Acetilsalicilato de lisina

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La forma de la existencia

Según su actividad óptica, la lisina presenta tres configuraciones: tipo l (levógira), tipo d (diestra) y tipo dl (desrotación). Solo el tipo l puede ser utilizado por los seres vivos.

El contenido activo de l-lisina es generalmente del 77% al 79%. Los animales monopirados no pueden sintetizar lisina por sí solos y no participan en la actividad de las transaminasas. Tras la acetilación, los D-aminoácidos y los L-aminoácidos pueden ser desaminogénicos por acción de la D-aminoácido oxidasa o la L-aminoácido oxidasa. Los cetoácidos desaminogénicos ya no desempeñan la función de aminoácido; es decir, la reacción de desaminogénesis es irreversible, por lo que a menudo es insuficiente en la nutrición animal.

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Propiedades físicas y químicas

La comúnmente denominada lisina se refiere al tipo L. La lisina de tipo L es un cristal con forma de aguja, oscurecido a 210 grados C, descompuesto a 224,5 grados C, soluble en agua, ligeramente soluble en alcohol e insoluble en éter.

Metabolismo bioquímico

La lisina solo es absorbida por organismos de tipo l. La lisina libre absorbe fácilmente el dióxido de carbono del aire, su cristalización es difícil y se encuentra en forma de productos básicos. Es soluble en agua y, en comparación con otros aminoácidos, es uno de los más fáciles de absorber por vía oral. La lisina se ingiere primero por transporte activo desde la cavidad del intestino delgado hasta las células de la mucosa intestinal, y luego, a través de la vena porta, hasta el hígado. Su descomposición y metabolismo también se llevan a cabo en el hígado, donde se condensa con ácido ketotrexánico para formar aminoácidos de levadura, que posteriormente se convierten en semialdehído de ácido tol-α-aminohexílico y, finalmente, en acetil coenzima a. A diferencia de otros aminoácidos, la lisina no participa en la actividad transamino, y la reacción de desamino es irreversible, por lo que su descomposición y metabolismo son muy especiales. La lisina es un aminoácido azucarado y cetogénico, por lo que puede participar en la formación de d-glucosa, glucógeno, lípidos y, en última instancia, producir energía.

Experimentos de absorción en humanos muestran que la tasa de absorción de los suplementos de lisina es la misma que la de la lisina presente en las proteínas alimentarias, lo que indica que los suplementos de lisina son una forma eficaz de mejorar la deficiencia de lisina en la dieta. El estudio descubrió que, entre 5 y 7 horas después de ingerir alimentos, la lisina se transfiere rápidamente al tejido muscular. A diferencia de otros aminoácidos esenciales, la lisina se acumula más en las células musculares, lo que sugiere que el tejido muscular es un depósito de lisina libre en el cuerpo. De todos los aminoácidos esenciales, la lisina es el que más se almacena en el cuerpo.

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Vías biosintéticas

La vía de biosíntesis de la lisina se ha ido aclarando gradualmente desde 1950. Esta vía difiere de la de otros aminoácidos y varía según el tipo de microorganismo. Las vías de biosíntesis de lisina en bacterias requieren la síntesis de lisina mediante diácido de diaminoquina (dap). La vía de biosíntesis de lisina en levaduras y mohos requiere la síntesis de ácido α-aminohexico. La vía de síntesis de lisina mediante diácido de diaminoquina también varía según las bacterias, y el mecanismo de regulación de la biosíntesis de lisina varía.

Vía de la asparticina

El ácido aspártico reacciona para sintetizar ácido diaminoico (dap), que a su vez sintetiza lisina. La vía de síntesis de lisina en la levadura requiere la reacción del aspartamo para sintetizar α-amino acetilato. Este α-amino acetilato, producido por los productos de los genes lysx, lysz, lysy, lysj, argd, lysk y arge, cataliza la producción de intermediarios de acetilación, como el ácido n-acetil-L-α-aminoacético, para producir lisina.

La vía del aspartamo, también conocida como vía del ácido diaminoico, está presente principalmente en bacterias, algas verdes, protozoos y plantas superiores, y también puede sintetizarse con sulfina, metionina e isolyuctamato.

alfa Vía del ácido aminohexico

Síntesis por el diácido de 2-cetona y la acetil coenzima a mediante la vía del ácido α-aminoacético. Esta reacción de cinco pasos es catalizada por la isocirato sintasa, la ute-ácido sintasa/shun-cabeza-ácido sintasa, la utrexato deshidrogenasa, la α-amino acetilasa del diácido de 2-cetona y la acetil coenzima a. En la segunda reacción, el ácido α-aminoacético es catalizado para producir lisina por la α-amino acetilasa, la aminoácido reductasa de levadura y la aminodeshidrogenasa de levadura.

Las vías del ácido α-aminoacético están presentes en hongos superiores y paleobacterias.

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Fuente de alimento

La lisina es uno de los componentes de las proteínas, y los alimentos ricos en proteínas generalmente la contienen. Esta se encuentra en alimentos de origen animal como carnes magras, pescado, camarones, cangrejos, mariscos, huevos y productos lácteos para ganado y aves de corral, así como en legumbres (como la soja, los frijoles y sus derivados). Además, las almendras, las avellanas, los cacahuetes, las semillas de calabaza y otros frutos secos también tienen un contenido relativamente alto de lisina. Los cereales son el primer aminoácido restrictivo debido a su bajo contenido de lisina y a su fácil degradación durante el procesamiento.

La cantidad que necesita el cuerpo humano

La cantidad de lisina requerida varía según el grupo de personas (bebés, adolescentes y adultos). En 2005, la Comisión de Alimentos y Nutrición de Estados Unidos estableció el requerimiento de lisina para adultos en 31 mg/kg, basándose en los resultados del estudio realizado en el momento 1·d-1.

En 2007, el comité de expertos de la OMS/FAO/UNU determinó que los requerimientos de lisina eran de 30 mg/kg, basándose en los resultados de ensayos clínicos relevantes en humanos (1·d-1). Este valor es generalmente aceptado en la actualidad. Las necesidades de lisina de lactantes y adolescentes identificadas por la OMS/FAO son (mg/kg-1·d-1): 1 mes (119), 2 meses (87), 3 meses (75), 4 meses (68), 6 meses (65), 1-2 años (45), 3-10 años (35), 11-14 años (35), 15-18 años (33). Actualmente, China no ha formulado la ingesta recomendada de lisina dietética para personas que se ajusten a los hábitos alimenticios de los residentes chinos.

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Tasa de digestión y tasa de utilización

La eficiencia de absorción de la lisina d-leigh y la lisina de tipo l es diferente. La d-lisina es difícil de absorber y utilizar, y la l-lisina es su principal actividad biológica. El ε-aminoácido de la lisina es muy activo y se une fácilmente al grupo carbula activo del alimento para producir compuestos difíciles de absorber y utilizar.

Función fisiológica nutricional

La lisina regula el equilibrio metabólico del cuerpo y proporciona componentes estructurales para la síntesis de carnitina, que promueve la síntesis de ácidos grasos en las células. Añadir una pequeña cantidad de lisina a los alimentos puede estimular la secreción de proteasas gástricas y ácidos estomacales, mejorar la secreción de líquido estomacal y desempeñar un papel importante en el aumento del apetito, promoviendo así el crecimiento y el desarrollo de los niños pequeños. La lisina también puede mejorar la absorción de calcio y su acumulación en el cuerpo, acelerando el crecimiento óseo. La deficiencia de lisina puede causar secreción insuficiente de líquido estomacal y anorexia, anemia nutricional, lo que resulta en obstrucción del sistema nervioso central y retraso del crecimiento. La lisina también se puede utilizar como fármaco auxiliar de los diuréticos en medicina, para tratar el envenenamiento por plomo causado por la reducción de cloruros en la sangre, pero también con fármacos ácidos (como el ácido salicílico, etc.) Para producir sales para reducir las reacciones adversas, en combinación con metionina puede inhibir la hipertensión severa, y los estudios han demostrado que la suplementación con lisina puede acelerar la recuperación de la infección por herpes e inhibir su recurrencia.

Participar en la síntesis de proteínas del organismo.

La lisina, como aminoácido esencial en el organismo, participa en la síntesis de diversas proteínas como las del músculo esquelético, enzimas, proteínas séricas, hormonas peptídicas, etc.

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Participar en el metabolismo energético

La lisina participa en la biosíntesis de carnitina en el organismo. La carnitina desempeña un papel importante en el metabolismo de las grasas y es un cofactor esencial para dicho metabolismo. Es una de las sustancias precursoras de la carnitina sintética, por lo que su suplementación puede acelerar el metabolismo de las grasas. La lisina cumple una importante función a través de la barrera hematoencefálica, penetrando directamente en el tejido cerebral, afectando la cadena respiratoria y contribuyendo a la reparación de las células nerviosas y a las actividades fisiológicas normales, proporcionando la fuente de energía necesaria.

Promueve la absorción de minerales y el crecimiento óseo.

La lisina se puede quelar con calcio, hierro y otros elementos minerales para formar un monómero molecular pequeño soluble, promoviendo la absorción de estos elementos minerales.

Mejora la función inmunológica

La lisina se considera una molécula puente no específica que conecta los antígenos con las células T, provocando que éstas produzcan efectos específicos sobre los antígenos.

Tratamiento de la infección por el virus del herpes simple

El estudio también encontró que la suplementación con lisina puede tratar la infección por el virus del herpes simple.

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Proceso de fermentación

La fermentación de lisina se puede dividir en un método de fermentación de dos pasos (también conocido como método de adición de precursores) y un método de fermentación directa.

Método de fermentación de dos pasos

El método de fermentación en dos pasos se desarrolló a principios de la década de 1950 y se basa en el precursor ácido diaminoquino de la lisina, que se convierte en lisina tras la desoxigenación mediante la producción microbiana de enzimas (diaminodiazepam). Dado que el ácido diaminoico también se produce por fermentación, se denomina fermentación por etapas. Después de la década de 1970, Japón mejoró el proceso utilizando una diaminoácido deglutasa fija o una bacteria que contiene esta enzima para producir lisina de forma continua. A pesar de ello, el proceso sigue siendo complejo y ha sido sustituido por la fermentación directa.

Método de fermentación directa

La fermentación directa es un método ampliamente utilizado para la producción de lisina. Las materias primas más utilizadas para la caña de azúcar o el azúcar de remolacha son la melaza residual, el hidrolizado de almidón y otras materias primas de azúcar de bajo costo. Además, también se encuentran disponibles como materias primas ácido acético, etanol, etc. Los principales microorganismos que producen lisina mediante fermentación directa son las cepas mutantes de glutamato de piruleta, bacilo corto amarillo y bacilo corto fermentado por lactobacilos. Este método se desarrolló a finales de la década de 1950 y, desde la década de 1970, gracias al desarrollo de la tecnología de mejoramiento, se han seleccionado algunas cepas mutantes con múltiples marcadores genéticos, lo que ha permitido que el proceso sea más maduro y que la producción de lisina se multiplique. El rendimiento ácido más alto en la producción industrial se ha elevado a 100-120 g por litro de fermentación, y la tasa de extracción ha alcanzado aproximadamente el 80%-90%.

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El statu quo de la producción

La L-lisina se aisló originalmente de la hidrólisis de proteínas, que generalmente se basa en polvo de sangre animal como materia prima. Este método se caracteriza por su simplicidad, pero con fuentes de materia prima limitadas, siendo apto únicamente para la producción a pequeña escala. También existen los métodos de síntesis química y enzimática, principalmente el método DMS holandés y el método Toray japonés. La mayor desventaja de este método es el uso de materia prima altamente tóxica (fotogás), la posibilidad de catalizadores residuales, la baja seguridad del producto y los graves problemas ambientales. En 1960, Japón adoptó por primera vez la fermentación microbiana. Esta fermentación produce aminoácidos que, aligerando artificialmente el mecanismo de control metabólico de la biosíntesis de aminoácidos, provocan la acumulación de una gran cantidad de los aminoácidos necesarios. La especificidad estereoscópica de tipo L de los aminoácidos determina que el proceso de producción de aminoácidos por fermentación sea más simple y rápido que el de la síntesis química. A mediados de la década de 1960, China comenzó a investigar la selección y fermentación de cepas de lisina, pero su industrialización fue difícil debido a su bajo rendimiento. No fue hasta finales de la década de 1970 y principios de la de 1980 que la investigación china logró un avance tras la industrialización de la lisina a nivel mundial. Actualmente, la mayoría de las empresas productoras de lisina a nivel mundial utilizan el método de fermentación, y el proceso de producción de lisina de tipo L se encuentra prácticamente consolidado.

Las cepas utilizadas en la fermentación industrial para producir lisina son principalmente cepas mutantes finas, como Bacillus bacillus, de alto valor económico, siendo el Bacillus glutamato el más utilizado. Además, también se ha reportado la producción de lisina mediante el uso de E. coli, bacterias cortas amarillas, levadura cervecera, bacterias cortas de fermentación del lactato, levadura de seda falsa, etc.

Hay cuatro tipos principales de microorganismos productores de lisina: tipo silvestre, tipo de mutación nutricional, tipo de mutación reguladora y tipo mutante de regulación nutricional. Industrialmente, las condiciones de fermentación (velocidad de mezcla, pH, oxígeno disuelto, temperatura y CO) se modifican optimizando las cepas fermentadas (mutagénicas y genéticamente modificadas)2 para aumentar la producción de lisina. Los métodos para obtener cepas microbianas de alto rendimiento son los métodos mutagénicos tradicionales (ultravioleta, rayos X, mostaza nitrogenada y nitrosilsteres, etc.), la fusión de protoplasma y los métodos de ingeniería genética. Se ha informado que la lisina producida por cepas mutagénicas aumenta entre un 40% y un 50%. Las cepas mutagénicas utilizan fuentes de carbono de bajo costo como materias primas para la fermentación, como una variedad de almidón, azúcar hidrolítico, miel, ácido acético y etanol. La producción de lisina por fermentación se realiza mediante separación, concentración, evaporación, cristalización y secado para obtener lisina de grado alimenticio. El refinamiento permite obtener productos de grado alimenticio y farmacéutico.

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