Đại cương về sản xuất các amino acid
Vi sinh vật sống và phát triển trong điều kiện tự nhiên hay trong điều kiện được nuôi trong phòng thí nghiệm. Chúng muốn tồn tại phải đồng hóa các chất dinh dưỡng có chứa trong môi trường xung quanh. Quá trình hấp thu và biến đổi các chất dinh dưỡng ở môi trường xung quanh để tạo ra năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng gọi là quá trình đồng hóa. Vi sinh vật sử dụng năng lượng của quá trình đồng hóa để tổng hợp nên các thành phần cấu trúc của tế bào, để sinh trưởng, để phát triển và để duy trì nòi giống. Trong quá trình đó, một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp thừa ra một số lượng các chất mà chính tế bào của chúng không dùng hết rồi thải ra môi trường ngoài như các amino acid, các enzym, vitamin… Các chất đó được gọi là các chất trao đổi bậc một. Lợi dụng những đặc điểm tự nhiên đó của vi sinh vật, các nhà khoa học đã tìm ra được phương pháp chọn giống và tác động làm biến đổi đặc điểm di truyền của chúng và tiến hành nghiên cứu các đặc điểm sinh lý hóa của chúng nhằm nuôi cấy các vi sinh đó để “siêu tổng hợp” ra những hoạt chất mà chúng ta mong muốn, để phục vụ cho cuộc sống của chúng ta trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống hàng ngày như: thực phẩm, dược phẩm…
Trong thành phần của protein thường chứa 20 amino aicd chính. Trong số đó có đến 8 amino acid mà cơ thể người và động vật không tự tổng hợp được bao gồm: lysin, methionin, threonin, tryptophan, phenylalanin, isoleucin, leucin và valin. Người ta gọi đó là những amino acid không thay thế hay aamino acid cần thiết. Nếu thiếu một trong số những chất này cơ thể sẽ bị rối loạn chuyển hóa và sinh ra các bệnh tật hoặc không thể phát triển được. Trong thiên nhiên thức ăn thường chứa một lượng nhỏ các amino acid không thay thế đó. Để đảm bảo các amino acid quan trọng trên cần phải nghiên cứu sản xuất bằng phương pháp công nghiệp. Sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học thường bao giờ cũng tạo ra một amino acid dạng DL, việc tách riêng chỉ để lấy đồng phân dãy L vừa khó, giá thành lại đắt. Sinh tổng hợp amino acid thuận tiện hơn vì chỉ tạo ra dạng amino acid dãy L. Trên thế giớ hiện nay hàng năm sản xuất trên 500 nghìn tấn amino acid, doanh thu khoảng 4,5 tỉ USD.
Hai amino acid sản xuất với số lượng lớn nhất là acid glutamic và lysin. Trong đó acid glutamic được sản xuất với số lượng lớn nhất trong tất cả các amino acid vì acid này một phần được dùng trong sản xuất dược phẩm, còn số lượng lớn được dùng trong thực phẩm làm chất điều vị được sản xuất dưới dạng mononatri glutamat. Acid glutamic có thể sản xuất bằng phương pháp thủy phân protein của bột lúa mì (gluten). Hiện nay các nhà máy sản xuất acid glutamic trên thế giới đều tiến hành bằng phương pháp lên men vi sinh vật vì vừa có năng suất cao giá thành lại thấp hơn nhiều so với phương pháp sản xuất bằng hóa học.
