مواد شیمیایی 
ال-گلوتامین (L-Gln) یک اسید آمینه غیر ضروری است، به این معنی که می تواند توسط بدن انسان سنتز شود و نیازی به دریافت آن از طریق رژیم غذایی نیست. این اسید آمینه فراوان ترین اسید آمینه در بدن انسان است که غلظت بالایی در ماهیچه های اسکلتی، ریه، کبد، مغز و سایر اندام ها یافت می شود. ال-گلوتامین نقش های مختلفی را در بدن ایفا می کند، از جمله به عنوان منبع انرژی، پیش ساز سنتز نوکلئوتید و پروتئین، و تنظیم کننده تعادل اسید و باز. همچنین در عملکرد سیستم ایمنی، سلامت روده و حفظ توده عضلانی نقش دارد. با توجه به عملکردهای فیزیولوژیکی مهم آن، L-گلوتامین برای کاربردهای درمانی بالقوه آن در شرایطی مانند سرطان، بیماری التهابی روده و تروما مورد مطالعه قرار گرفته است. ال-گلوتامین را می توان از طریق رژیم غذایی با منابعی از جمله گوشت، ماهی، لبنیات و سبزیجات خاص به دست آورد. همچنین به عنوان یک مکمل غذایی در اشکال مختلف از جمله کپسول، پودر و مایع موجود است.
کاربرد و فارماکولوژی
در سال های اخیر، با تعمیق و توسعه تحقیقات در مورد جنبه های فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و بالینی L-گلوتامین، اهمیت آن برای زندگی به طور فزاینده ای برجسته شده است و یکی از مهم ترین اسیدهای آمینه شناخته شده در حال حاضر در نظر گرفته می شود. در آلمان، گلوتامین به دلیل اثر درمانی عالی بر بیماری هایی مانند زخم معده، گاستریت و زخم اثنی عشر در فارماکوپه به عنوان دارو گنجانده شده است. در ژاپن، ال-گلوتامین به طور گسترده ای به عنوان یک داروی گوارشی و محصول ساخت مغز مورد استفاده قرار گرفته است. در ایالات متحده، محصولات بهداشتی مورد استفاده برای درمان بیماری هایی مانند زخم معده و مکمل های غذایی برای ورزشکاران، منجر به استفاده گسترده از ال-گلوتامین شده است. دقیقاً به این دلیل است که ال-گلوتامین دارای عملکردهای بسیار فیزیولوژیکی و کاربردهای گسترده آن در مواد غذایی، دارویی، تغذیه و بهداشت، خوراک و غیره است که به شدت توسعه سریع صنعت گلوتامین را تحریک و ترویج می کند. با پیشرفت مراقبت های بهداشتی، انباشت ثروت و افزایش مداوم درک مردم از گلوتامین، نقش و عملکرد گلوتامین به طور کامل توسعه می یابد. مکمل‌های دارویی و تغذیه‌ای مبتنی بر گلوتامین بازار گسترده‌تری خواهند داشت و همچنین توسعه بیشتر صنعت سلامت چین را به شدت ارتقا می‌دهند.
نقش نوظهور ال-گلوتامین در سلامت قلب و عروق و بیماری شواهد نوظهور نشان می دهد که ال-گلوتامین نقش اساسی در فیزیولوژی و آسیب شناسی قلب و عروق ایفا می کند. با خدمت به عنوان بستری برای سنتز DNA، ATP، پروتئین ها و لیپیدها، Gln فرآیندهای حیاتی را در سلول های عروقی، از جمله تکثیر، مهاجرت، آپوپتوز، پیری و رسوب ماتریکس خارج سلولی هدایت می کند. علاوه بر این، L-Glutamine با القای بیان هم اکسیژناز-1، پروتئین های شوک حرارتی و گلوتاتیون، اثرات آنتی اکسیدانی و ضد التهابی قوی در گردش خون اعمال می کند. ال-گلوتامین همچنین با خدمت به عنوان پیش ساز ال-آرژنین برای بهینه سازی سنتز اکسید نیتریک، سلامت قلب و عروق را ارتقا می دهد. نکته مهم این است که ال-گلوتامین عوامل خطر متعددی برای بیماری های قلبی عروقی مانند فشار خون بالا، چربی خون بالا، عدم تحمل گلوکز، چاقی و دیابت را کاهش می دهد. بسیاری از مطالعات نشان می‌دهند که مکمل L-Glutamine از بیماری‌های متابولیک قلبی، آسیب ایسکمی-پرفیوژن مجدد، بیماری سلول داسی شکل، آسیب قلبی توسط محرک‌های دشمن محافظت می‌کند و ممکن است در بیماران مبتلا به نارسایی قلبی مفید باشد.
سنتز
روش‌های تولید گلوتامین عمدتاً شامل سنتز شیمیایی، تخمیر و روش‌های آنزیمی است:
1. سنتز شیمیایی: سنتز شیمیایی روشی برای تولید یا تهیه اسیدهای آمینه با ترکیب سنتز آلی و مهندسی شیمی است. شش مسیر سنتز شیمیایی برای ال-گلوتامین وجود دارد و دو روش اصلی سنتز زیر معرفی شده است: در دهه های 1940 و 1950، کشورهای خارجی روش سنتی سنتز صنعتی ال-گلوتامین را با استری، سنتز، افزودن و هیدرولیز پیشنهاد کردند. اسید ال-گلوتامیک به عنوان ماده خام تحت کاتالیز اسید سولفوریک. این روش ابتدا L-گلوتامیک اسید را با متانول استری می کند، سپس دی سولفید کربن را برای واکنش با گروه آمینه برای تشکیل آمینو دی تیومتان آمونیوم برای محافظت از گروه آمینه اضافه می کند. سپس آمونیاک تا زمان اشباع وارد می شود و مخلوط به مدت 4-5 روز باقی می ماند. پس از آن، آمونیاک با غلظت خلاء حذف می شود و اسید استیک یخ برای حذف دی سولفید کربن اضافه می شود. سپس حلال تحت فشار کاهش یافته تبخیر می شود تا L-گلوتامین بدست آید. این فرآیند در تولیدات صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. این مسیر فرآیند از اسید ال-گلوتامیک ارزان و در دسترس در حال حاضر به عنوان ماده خام، با عملیات ساده، شرایط ملایم و کنترل آسان استفاده می کند. با این حال، این روش مسیر فرآیندی طولانی و بازده کمی دارد. مایع استریفیکاسیون حاصل باید با آمونیاک خنثی شود و در نتیجه مقدار زیادی محصول جانبی آمونیاک گوگرد به وجود می آید. در حال حاضر این روش بیشتر در چین استفاده می شود. مسیر فرآیند به شرح زیر است:
2. ابتدا، متیل استر L-گلوتامیک اسید سنتز شد، که سپس مستقیماً با هیدرات هیدروکسی آمین واکنش داد تا L-گلوتامیل هیدروکسیل آمین به دست آید. در نهایت، کاهش با نیکل Raney L-گلوتامیل آمید را به همراه داشت. نمودار فرآیند سنتز نشان می دهد که اسید سولفوریک غلیظ یک معرف ضروری در هر مرحله است و مقدار زیادی دی سولفید کربن مورد نیاز است. شرایط نسبتاً سخت و کنترل آن دشوار است و بازدهی به دلیل چندین پله پایین است. اگرچه روش دوم بهبودهایی دارد، اما همچنان پیچیده است و نیاز به استفاده از یک کاتالیزور دارد که الزامات جدیدی را بر شرایط فرآیند تحمیل می کند و فرآیند را همچنان پیچیده می کند. در روش سنتز از مقدار زیادی از معرف های شیمیایی استفاده می شود و مقادیر باقیمانده ای از این معرف ها به درجات مختلف در محصول نهایی وجود خواهد داشت. به عنوان یک داروی خوراکی، L-گلوتامیل آمید نیاز به خلوص بالایی دارد. استفاده از روش سنتز کیفیت محصول و دامنه استفاده آن را محدود می کند. همچنین استفاده از روش سنتز اثرات نامطلوبی بر محیط زیست و افزایش قیمت تمام شده محصول خواهد داشت.
3. گلوتامین سنتتاز (GS) آنزیم کلیدی مسئول سنتز ال-گلوتامین است. با این حال، فعالیت آنزیمی GS تحت تأثیر عوامل بسیاری است که منجر به فعالیت کم آنزیم و تولید کم L-Gln می شود. به منظور بهبود بازده L-Gln، یک سیستم بیان موثر در Corynebacterium glutamicum با ژن gln A ساخته شد. ما دو پروموتر قوی مختلف، پروموتر tac (Ptac) و پروموتر mal (Pmal) را برای مقایسه فعالیت GS آزمایش کردیم. پس از آن، برای جلوگیری از آدنیلیلاسیون در C. glutamicum، ما پلاسمیدهای حاوی جهش نقطه ای glnA ساختیم که در آن Tyr 405 با یک باقیمانده فنیل آلانین جایگزین می شود. فعالیت گلوتامیکوم GS با Bacillus subtilis برای تشخیص فعالیت آنزیم در سیستم داده شده. نکته مهم این مطالعه بیان GS باسیلوس سوبتیلیس در سیستم بیانی C. glutamicum برای اولین بار است. نتایج نشان می‌دهد که پروموتر tac توانایی بیشتری برای تولید L-Gln در سیستم C. glutamicum دارد. آنزیم GS از Bacillus subtilis فعالیت بالاتری نسبت به C. glutamicum دارد. سویه نوترکیب BJ2 دارای بالاترین فعالیت GS است و 32.5 گرم در لیتر ال-گلوتامین تولید می کند.
سمیت و ایمنی
ال-گلوتامین به طور کلی در صورت مصرف در دوزهای توصیه شده ایمن و قابل تحمل در نظر گرفته می شود. این اسید آمینه ای است که به طور طبیعی در بدن انسان وجود دارد و از طریق منابع غذایی نیز به دست می آید. در مطالعات بالینی، دوزهای خوراکی تا 0.65 گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن در روز تا 30 روز مشخص شده است که در بزرگسالان سالم بی خطر و قابل تحمل است. با این حال، در موارد نادر، برخی از افراد ممکن است علائم گوارشی خفیفی مانند حالت تهوع، استفراغ یا درد شکم را هنگام مصرف دوزهای بالای مکمل‌های ال-گلوتامین تجربه کنند. افراد مبتلا به بیماری های کبدی یا کلیوی و همچنین زنان باردار یا شیرده باید قبل از مصرف مکمل های ال-گلوتامین با پزشک خود مشورت کنند.
هیچ مدرکی دال بر سمی بودن ال-گلوتامین در دوزهای توصیه شده وجود ندارد. LD50 (متوسط دوز کشنده) ال-گلوتامین در حیوانات بسیار بالا است که نشان دهنده پتانسیل پایین برای سمیت حاد است. با این حال، دوزهای بیش از حد ال-گلوتامین ممکن است منجر به افزایش سطح آمونیاک در خون شود که می تواند برای افراد مبتلا به بیماری کبدی یا سایر اختلالات متابولیک مضر باشد. به طور کلی، ال-گلوتامین در صورت مصرف در دوزهای توصیه شده ایمن در نظر گرفته می شود و اثرات سمی در این دوزها انتظار نمی رود. با این حال، مانند هر مکمل یا دارویی، رعایت دوزهای توصیه شده و مشورت با ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی قبل از استفاده، به ویژه در افرادی که شرایط پزشکی زمینه ای دارند، مهم است.
