1 Фізико-хімічні властивості лізина
Лізин відомий у вигляді двох оптично активних L і D форм. Емпірична формула С6Н12N2О2. Молекулярна маса 146,19 г/моль. Лізин добре розчинний у воді, кислотах, основах, важко розчинний у спирті і нерозчинний в ефірі. Амінокислота при температурі 224 - 225 ° С розкладається. Кристалізується лізин у вигляді безбарвних голок або гексагональних пластинок. Структурна формула лізину:
При титруванні лугом лізин веде себе, як двохосновна кислота, тобто вона може віддавати два протона. Якщо реєструвати зміну рН при додаванні лугу, то отримуємо типові криві титрування амінокислоти (рисунок1.1).
Рисунок 1.1 - Крива титрування лізину (в паинте стереть пунктир и русское слово заменить украинским)
Значення рІ основних амінокислот обчисляють як середнє арифметичне значення рК2 і рК3, наприклад для лізину рІ= (9,12 + 10,35) / 2 = 9,82. Значення рК характеризує кислотність амінокислот. Хімічні властивості лізину описані в таблиці 1.1
Таблиця 1.1 - Хімічні властивості лізину
-
Тип радикалу
Молярна маса
pI
pK1 (α-COOH)
pK2 (α-+NH3)
pK3
Наявність в протеїнах, (%)
Основний
146.19
9.82
2.18
9.12
10.35
5.9
Електрохімічні властивості лізину в розчинах визначаються величиною рН. З-за високого значення рКr, лізин називають основною амінокислотою. Завдяки наявності карбоксильної і амінних груп, лізин може брати участь у специфічних хімічних реакціях. Він утворює солі та складні ефіри, наприклад, з соляною кислотою лізин утворює гідрохлориди з температурою плавлення 263 - 264 0С [2].
2 Сфера використання лізина
Лізин - незамінна основна амінокислота. Лише недавно в світі освоєно виробництво чистого кристалічного L-лізину з концентрацією 98,5% і вище, що різко підвищило його привабливість для тваринництва і птахівництва, а також, після відповідного очищення, для харчової промисловості.
В даний час виробництво L-лізину (форми, придатної для споживання) в світі складає приблизно 600 тис. т на рік і являє собою ринок з щорічним оборотом до 1,4 мільярда доларів. Серед провідних компаній на світовому ринку L-лізину безперечну першість належить японській АjinomotoCo і американської АrcherDaniels&Midlands, контролюючим по 40% світового виробництва кожна.
Географічне розташування потужностей з виробництва лізину в світі найчастіше прив'язане до регіонів його споживання. Так, на Північну Америку та Азію припадає до 3/4 обороту цього продукту.
Більше 95% лізину використовується для додавання до кормів у свинарстві та птахівництві. Це пов'язано з тим, що для свиней лізин є амінокислотою № 1, а для птахів слідує за важливістю одразу після метіоніну. До 10 тис. тонн лізину більш високої концентрації (99,5% і вище) використовується щорічно у виробництві біоактивних добавок для людини і в медичних цілях.
Про привабливість виробництва L-лізину свідчать темпи приросту виробничих потужностей на рівні 7 - 10% на рік і плани компаній-лідерів на ринку L-лізину. В найближчому майбутньому основні світові виробники лізину мають намір у півтора рази збільшити свої потужності. Зокрема, АjinomotoCo вже ведуть будівництво додаткових виробничих блоків на своїх заводах по всьому світу, що дозволить кожному з них збільшити випуск продукції з 200 до 300 тис. тонн в рік.
Лізин входить в тріаду амінокислот, особливо враховуються при визначенні загальної повноцінності харчування (лізин, триптофан, метіонін). Недолік лізину в зернових продуктах і порівняно висока потреба організму в ньому ставлять проблему лізину на одне з перших місць.
Препарат L-лізину? есцинат виявляє протизапальну, протинабрякову та знеболювальну дію. Есцинат нормалізує підвищену судинну та тканину проникність і виявляє антиексудативну (протинабрякову), протизапальну та знеболювальну дію. Препарат підвищує тонус судин, а також чинить помірний імунокоригуючий ефекти.
Лізин бере участь в утилізації жирних кислот, необхідних для виробництва енергії. Допомагає усувати деякі проблеми пов'язані з безпліддям. Ця амінокислота каталізує процеси ферментативних перетворень, приймає участь в обміні білків і вуглеводів.
Амінокислота має противірусну дію, особливо відносно вірусів, що викликають герпес і гострі респіраторні інфекції. Рекомендується поєднувати лізин з вітаміном С при вірусних захворюваннях.
У Сполучених Штатах Америки і деяких країнах Європи для профілактики часто рецидивуючих форм герпесу застосовуються біологічно активні добавки до їжі на основі лізину. Кілька десятиліть тому було помічено, що у деяких людей, які страждають від герпесу, але дотримували певну дієту, рецидиви бувають рідше [3].
Лізин міститься переважно в білках тваринного походження, грає велику і різноманітну роль в організмі людини. З його функціонуванням пов'язані ріст і розвиток організму процеси кровотворення, азотиста рівновага. Більшість населення нашої країни через порушення якісних і кількісних параметрів живлення не отримує оптимальної кількості лізину із їжею. Це визначає необхідність використання харчових добавок, що включають лізин, особливо в харчуванні дітей і підлітків, спортсменів, осіб, які займаються важкими фізичними навантаженнями і при недостатньому споживанні продуктів тваринного походження.
Введення лізину в їжу людини підвищує її поживну цінність. Так, в Японії і низці інших країн, дитячі сніданки в системі громадського харчування готуються з додаванням лізину. Крім того, лізин, який надходить з харчовими продуктами, частково інактивується у процесі технологічної або кулінарної обробки. Наприклад, сухе молоко містить на 20% менше лізину, ніж свіже.
Відзначимо також, що лізин гідрохлорид по нормативам є «підсилювачем смаку та аромату» харчових продуктів. Так для поліпшення аромату до кави додають гідрохлорид L-лізину. Специфічний запах рису, який довго зберігається можна видалити, додаючи лізин.
При досить високій загальній калорійності харчування додаткова добавка лізину приводить до істотного збільшення м'язової маси, особливо фізично навантажених м'язів.
У присутності достатньої кількості лізину, організм виробляє карнітин, який сприяє кращій утилізації жирових тканин. Лізин краще засвоюється тканинами, ніж інші амінокислоти.
Професор Пащенко Л.П. зазначив, що в даний час діють різко занижені нормативи якості продовольчої пшениці, що надходить на млини для переробки в хлібопекарське борошно. Одне з відомих рішень цієї проблеми полягає у введенні в хлібобулочну продукцію речовин, за якими відзначений дефіцит. До таких речовин відноситься лізин. Ведення в продукт невеликої кількості лізину підвищує поживну цінність неповноцінних рослинних білків до рівня тварини молочного білка казеїну.
Додаванням лізину до білка пшениці можна в значній мірі наблизити співвідношення амінокислот в хлібобулочних виробах до їх оптимального співвідношення.
При виробництві хлібобулочних виробів з лізином досягається більш збалансований склад амінокислот (біологічна цінність виробів із пшеничного борошна вищого і першого сорту збільшується на 25 - 25,7% відповідно). Батони з лізином мають високу підвищену харчову цінність, краще зберігають свіжість. Тривале споживання таких батонів покращує обмін речовин.
Застосування лізину для збагачення хлібобулочних виробів та інших хлібопродуктів є перспективним напрямком для поліпшення структури харчування населення. Додавання лізину не ускладнює технологічний процес і ефективний при будь-якому способі приготування хлібобулочних виробів, як простих, так і таких, що містять цукор і жир.
Такий хліб рекомендується, в першу чергу, дітям, учням і пенсіонерам, а також населенню великих промислових міст з екологічно неблагополучними умовами життя [4].
Матіас Рат і Олександра Недвецька клінічно довели, що при ранньому атеросклерозі підвищений прийом вітаміну С , лізину, проліну, у поєднанні з комплексом вітамінів і мінералів уповільнює розвиток атеросклерозу в середньому на 50%, а в деяких випадках призводить до повної регресії атеросклеротичних відкладень.
Доктор Матіас Рат вважає, що лізин спільно з проліном і вітаміном С блокує дію ліпопротеїну А, що приводить до закупорки артерій. Лізин перехоплює ліпопротеїн А і не дає йому відкладатися на стінках артерій, а при достатньо високій концентрації він здатний витягувати ліпопротеїн А та інші ліпопротеїни низької щільності з вже сформованих атером.
Тому лізин здатний знижувати високий кров'яний тиск, який є одним з основних причин серцевих нападів і інсультів. Лізин також підтримує енергетичний потенціал серцевого м'яза.
А. Ісидор з співробітниками з Римського університету показали, що комбінація лізин + аргінін в десять разів сильніше сприяє вивільненню гормону росту, ніж один тільки аргінін. Експерименту піддавалися юнаки віком від 15 до 20 років. Лізин у поєднанні з аргініном використовується також культуристами для отримання комбінованого ефекту збільшення об'єму м'язів і м'язової сили.
У порівнянні з багатьма іншими факторами харчування, те, як амінокислоти впливають на ріст і випадіння волосся, поки ще недостатньо вивчено. Проте вчені пов'язують роль L-лізину в засвоєнні заліза і цинку з його впливом на ріст волосся. Прийом добавок лізину зменшує швидкість випадіння волосся і робить волосся більш товстим. Цей-+ ефект більше помітний, якщо разом з L-лізином приймати також препарати заліза і цинку.
Високий рівень цукру в крові при діабеті типу I або II може викликати пошкодження кришталика очей і утворення катаракт. Поряд з прийомом піколінат хрому та цинку, щоденний прийом L-лізину уповільнює цей процес.
Проведені дослідження показали, що лізин в комбінації з аргініном здатний підсилювати секрецію гормонів щитовидної залози у людей похилого віку, що також сприяє запобіганню старечого імунодефіциту. Це можна пов'язати з посиленням вироблення гормону росту.
Адекватне забезпечення організму необхідними амінокислотами є обов'язковою умовою нормального функціонування імунної системи. Особливо важливим є нормальне надходження двох амінокислот - лізину і аргініну. Ці амінокислоти необхідні для вироблення достатньої кількості нейтрофілів, що входять в стратегічну захисну систему організму проти гепатитів В і С, ВІЛ-інфекції, синдрому хронічної втоми і будь-яких імунодефіцитних станів. Слід також зазначити, що лізин важливий для ефективної роботи мозку, його дефіцит може погіршувати короткострокову пам'ять і здатність до концентрації уваги [5].