Axit amin Methionine

Giới thiệu tổng quan về axit amin methionine, các tính chất, phương pháp sản xuất, ứng dụng và các loại sản phẩm được sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay. Methionine (viết tắt là Met hay M)2 là một αaxit amin với công thức hóa học HO2CCH(NH2)CH2CH2SCH3. Đây là loại axit amin thiết yếu không phân cực. Methionine được mã hóa bởi codon AUG, còn gọi là mã mở đầu, mã hóa cho tín hiệu bắt đầu tổng hợp hợp protein trên mARN.

I II

III

Nội dung

Tổng quan Lên men sản xuất Methionine Ứng dụng

Tổng quan

I

Giới thiệu về Methionine

• Methionine là một α – axit amin với công thức

chung là C5H11NO2S Đây là một axit amin thiết

yếu không phân cực

• Có 2 loại đồng phân quan học là D – Methionine

và L – Methionine

• L – Methionine được tìm thấy trong nhiều protein

của thức ăn cũng như ở các mô và cơ quan của

cơ thể con người

• Ngoài vai trò cấu thành nên protein, nó còn giữ

một số nhiệm vụ khác, đặc biệt trong đó là khả

năng chuyển thành phân tử chứa lưu huỳnh có

vai trò bảo vệ các mô, chỉnh sửa DNA và duy trì

hoạt động của tế bào

• Giữ vai trò quan trọng trong quá trình tạo ra các

protein mới thay thế các protein cũ đã già hoặc bị

hư hại

Hình 1: D - Methionine

Hình 2: L - Methionine

Độ hòa tan trong

Độ hòa tan trong

nước

ε-methylthiol của amino-n-butyric acid bởi Barger

và Coyne

Nghiên cứu của

Capecchi chỉ ra M tham gia vào quá trình dịch mã m-ARN

Năm 1922 Năm 1928

Cantoni khẳng định chức năng của M như là một nhân tố chính

methyl trong adenosylmethionine

S-Năm 1953 S-Năm 1966 và năm 1968

Vai trò của Methionine

Giúp hệ miễn dịch hoạt động chính xác

Methionine có vai trò cực kỳ quan

trọng giúp cho hệ miễn dịch được hoạt động chính xác Khi Methionine

bị tăng cao thì sẽ dẫn đến mức độ axit amin khác như homocysteine, glutathione và taurine cũng tăng theo.

Giúp điều trị nhiễm trùng đường tiết niệu

Methionine có thể

giúp điều trị bệnh nhiễm khuẩn đường tiết niệu bằng việc ngăn ngừa những vi khuẩn dính vào thành bàng quang

Chuyển hóa Lipit

Methionine làm tăng sự nhạy cảm

của Lipid với Peroxidation, từ đó mà

nó đóng vai trò quan trọng, giúp

phòng ngừa sự hình thành mảng

bám và các bệnh về tim Một yếu tố

nữa là Met có tác động lên mức độ

Cholesterol trong huyết thanh.

Methionine trong thực phẩm

Lượng methionine

và cysteine cần cung cấp cho cơ thể hàng ngày là 19 mg/kg.

Tình hình sản xuất và nhu cầu

sử dụng

- Châu Á Thái Bình Dương dẫn đầu thị trường toàn cầu với mức định giá hơn 1,0 tỷ USD trong năm 2014

- Châu Âu chiếm hơn 20% tổng nhu cầu trong năm 2014, với Anh và Đức

dự kiến sẽ trở thành những nước đóng góp hàng đầu

- Bắc Mỹ được dự đoán sẽ ghi nhận tốc độ CAGR (tốc độ tăng trưởng kép

hàng năm) ước tính là 5,8% từ năm 2015 đến năm 2022

- Thị trường ở Trung và Nam Mỹ

sẽ được thúc đẩy bằng cách

gia tăng sản xuất chăn nuôi và

ngành công nghiệp dược phẩm

đang phát triển

Vi sinh vật sản xuất Methionin

e [1]

Cơ chế sinh tổng hợp

Methionine

Đầu tiên vi sinh vật sẽ chuyển hóa

glucose thành Aspartate theo con

đường:

Sau đó Aspartate tiếp tục được chuyển hóa để tạo thành sản phẩm là Methionine

Giới thiệu về vi khuẩn

Corynebacterium

Corynebacterium là vi khuẩn Gram dương có

đặc tính như:

- Hiếu khí hay hiếu khí tùy tiện

- Không di động, không sinh bào tử.

- Có hình que, các đầu mút thường phình

to ra, sự nhuộm màu thường có dạng hạt

- Hầu hết không gây bệnh.

- Được tìm thấy trong nhiều môi trường

sinh thái khác nhau như đất, rau quả,

nước cống, da,…

- Đặc biệt xuất hiện acid mycolic bao

quanh khắp tế bào vi khuẩn như một lớp

cấu trúc

Corynebacterium

Lên men sản

xuất Methionine

II

Quy trình sản xuất

Nguyên liệu

Chuẩn bị môi trường

Nhân giống

Tinh sạch

Lên men

Cấy giống Tiệt trùng

Sản phẩm

Vi sinh vật

Cystein

1 Chuẩn bị môi trường

Thành phần môi trường lên men

- Cân chính xác riêng biệt

từng thành phần dinh dưỡng

của môi trường theo hàm

lượng đã định.

- Trộn lẫn tất cả các thành

phần dinh dưỡng với nhau,

cho vào bồn phối trộn và

thêm đủ thể tích nước cất

- Điều chỉnh pH về pH 7.0

bằng S 2N.

- Nhiệt độ 30.

2 Tiệt trùng

- Tiệt trùng môi trường ở 121 trong 20 phút.

3 Nhân giống

- Nhân giống lần lượt theo sơ đồ: 5ml – 50ml – 500ml – 5 lít – 50 lít.

4 Cấy giống

- Chuyển vi sinh vật đã được nhân giống vào môi trường

trong thiết bị lên men.

- Lượng giống cấy: 5%.

6 Tinh sạch

Dịch sau lên men Tách sinh khối

Kết tinh Axit hóa

Cô chân không

Trao đổi ion

Xử lý than hoạt tính

Li tâm thu tinh

thể Sấy Sản phẩm

S

pH=5.7

Kết quả

Phương pháp phân tích

Fink và cộng sự [4] đã sử dụng phương pháp sắc ký giấy:

- Sử dụng hệ dung môi bao gồm: n-butadiol, axit axetic và nước theo tỷ lệ 2:1:1, methionine sẽ hiện màu sau khi xử lý bằng dung dịch naphtylamin diazoniumclorua trong axit clohydric

- Hỗn hợp axit amin thích hợp được phân tách trên giấy với sự tham gia của hệ dung môi thích hợp và sắc ký đồ thu được được làm khô và phun bằng hỗn hợp bao gồm 0,1% -naphtylamin trong axit clohydric 10% và natri nitrit 0,5% trong nước tỷ lệ 1:1

- Sắc ký đồ được làm khô trong 5 phút ở 80, sau đó điểm methionine xuất hiện là màu vàng cam thể hiện huỳnh quang màu đỏ sẫm dưới ánh sáng cực tím Chỉ 1 g methionine có thể được phát hiện bằng phương pháp này Tryptophan tạo ra màu xám xanh màu có huỳnh quang hơi vàng dưới ánh sáng cực tím, trong khi các axit amin thông thường khác không phản ứng

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Nhiệt độ

Tỷ lệ giống cấy

Lượng cystein thêm vào

Lượng oxy hòa tan, tốc độ dòng khí và tốc độ khuấy trộn

Lượng oxy hòa tan, tốc độ dòng khí và tốc độ khuấy trộn

Tốc độ dòng khí Tốc độ khuấy trộn

DO

Ứng dụng

Ứng dụng trong sinh học và y học

- Thiếu Methionine gây ra các bệnh di truyền như cystathioninuria và Homocystinuria có các biểu hiện như: động kinh, có vấn đề về tiểu cầu, bàn chân quẹo, xương dị thường, bị ảnh hưởng thị giác

- Chế độ ăn uống thiếu Methionine cũng dẫn đến các bệnh như ngộ độc máu, thấp khớp, liệt cơ, rụng tóc, trầm cảm , tâm thần phân liệt, bệnh Parkinson, tổn thương gan và suy yếu khả năng sinh trưởng

- Nó hoạt động như tác nhân kích thích sử dụng chất béo và ngăn chặn sự tích lũy chất béo trong gan do tăng lecithine

- Methionine cần cho việc hấp thu, vận chuyển và hoạt động của kẽm và selen trong tế bào, là ác nhân giúp bài tiết cadmium và thủy ngân trong cơ thể

- L-methionine được sử dụng rộng rãi trong y học với nhiều mục đích khác nhau bao gồm: cân bằng pH, phụ gia cho dược phẩm và các ứng dụng khác Trong thực tế nó là 1 trong 800 loại thuốc đứng đầu trong y khoa

Ứng dụng trong công nghiệp

- Methionine được sử dụng trong công nghiệp chăn nuôi gia súc, gia cầm có ảnh hưởng gián tiếp đến con người

- Methionine được tổng hợp cùng với cysteine và choline cần thiết cho sản xuất keratin trong lông

- Methionine được sử dụng như là một tác nhân acid trong nước tiểu, bởi vì sự bài tiết ion sulfate làm giảm

pH nước tiểu Ion sulphate cũng thay thế phosphate và

do đó hỗ trợ sự hòa tan và ngăn ngừa đá thận và bàng quang đá

Một số sản phẩm thương mại

Dành cho người ăn chay giúp:

- Hỗ trợ hệ thống miễn dịch.

- Tóc, móng và da phát triển.

- Không chứa đường, đậu nành, gluten và các chất phụ gia.

- 100% DL-Methionine tinh khiết.

Tài liệu tham khảo

1 James Gomes∗, Dharmendra Kumar; Production of

l-methionine by submerged fermentation: A review;

Department of Biochemical Engineering and Biotechnology, Indian Institute of Technology, New Delhi 110016, India; 2005

2 D.Kumar, S.Garg, V.S.Bisaria, T.R.Sreekrishnan, J.Gomes;

Production of methionine by a multi-analogue resistant mutant of Corynebacterium lilium; Department of

Biochemical Engineering and Biotechnology, Indian Institute

of Technology, Delhi, Hauz Khas, New Delhi 110016, India; 2003

3 Fink K, Cline RE, Fink RM Anal Chem 1963;35:389

4 Methionine Market Size, Share & Trends Analysis Report

By Raw Material (Plant-based, Animal-based), By Application (Animal Feed, Food & Dietary Supplements, Pharmaceuticals), And Segment Forecasts, 2015 – 2022;

Base Year for Estimate: 2014

THANK S!

Any

questions?

SlidesCarnival icons are editable shapes

This means that you can:

● Resize them without losing quality.

● Change fill color and opacity.

Isn’t that nice? :)

Examples: