido en un paso a paso la moda (degradación de Edman). La reacción es de gran importancia para revelar el aminoácido secuencia en una cadena peptídica. el feniltiocarbamoil derivado (PTC-péptido) formado en el primera etapa (acoplamiento) se escinde no hidrolíticamente en el segundo paso (escisión) con anhidro ácido trifluoroacético en anilinothiazolinone como derivado del aminoácido N-terminal y el péptido restante que se acorta el último. Debido a su inestabilidad, la tiazolinona no es adecuado para una identificación de por lo tanto, el amino ácido y N-terminal es - después de la separación del péptido restante, en la tercera etapa (conversión) - convertido en HCl acuoso a través de la phenylthiocarbamoylamino ácido en fenil-tiohidantoína, mientras el péptido restante se introduce en un nuevo ciclo.


1.4.2.4  Las reacciones con compuestos carbonílicos
Los aminoácidos reaccionan con compuestos de carbonilo, formando azometinas. Si el compuesto carbonilo tiene un grupo aceptor de electrones, mi. g., un segundo grupo carbonilo, transaminación y se producen descarboxilación. La reacción es conocida como la degradación de Strecker y obras de teatro un papel en la alimentación ya que la comida puede ser un abundante fuente de compuestos dicarbonilo generado por la reacción de Maillard (cf. 4.2.4.4.7). la aldehídos formados a partir de aminoácidos (Strecker aldehídos) son compuestos de aroma (cf. 5.3.1.1).
La reacción de la ninhidrina es un caso especial de la degradación de Strecker. Es un importantede reacción para la determinación cuantitativa de aminoácidos utilizando espectrofotometría (Reacción cf.1,42). El límite de detección se encuentra en 1-0.5 nmol. El color azul-violeta resultante tiene una absorción máxima a 570 nm. los rendimientos de prolina un compuesto de color amarillo con λmax = 440 nm (Reacción 1.43):

La reacción de aminoácidos con ophthaldialdehyde (OPA) y mercaptoetanol conduce a los derivados de isoindol fluorescentes (? Ex = 330 nm, λem = 455 nm) (Reacción1.44A).

Los derivados se utilizan para el análisis de aminoácidos a través de la separación HPLC. En lugar de mercaptoetanol, un tiol quiral, e. g., N-isobutiril Lcysteine, se utiliza para la detección de D-amino ácidos. El límite de detección se encuentra a 1 pmol. Lo muy ácido aspártico racemización rápida es una especialmente adecuado marcador. Una desventaja del método es que la prolina y la hidroxiprolina no se detectan.
Este método se aplica, e. g., en el análisis de zumos de frutas, en el que altas concentraciones de D-aminoácidos indican la contaminación bacteriana o el uso de jugos altamente concentradas. A la inversa, demasiado bajas concentraciones de D-aminoácidos en alimentos fermentados (queso, salsas de soja y pescado, vinagre de vino) indican imitaciones no fermentados.
Fluorescamina reacciona con aminas primarias y aminoácidos - a temperatura ambiente bajo alcalina - condiciones para formar pirrolidonas fluorescentes (? Ex = 390 nm, λem = 474 nm). La detección límite se encuentra en 50 a 100 pmol:
El exceso de reactivo se hidroliza muy rápidamente en compuestos solubles en agua y no fluorescentes.


1.4.3 Las reacciones que implican otros Funcional grupos
Lo más interesante de estas reacciones son aquellos en que los grupos α-amino y a-carboxilo son bloqueado, es decir, reacciones que se producen con péptidos y proteínas. Estas reacciones serán cubiertos en detalle en las secciones que trata con la modificación de proteínas (1.4.4 cf. y 1.4.6.2). Un numero de Las reacciones de importancia a aminoácidos libres se ser cubiertos en las siguientes secciones.


1.4.3.1 La lisina
Una reacción selectiva se puede realizar ya sea con de los grupos amino en la lisina. La acilación selectiva del grupo ε-amino es posible utilizando la lisina Cu2 + complejo como reactivo:

reacción selectiva con el grupo α-amino es posible utilizando un derivado de bencilideno:
ε-N-benciliden-L-lisina y ε-N-salicylidene- L-lisina son tan eficaces como lisina libre en el crecimiento la alimentación de pruebas con ratas. reacciones de pardeamiento de estos derivados son fuertemente retardado, por lo tanto, que son de interés para la fortificación de lisina comida.


1.4.3.2 La arginina
En presencia de α-naftol y hipobromito, el grupo guanidilo de arginina da un compuesto de color rojo con la siguiente estructura:


1.4.3.3 Los ácidos aspártico y glutámico
La tasa de esterificación más alto de β- y γ-carboxilo grupos se pueden utilizar para reacciones selectivas. En Por otra parte los grupos ß-y gamma-carboxilo son hidrolizado más rápidamente en la hidrólisis catalizada por ácido desde protonación es facilitada por tener el grupo de amonio más lejos de la grupo carboxilo. hidrólisis catalizada por álcali de ésteres metílicos o etílicos de aspártico o glutámico ácidos unidos a péptidos pueden resultar en la formación de isopéptidos.

La descarboxilación de los rendimientos de ácido glutámico γ-aminobutírico ácido. Este compuesto, que se produce también en el vino (cf. 20.2.6.9), tiene un sabor amargo y produce una sensación de sequedad en la boca a concentraciones superiores su umbral de reconocimiento (0,02 mmol / l).


1.4.3.4 Serina y treonina
La hidrólisis ácida o alcalina de la proteína puede producir ácidos α-ceto-β a través de la eliminación de un agua molécula:


De esta manera, el ácido α-ketobutyric forma a partir de treonina puede producir otro aminoácido, α-aminobutírico ácido, a través de una reacción de transaminación. Reacción 1,51 es responsable de las pérdidas de hidroxiaminoácidos durante la hidrólisis de proteínas.
estimaciones fiables de la ocurrencia de estos aminoácidos se obtienen por hidrólisis de proteínas durante distintos períodos de tiempo y extrapolando la Los resultados a la hora cero.

1.4.3.5 Cisteína y la cistina
La cisteína se convierte fácilmente en el correspondiente disulfuro, cistina, incluso bajo leve condiciones oxidantes, tales como el tratamiento con I2 o hexacianoferrato de potasio (III). Reducción de cistina a cisteína es posible el uso de sodio borohidruro o tiol reactivos (mercaptoetanol, ditiotreitol):

Las constantes de equilibrio para la reducción de cistina a pH 7 y 25 ◦C con mercaptoetanol o ditiotreitol son 1 y 104, respectivamente.
Más fuerte oxidación de la cisteína, e. g., con perfórmico ácido, da la correspondiente sulfónico ácido, ácido cisteico:
La reacción de cisteína con agentes alquilantes produce tioéteres. Yodoacético ácido, yodoacetamida, yodoacetamida Dimetilaminoazobenceno, etilenimina y 4-vinilpiridina son los más comúnmente utilizado agentes alquilantes:
1.4.3.6 La metionina
La metionina se oxida fácilmente en el sulfóxido y luego a la sulfona. Esta reacción puede dar lugar a en pérdidas de este aminoácido esencial durante la comida tratamiento:
1.4.3.7 La tirosina
Tirosina reacciona, como la histidina, con Diazotizado ácido sulfanílico (reactivo de Pauly). El producto de reacción acoplado es un compuesto azo rojo:


1.4.4  Reacciones de Aminoácidos
A temperaturas más altas Las reacciones a temperaturas elevadas son importantes Durante la preparación de los alimentos. Freír, asar, Hervir y hornear desarrollan los aromas típicos de Muchos alimentos en los que los aminoácidos participan como Precursores. Estudios con sistemas de alimentos y modelos Han demostrado que los odorantes característicos Se forman a través de la reacción de Maillard y que Son productos subsiguientes, en particular de Cisteína, metionina, ornitina y prolina (Véase 12.9.3).

1.4.4.1 Acrilamida
El compuesto tóxico acrilamida es uno de los Compuestos volátiles formados durante el calentamiento de Alimentos (véase 9.7.3). Los experimentos modelo han demostrado Que se produce en reacciones de asparagina Hidratos de carbono reductores o de los Productos de escisión (por ejemplo, 2-butanodiona, 2 - oxopropanal).
La formación es promovida por las temperaturas  > 100 ◦C y / o tiempos de reacción más largos. De hecho, los experimentos con modelos han demostrado que Los mayores rendimientos basados ​​en asparagina son ca.
0,1-1% molar. La cisteína y la metionina también forman Acrilamida en presencia de glucosa, pero la Los rendimientos son considerablemente inferiores a los Asparagina. La reacción térmica de la acroleína con El amoníaco también produce acrilamida, pero de nuevo Sólo en pequeñas cantidades.

Aunque desde un punto de vista puramente estequiométrico, Sería posible que la degradación De asparagina por la escisión de CO2 y NH3 Produce directamente acrilamida, el curso de Formación es bastante compleja. De hecho, varias propuestas Existen para el mecanismo de esta formación.
Se demostró que cantidades considerables de 3-Aminopropionamida en la reacción De asparagina con compuestos de α-dicarbonilo con La formación de la base de Schiff y Descarboxilación e hidrólisis en el sentido de Una reacción de Strecker (Fig. 1.6). Podría mostrarse En estudios modelo y en experimentos adicionales Con los alimentos (cacao, queso) que la división De amoníaco a partir de 3-aminopropionamida Relativamente fácil a temperaturas más altas y Incluso en ausencia de carbohidratos resulta en Muy altos rendimientos de acrilamida (> 60% en moles). Por lo tanto, la 3-aminopropionamida, que debe ser Tomado como la amina biogénica de la asparagina, representa Un intermedio transitorio en la formación De acrilamida en los alimentos. Mientras tanto, este Compuesto también se ha identificado en diferentes Alimentos.

Otro mecanismo (Fig. 1.7, derecha) comienza De la descomposición directa de la base de Schiff Obtenido a partir de un carbohidrato reductor y Asparagina por vía inestable analíticamente indetectable Intermedios Se supone que el ilido Formado por la descarboxilación de la Base Schiff se descompone directamente en la escisión de la C - N para dar acrilamida y un 1 - amino - 2 - hexosa. Otro mecanismo propuesto (Fig. 1.7, izquierda) es la oxidación del Schiff Base y posterior descarboxilación. Aquí un Intermedio que puede descomponerse A 3-aminopropionamida después de la enolización y hidrólisis. La 3-aminopropionamida puede ser Convertido en acrilamida tras la separación de amoníaco.

Los compuestos son farmacológicamente activos.


1.4.5  Aminoácidos sintéticos utilizados Para aumentar el valor biológico

De alimentos (fortificación de alimentos) Los requerimientos diarios de los seres humanos Aminoácidos y su aparición en Algunas importantes proteínas alimenticias se Cuadro 1.8. El valor biológico de una proteína (G proteína formada en el cuerpo / 100 g de alimentos Proteína) está determinada por el contenido absoluto De aminoácidos esenciales, por el Proporciones de aminoácidos esenciales, por su A aminoácidos no esenciales y por factores Tales como digestibilidad y disponibilidad. Los Más importante (más o menos costoso) Vivo e in vitro para determinar la Valencia biológica se basan en los siguientes principios:

Reemplazo de la proteína endógena después de la proteína agotamiento.
La prueba determina la cantidad de endógeno Proteína que puede sustituirse por 100 g de Proteína alimentaria. A la persona de prueba se le da una Dieta y por lo tanto reducido a lo absoluto N mínimo. Posteriormente, la proteína a ser Examinado es administrado, y el equilibrio N es medido. La valencia biológica (BV) sigue de La "utilización neta de proteínas" (NPU) Sobre el mismo principio y está determinado En experimentos con animales. Un grupo de ratas Se alimenta con una dieta no-proteica (Gr 1), mientras que El segundo grupo es alimentado con la proteína a ser Examinado (Gr 2). Después de algún tiempo, los animales Y su contenido proteico Se analiza.
La valencia biológica sigue de

• Utilización de proteínas para el crecimiento.
El valor de crecimiento (relación de eficiencia proteica =PER) de animales de laboratorio se calculaDe acuerdo con la siguiente fórmula:

• Mantenimiento del balance N.

• Concentración plasmática de aminoácidos.

• Cálculo a partir de la composición de aminoácidos.

• Determinación por escisión enzimática in vitro.

La tabla 1.9 presenta datos sobre la valencia biológica De algunas proteínas alimentarias, determinado Diferentes métodos.

El mayor valor biológico observado es para Una mezcla de 35% de huevo y 65% ​​de proteínas de papa. Los El valor biológico de una proteína es generalmente limitado por:

ALisina: deficiencia en proteínas de cereales y otras plantas
B Metionina: deficiencia en proteínas de los bovinos Leche y carne
C. Treonina: deficiente en trigo y centeno
D. Triptófano: deficiente en caseína, maíz y arroz.

Dado que los alimentos no están disponibles en cantidad suficiente O calidad en muchas partes del mundo, Aumentando su valor biológico mediante la adición de Aminoácidos esenciales está ganando en importancia.

Ejemplos luminosos son la fortificación del arroz Con L-lisina y L-treonina, la suplementación
De pan con L-lisina y fortificación De proteína de soja y cacahuete con metionina.
La tabla 1.10 enumera datos sobre el aumento de la Valencia de algunas proteínas alimenticias La adición de aminoácidos. amino sintético Ácidos también se utilizan para los Dietas que pueden ser completamente absorbidas y Utilizados con fines nutricionales en los viajes espaciales, En los estados pre y post-operatorio, y durante Terapia para maldigestión y malabsorción Síndromes La fortificación de la alimentación animal con amino Ácidos (0,05-0,2%) es de gran importancia.
Estas demandas han Producción de aminoácidos. La Tabla 1.11 da Datos sobre la producción mundial en 1982. La De ácido L-glutámico, usado para un gran Medida como potenciador del sabor, es excepcional.
La producción de metionina y lisina también significativo.
Cuatro procesos principales se distinguen en La producción de aminoácidos: químicos Síntesis, aislamiento de los hidrolizados de proteínas, Enzimáticos y microbiológicos Métodos de producción, que actualmente se el más importante. Las siguientes secciones Aclarará aún más el importante Procesos industriales para una serie de Ácidos.


1.4.5.1  Ácido glutámico
El acrilnitrilo se somete a formilación catalítica con CO / H _ {2} y el aldehído resultante se transforma Mediante una reacción de Strecker en ácido glutámico Dinitrilo que produce ácido D, L-glutámico después de Hidrólisis alcalina. La separación del racemato Se consigue por cristalización preferencial de La forma L de una solución sobresaturada después de Siembra con ácido L-glutámico:

Un procedimiento de fermentación con varios Cepas de microorganismos (Brevibacterium Flavum, Brev. Roseum, Brev. saccharolyticum) Proporciona ácido L-glutámico en rendimientos de 50 g / l de Líquido de fermentación:


1.4.5.2  Ácido aspártico
El ácido aspártico se obtiene con un rendimiento del 90% de ácido fumárico Ácido mediante el uso de la enzima aspartasa:


1.4.5.3 Lisina
Un procedimiento sintético comienza con caprolactama, Que posee todas las características estructurales requeridas, Excepto para el grupo α-amino que se introduce Introducido En varias etapas:

La separación de los isómeros se realiza en el extremo α-amino Caprolactama (Acl) a través de la capa soluble Sal del componente L con L-pirrolidona Carboxílico (Pyg):

Más elegante es la hidrólisis selectiva del L-enantiómero por una L-α-amino-ε-caprolactamasa Que se produce en varias levaduras, por ejemplo En la Cryptococcus laurentii. La racemización De los restantes isómeros D es posible Con una racemasa de Achromobacter obae. El proceso se puede realizar como un paso
Reacción: la aminocaprolactama racémica es Incubadas con células intactas de C. laurentii Y A. obae, produciendo casi 100% de Llysine. En otro procedimiento, acrilnitrilo y etanal Reaccionar para producir cianobutiraldehído que es Luego transformada por una reacción de Bucherer En cianopropilhidantoína. Hidrogenación catalítica Del grupo nitrilo, seguido Por hidrólisis alcalina da D, L-lisina.

Los isómeros se pueden separar a través del Ácido L-lisina sulfanílico lenta soluble en agua sal:

Fermentación con un cultivo puro de Brevibacterium Lactofermentum o Micrococcus Glutamicus produce L-lisina directamente:


1.4.5.4  Metionina
La interacción de metanotiol con acroleína produce Un aldehído que se convierte entonces en La correspondiente hidantoína a través de un Bucherer reacción. El producto es hidrolizado por catálisis. Separación de la resultante Racemato no suele llevarse a cabo ya que el La forma D de metionina es utilizada por los seres humanos vía transamination:

1.4.5.5  Fenilalanina
El benzaldehído se condensa con hidantoína,
Después la hidrogenación usando un catalizador quiral da
Un producto que es aproximadamente el 90% de L-fenilalanina:


1.4.5.6 Treonina
Interacción de un complejo de cobre de glicina con Ethanal produce los isómeros treo y eritro en la
Proporción de 2: 1. Se separan sobre la base de Sus diferencias en solubilidad: D, L-treonina se separa en sus isómeros A través de su forma N-acetilada con la ayuda de un
Acilasa.La treonina también es accesible a través de microbiología Métodos.

1.4.5.7  Triptófano
El triptófano se obtiene industrialmente mediante una variación De la síntesis de indol de Fischer. Adición De cianuro de hidrógeno a la acroleína da 3-cianopropanal Que se convierte en hidantoína a través de Una reacción de Bucherer. El grupo nitrilo es entonces Reducido a un grupo aldehído. Reacción con Fenilhidrazina produce un derivado de indol.
Por último, la hidantoína se saponifica con álcali:


L-triptófano también se produce a través de enzimáticos Síntesis de indol y serina con la ayuda de
Triptófano sintasa:

1.4.6  Propiedades sensoriales
Los aminoácidos libres pueden contribuir al sabor de Alimentos ricos en proteínas en los que los procesos hidrolíticos (Por ejemplo, carne, pescado o queso).
La Tabla 1.12 proporciona datos sobre la calidad y Sabor intensidad de los aminoácidos. Calidad de sabor Está influenciado por la configuración molecular: Aminoácidos dulces se encuentran principalmente entre Miembros de la serie D, mientras que los aminoácidos Ácidos están generalmente dentro de la serie L. Por consiguiente Aminoácidos con una cadena lateral cíclica (Ácidos 1 - aminocicloalcano - 1 - carboxílico) Dulce y amargo.
La intensidad del sabor de un compuesto se refleja En su valor umbral de reconocimiento. El reconocimiento El valor umbral es la concentración más baja Necesario para reconocer el compuesto de forma fiable, Por un panel de sabor. La Tabla 1.12 muestra que el Intensidad gustativa de los aminoácidos depende de la Hidrofobicidad de la cadena lateral.
El L-triptófano y la L-tirosina son los Aminoácidos amargos con un valor umbral de Ct amargo = 4-6 mmol / l. D-triptófano, con Ct sweet = 0,2-0,4 mmol / l, es el amino más dulce ácido. Una comparación de estos umbrales Con los de la cafeína (ct bi = 1-1,2 mmole / l) Y sacarosa (ct sw = 10-12 mmol / l) muestra que La cafeína es de 5 veces más amargo que el L-triptófano Y que el D-triptófano es aproximadamente 37 veces más dulce Como sacarosa.
El ácido L-glutámico tiene una posición excepcional. En Concentraciones más altas tiene un sabor de caldo de carne, Mientras que en concentraciones más bajas mejora la Sabor característico de un alimento dado (potenciador del sabor, Cf. 8.6.1). La L-metionina tiene un sabor.
El sabor amargo de los L-aminoácidos puede interferir Con la utilización de estos ácidos, e. G., En forma química Definidas.


1.3 PROPIEDADES FISICAS

1.3.1  La disociación
En solución acuosa aminoácidos están presentes, dependiendo en el pH, como cationes, iones híbridos o aniones.Con el catión indicado como + A, la dipolar zwitterion como + A- y el anión como A-.
Las constantes de disociación de los aminoácidos pueden determinarse, por ejemplo, por valoración del ácido.
La Figura 1.2 muestra las curvas de valoración para la glicina, histidina y ácido aspártico. Tabla 1.2 enumera la disociación constantes para algunos aminoácidos. en amino ácidos de la acidez del grupo carboxilo es más alto y la basicidad del grupo amino inferior a en los ácidos y aminas carboxílicos correspondientes (cf. valores de pK para el ácido propiónico, 2-propilamina y alanina). Como se ilustra mediante la comparación de los valores de pK de 2-aminopropiónico ácido (alanina) y 3-aminopropiónico ácido (β-alanina), el pK es influenciada por la distancia entre los dos funcional grupos.

Las razones de esto son, probablemente, de la siguiente manera: en el caso de la transición zwitterion catión →, el efecto inductivo del grupo de amonio; en el caso de la transición anión zwitterion →, la la estabilización de la zwitterion través de la hidratación causado por la repulsión dipolar (más bajo que en relación al anión).

1.3.2  Configuración y actividad óptica
Los aminoácidos, a excepción de la glicina, tienen al menos unacentro quiral y, por lo tanto, son ópticamente activos. Todaslos aminoácidos encontrados en las proteínas tienen la misma configuraciónen la α-C-átomo de: que se consideranL-aminoácidos o (S)-aminoácidos * en la Cahn-Ingold-Prelog sistema (con L-cisteína una excepción;es en las -series (R)). D-aminoácidos (o (R) -aminoácidos) también se producen en la naturaleza, por ejemplo, enuna serie de péptidos de origen microbiano:

Isoleucina, treonina y 4-hidroxiprolina tienen dos átomos de C asimétricos, por lo que cada uno tiene cuatro isómeros:

La rotación específica de aminoácidos en acuosasolución está fuertemente influenciada por el pH. Pasóa través de un mínimo en el rango de pH neutro yse eleva después de la adición de ácidos o bases.
Existen varios métodos posibles de separar los racematos, que generalmente se producen en la síntesis de aminoácidos . Selectivo cristalización de una solución sobre saturada de racemato después de la siembra con un enantiómero se utiliza, como es la cristalización fraccionada de sales diastereoméricas u otros derivados, tal como (S) sales de –phenylethylammonium ácidos N-acetilamino. Con los métodos enzimáticos, se utiliza la síntesis asimétrica, e. g., de acilamino anilidas de ácidos de acilamino ácidos y anilina a través de la papaína: o la hidrólisis asimétrica, e. g., de ésteres de aminoácidos a través de esterasas, ácido amino amidas través amidasas o ácidos N-acilamino través aminoacylases:

La detección de los D-aminoácidos se lleva a cabo por HPLC o GC enantioselectiva de amino quiral derivados de ácido. En un método aplicado con frecuencia, los derivados se producen en una precolumna por reacción con o-ftalaldehído y un tiol quiral. Alternativamente, los aminoácidos pueden transformarse en trifluoroacetilamino ácido-2- (R, S) -butylesters. 

1.3.3 Solubilidad
Las solubilidades de los aminoácidos en el agua son altamente variable. Además de la extremadamente soluble prolina, hidroxiprolina, la glicina y la alanina son
También es bastante soluble. Otros aminoácidos son significativamente menos soluble, con la cistina y tirosina que tienen solubilidades particularmente bajos.
La adición de ácidos o bases mejora la solubilidad a través de la formación de sales. La presencia de otros aminoácidos, en general, también trae consigo un aumento de la solubilidad. Por lo tanto, el grado de solubilidad de los aminoácidos en un hidrolizado de proteínas es diferente que el observado para el individuo componentes.
La solubilidad en disolventes orgánicos no es muy buena debido a las características polares de la aminoácidos. Todos los aminoácidos son insolubles en éter. Sólo cisteína y prolina son relativamente soluble en etanol (1,5 g / 100 g en 19 ◦C). metionina, arginina, leucina (0,0217 g / 100 g; 25 ◦C), ácido glutámico (0,00035 g / 100 g; 25 ◦C), fenilalanina, hidroxi-prolina, histidina y triptófano son poco solubles en etanol. La solubilidad de isoleucina en etanol caliente es relativamente alta (0,09 g / 100 g en 20 ◦C; 0,13 g / 100 g en78-80 ◦C).

1.3.4  Absorción UV
aminoácidos aromáticos tales como fenilalanina, tirosina y triptófano absorben en el UVrange del espectro, con máximos de absorción a 200-230 nm y 250-290 nm.
La disociación de la fenólico HO-grupo de tirosina desplaza la curva de absorción en alrededor 20 nm hacia longitudes de onda más largas.

1. CLASIFICACION, DESCUBRIMIENTO Y OCURRENCIA DE LOS AMINOACIDOS.

1.1 Clasificación

Hay un número grande de maneras de clasificar los aminoacidos. Desde sus cadenas laterales son los factores decisivos para las interacciones intra e intermoleculares en proteínas, y por lo tanto, para las propiedades de proteínas, amino ácidos se pueden clasificar como:

• Los aminoácidos con polar lado, sin carga cadenas: glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, prolina, fenilalanina, triptófano y metionina.
• Los aminoácidos con sin carga lateral, polarcadenas: serina, treonina, cisteína, tirosina, asparagina y glutamina.
• Los aminoácidos con cadenas laterales cargadas: ácido aspártico, ácido glutámico, histidina, lisina y arginina.

Sobre la base de sus funciones nutricionales / fisiológicas, aminoácidos pueden ser diferenciados como:

• Aminoácidos esenciales: Valina, leucina, isoleucina, fenilalanina,triptófano, metionina, treonina, histidina(Esencial para los bebés), lisina y arginina( "Semi-esencial").

• Los aminoácidos no esenciales: La glicina, alanina, prolina, serina, cisteína, tirosina, asparagina, glutamina, ácido aspártico y ácido glutámico.


1.2 Descubrimiento y estado natural.

A. La alanina fue aislado de fibroína de seda por Weyl en 1888. Está presente en la mayoría de las proteínas y es especialmente enriquecida en fibroína de seda (35%). Gelatina y zeína contener aproximadamente 9% alanina, mientras que su contenido en otras proteínas es de 2-7%. La alanina se considerano esencial para los seres humanos.

A. La arginina fue aislada por primera vez a partir de plántulas de lupinopor Schulze y Steiger en 1886. Está presente en todas las proteínas a un nivel medio de 3-6%, aunque se particularmente enriquecido en protaminas. La arginina contenido de proteína de cacahuete es relativamente alta (11%). Bioquímicamente, la arginina es de gran importancia como un producto intermedio en la síntesis de la urea. arginina es un aminoácido semi-esencial para los seres humanos.Se parece ser necesario en determinadas metabólica condiciones.

B. Asparagina de espárragos era la primera aminoácido aislado por Vauguelin y Robiquet en 1806. Su presencia en proteínas (edestin) se confirmó por Damodaran en 1932. En glicoproteínas el componente de hidratos de carbono puede estar unido N-glucosídico al resto de proteína a través de el grupo amida de la asparagina.

C. Ácido aspártico se aisló de las legumbres por Ritthausen en 1868. Se da en todas las proteínas animales, principalmente en albúminas a una concentración de 6- 10%. proteínas de alfalfa y maíz son ricos en aspártico ácido (14,9% y 12,3%, respectivamente) mientras que su contenido en el trigo es baja (3,8%). El ácido aspártico es no esencial.

D. La cistina se aisló de cálculos en la vejiga por Wolaston en 1810 y de los cuernos de Moerner en 1899. Su contenido es alto en las queratinas (9%).
La cistina es muy importante, ya que el péptido cadenas de muchas proteínas están conectados por dos residuos de cisteína, por enlaces disulfuro.
Una cierta conformación puede ser fijado dentro de una única cadena de péptido por enlaces disulfuro. Más proteínas contienen 1-2% de cistina. A pesar de esto es en sí misma no esencial, cistina puede sustituir en parte metionina, que es un aminoácido esencial ácido.

E. La glutamina se aisló por primera vez de la remolacha azucarera jugo por Schulze y Bosshard en 1883. Su ocurrencia en proteínas (edestin) se confirmó por Damodaran en 1932. La glutamina es fácilmente convertido en ácido pirrolidona carboxílico, que es estable entre pH 2,2 y 4. 0, pero se escinde fácilmente a ácido glutámico en la otros de pH:

F. El ácido glutámico fue aislado de trigo gluten por Ritthausen en 1866. Es abundante en la mayoría de las proteínas, pero es particularmente alto en proteínas de la leche (21,7%), trigo (31,4%), maíz (18,4%) y soja (18,5%). Melaza también contiene cantidades relativamente altas de glutámico ácido. se usa glutamato monosódico en numerosos productos alimenticios como un potenciador del sabor.

G. La glicina se encuentra en altas cantidades en estructural proteína. El colágeno contiene 25-30% de glicina. Eso fue aislado por primera vez de la gelatina por Braconnot en 1820. La glicina es un aminoácido no esencial a pesar de que actúa como un precursor de muchos compuestos formados por varios biosintética mecanismos.

H. Histidina fue aislado por primera vez en 1896 de forma independiente por Kossel y por Hedin de protaminas ocurre en el pescado. La mayoría de las proteínas contienen 2-3% de histidina. Proteínas de la sangre contienen aproximadamente 6%. La histidina es esencial en la nutrición infantil.

I. 5-hidroxilisina se aisló de Van Slyke et al. (1921) y Schryver et al. (1925). Eso pasa en el colágeno. El componente de hidratos de carbono de glicoproteínas puede estar unido O-glucosídico a la grupo hidroxilo del aminoácido (cf. 12.3.2.3.1). 4-hidroxiprolina se obtuvo a partir de gelatina primera por Fischer en 1902. Dado que es abundante en colágeno (12,4%), la determinación de hidroxiprolina se utiliza para detectar la presencia de conectivo tejido en los productos cárnicos desmenuzados.

J. Hidroxiprolina es un aminoácido no esencial. Isoleucina fue aislado por primera vez por la fibrina Ehrlich en 1904. Es un aminoácido esencial. La carne y las proteínas ceral contienen 4-5% isoleucina; huevo y leche, proteínas de 6-7%.

K. La leucina se aisló de la lana y de músculo tejido por Braconnot en 1820. Es un elemento esencial de aminoácidos y su contenido en la mayoría de las proteínas es 7-10%. proteínas de los cereales contienen cantidades variables (Maíz 12,7%, el trigo 6,9%). Durante la fermentación alcohólica, aceite de fusel se forma a partir leucina y isoleucina.

L. La lisina se aisló de la caseína por Drechsel en 1889. Se compone 7-9% de la carne, huevo y proteínas de la leche. El contenido de este aminoácido esencial ácido es del 2-4% más baja en proteínas de los cereales en el cual prolamina es predominante. Cangrejos y peces proteínas son las fuentes más ricas (10-11%). Junto con treonina y metionina, la lisina es una limitante factor en el valor biológico de muchas proteínas, sobre todo las de origen vegetal. El procesamiento de alimentos se traduce en pérdidas de lisina desde su ε-amino grupo es muy reactivo (reacción de Maillard cf.).

M. La metionina fue aislado por primera vez de la caseína por Mueller en 1922. Las proteínas animales contienen 2-4% y proteínas vegetales contienen 1-2% de metionina.
La metionina es un aminoácido esencial y en muchos procesos bioquímicos su función principal es como un grupo metilo-donante. Es muy sensible al oxígeno y el tratamiento térmico. Por lo tanto, las pérdidas se producen en muchas las operaciones de procesamiento de alimentos tales como el secado, el secado en estufa, inflamación, calcinación o tratamiento con agentes oxidantes. En el blanqueo de harina con NCl3 (tricloruro de nitrógeno), la metionina es convertido a la sulfoximide metionina tóxico.

N. La fenilalanina se aisló a partir de altramuces por Schulze en 1881. Se produce en casi todas las proteínas (Un promedio de 4 a 5%) y es esencial para los seres humanos. Se convierte in vivo en tirosina, por lo fenilalanina puede reemplazar tirosina nutricionalmente.




O. Prolina fue descubierto en la caseína y huevo albumen por Fischer en 1901. Está presente en numerosas proteínas en 4-7% y es abundante en proteínas de trigo (10,3%), gelatina (12,8%) y caseína (12,3%). Proline no es esencial.









P. Serina fue aislado de sericina por Cramer en 1865. La mayoría de las proteínas contienen aproximadamente 4-8% de serina.



Q. En fosfoproteínas (caseína, phosvitin) serina, como treonina, es un portador de ácido fosfórico en forma de O-fosfoserina. El hidrato de carbono componente de glicoproteínas puede estar unida O-glucosídico a través del grupo hidroxilo de serina y / o treonina (κ-caseína).

R. Treonina fue descubierto por Rose en 1935. Se es un aminoácido esencial, presente en 4,5 a 5% en carne, leche y huevos, y 2.7 a 4.7% en los cereales. Treonina es a menudo el aminoácido limitante en proteínas de calidad biológica inferior. El "caldo" sabor de proteína hidrolizados origina en parte, de una lactona derivada de treonina.

S. El triptófano se aisló por primera vez de la caseína hidrolizados, preparado por hidrólisis utilizando pancreático enzimas, por Hopkins en 1902. Ocurre en las proteínas de origen animal en cantidades relativamente bajas (1-2%) y en cantidades incluso más bajas en cereales proteínas (aproximadamente 1%). El triptófano es excepcionalmente abundante en lisozima (7,8%). Es completamente destruido durante la hidrólisis ácida de la proteína.
Biológicamente, el triptófano es un importante esencial amino ácido, principalmente como un precursor en el biosíntesis del ácido nicotínico.

T. La tirosina se obtuvo por primera vez de la caseína por Liebig en 1846. Al igual que la fenilalanina, que se encuentra en casi todas las proteínas en los niveles de 2-6%. fibroína de seda puede tener tanto como 10% de la tirosina. Se convierte a través de dihidroxifenilalanina por enzimática la oxidación en melaninas de color marrón-negro.

V. Valina primero fue aislado por Schutzenberger en 1879. Es un aminoácido esencial y es presente en las proteínas de la carne y los cereales (5-7%) y en las proteínas de huevo y leche (7-8%). elastina contiene en particular, las altas concentraciones de valina (15,6%).




AMINOÁCIDOS ESENCIALES