グルタミン酸：性質、生物学的役割、用途

化学的性質

グルタミン酸は、α-アミノ基、α-カルボキシル基、さらに側鎖上の第2のカルボキシル基をもつ。このためジカルボン酸アミノ酸に分類される。この性質により、グルタミン酸塩は生理的pHで陰イオン性を示し、イオン相互作用、金属結合、酵素の活性部位に関与できる。立体異性体にはL体とD体の2種類があるが、生化学および栄養学ではL-グルタミン酸が主となる。

代謝における役割

グルタミン酸塩は、アミノ酸代謝および窒素の処理における中心的な代謝中間体である。アミノ基転移反応ではアミノ基供与体として働く。また、グルタミン合成酵素とグルタミナーゼの作用により、グルタミンと相互変換される。こうした相互変換は、組織および脳における窒素の再利用の一部を成し、一般にグルタミン酸・グルタミンサイクルと呼ばれる。

神経伝達物質としての機能

遊離グルタミン酸塩は、脊椎動物の中枢神経系における主要な興奮性神経伝達物質である。AMPA受容体、NMDA受容体、カイニン酸受容体として一般に知られる複数のイオンチャネル型受容体と、代謝型グルタミン酸受容体に作用し、速いシナプス伝達と調節性シグナル伝達を担う。グルタミン酸作動性伝達は、学習や記憶と関連する長期増強などのシナプス可塑性現象に不可欠である。病的状態では、細胞外グルタミン酸が過剰になると受容体が過度に活性化され、神経細胞の損傷を引き起こすことがある。この過程は興奮毒性と呼ばれることが多い。

食事由来の供給源とうま味

グルタミン酸は、多くのタンパク質に富む食品に自然に含まれている。代表的な食事由来の供給源には、以下がある。

• 食肉および家禽肉
• 熟成チーズなどの乳製品
• 大豆製品、完熟トマト、きのこ類、特定の海藻類

遊離グルタミン酸塩は、基本味の一つとして認識されるうま味の原因でもある。遊離グルタミン酸塩によるうま味効果は、風味増強剤としてのグルタミン酸塩の開発と商業的利用につながった。

食品添加物、生産および産業利用

グルタミン酸ナトリウムなどのグルタミン酸塩は、一般に炭水化物原料の発酵によって大規模に製造される。最もよく知られた添加物はグルタミン酸ナトリウムである。規制制度では、複数のグルタミン酸塩製剤がE620～E625などのコードで識別されている。グルタミン酸塩は加工食品や調理済み食品で風味増強剤として広く使用され、多くの伝統的料理にも一般的に用いられる。概要については、食品添加物に関する資料も参照されたい。

安全性、規制および区別

食品安全当局はグルタミン酸塩の添加物を評価しており、通常の使用量では一般集団にとっておおむね安全とみなしている。一部の消費者は、添加されたグルタミン酸ナトリウムを大量に摂取した際の一過性の感受性を報告しているが、対照試験では、通常の食事からの摂取量において一貫して再現可能な有害影響は示されていない。食事中の遊離グルタミン酸塩と、完全なタンパク質の構成成分であるグルタミン酸塩とを区別することは重要である。後者は消化によって遊離し、通常の代謝経路で処理される。生化学的な分類およびより広い文脈については概要項目を、神経伝達に関しては神経伝達物質の情報を参照されたい。