生物學(xué)氨基酸類生化產(chǎn)品制備技術(shù)

1、生物學(xué)氨基酸類生化產(chǎn)品制備技術(shù)內(nèi)容：1. 背景知識(shí)介紹氨基酸概述氨基酸的應(yīng)用價(jià)值氨基酸的生產(chǎn)現(xiàn)狀2. 氨基酸物化性質(zhì)3. 氨基酸產(chǎn)品的提取、純化及精制4. 氨基酸制備舉例氨基酸概述蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動(dòng)過(guò)程。早在1878年，恩格斯就在反杜林論中指出：“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新?！?可以看出，第一，蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)；第二，生命是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是蛋白體的存在方式；第三，這種存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代

2、謝?，F(xiàn)代生物化學(xué)的實(shí)踐完全證實(shí)并發(fā)展了恩格斯的論斷。氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石。 氨基酸是生物有機(jī)體的重要組成部分,是組成蛋白質(zhì)的基本單元,具有極其重要的生理功能。 隨著生物的進(jìn)步，人類對(duì)生物體內(nèi)的生理機(jī)能及代謝活動(dòng)的了解，氨基酸在生物體內(nèi)的重要生物機(jī)能越來(lái)越清楚。氨基酸是生命機(jī)體之營(yíng)養(yǎng)，生存和極為重要的物質(zhì)，在生命體內(nèi)物質(zhì)代謝調(diào)控、信息傳遞方面扮演重要角色。 人類的疾病狀態(tài)和氨基酸的存在情況有直接關(guān)系。 任何一種氨基酸的缺少，人體的正常生命代謝就會(huì)出現(xiàn)障礙, 甚至導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生或生命活動(dòng)終止. 由此可見(jiàn), 氨基酸在人體生命活動(dòng)中顯得多么重要.數(shù)量：近30年來(lái)，在開(kāi)發(fā)和研究氨基酸方面均取得重

3、大進(jìn)展，在發(fā)現(xiàn)新氨基酸種類和數(shù)量方面已由60年代50種左右，到現(xiàn)在已突破400種。產(chǎn)量：60年代初世界氨基酸產(chǎn)量不過(guò)10萬(wàn)噸，現(xiàn)在已躍上百萬(wàn)噸，產(chǎn)值超百億美元。預(yù)計(jì)：但與實(shí)際需求量還有較大距離，據(jù)專家們預(yù)計(jì)，到2009年年產(chǎn)值可望達(dá)到300億美元。 其中，用于合成的氨基酸市場(chǎng)年增長(zhǎng)率約為7 % ,在2009 年將達(dá)到10 億美元, 用于合成甜味肽的氨基酸的市場(chǎng)份額將超過(guò)4 億美元。氨基酸的發(fā)展 國(guó)際上的發(fā)展 國(guó)內(nèi)發(fā)展 我國(guó)氨基酸類生化產(chǎn)品近10 年雖發(fā)展迅速,但與發(fā)達(dá)國(guó)家比較,無(wú)論在品種、產(chǎn)量或開(kāi)發(fā)能力上,均有較大差距,不能滿足市場(chǎng)需求。目前,我國(guó)進(jìn)口的近200 種生化藥中,氨基酸類約占1/4

4、 ,其中制劑品種略多于原料藥,制劑中近一半為大輸液。這也說(shuō)明我國(guó)氨基酸類藥有著廣闊發(fā)展前途。 氨基酸作為人類營(yíng)養(yǎng)添加劑、調(diào)味劑、飼料添加劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥等在食品、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)及人類健康、保健等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用。氨基酸的應(yīng)用價(jià)值 氨基酸是構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的基本單位，人體體液中缺少某種氨基酸就會(huì)發(fā)生不同的疾病。因此，氨基酸對(duì)維持和補(bǔ)充病人的營(yíng)養(yǎng)，搶救垂危病人的生命起到了重要的作用。蛋白質(zhì)氨基酸有20種，非蛋白質(zhì)氨基酸有400多種，其衍生物和合成的多肽品種達(dá)數(shù)千種之多。 氨基酸廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、保健、飼料、化妝品、農(nóng)藥、肥料、制革、科學(xué)研究等領(lǐng)域。 氨基酸在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用 氨基酸作為蛋白質(zhì)的

5、基本組成單位，直接參與生物體內(nèi)的新陳代謝和其他生理活動(dòng)，在醫(yī)藥方面可用作營(yíng)養(yǎng)劑、代謝改善劑、抗?jié)?、防輻射、抗菌、治癌、催眠、?zhèn)痛以及為特殊病人配制人工合成膳食等。以氨基酸為原料的激素、抗菌素、酶抑制劑、抗癌藥等生物活性多膚也不斷出現(xiàn)，已在工業(yè)上生產(chǎn)的多肽有谷胱甘肽、促胃液素、催產(chǎn)素、降鈣素等。 1.氨基酸為主要原料 谷氨酸、精氨酸；賴氨酸；酪氨酸；色氨酸；甲硫氨酸；胱氨酸、半胱氨酸；天冬氨酸等。 （氨基酸輸液、激素、抗生素、抗癌劑等）2、氨基酸衍生物為主要原料 4一羥基脯氨酸；N-乙酰-L谷酰胺鋁；二羥基鋁-L-組氨酸；組氨酸-維生素U-蛋氨酸、N-乙酰色氨酸的鋁、鈦、鉍等 可以治療慢性肝炎

6、、防止肝硬化、恢復(fù)疲勞、治療抑郁癥和腦血管障礙引起的運(yùn)動(dòng)失調(diào)；還可以作為抗生素及抗高血壓藥、抗腫瘤及抗菌增效劑等。3、多肽 該類藥品也是今后的發(fā)展重點(diǎn)之一。多肽在臨床上使用非常廣泛，主要用于治療癌癥、HIV病毒和免疫系統(tǒng)功能減退、對(duì)傳統(tǒng)抗生素產(chǎn)生抗體的感染以及疫苗等。已在工業(yè)上生產(chǎn)的多肽有谷胱甘肽、促胃液素、催產(chǎn)素、促ACTH、降鈣素等。全球合成多肽原料藥的產(chǎn)量在100kg左右，但銷售額達(dá)2.5億一3億美元，而做成制劑的銷售額則達(dá)25億一30億美元。多肽原料藥需求量的年增長(zhǎng)率在10%以上。 在飼料添加劑行業(yè)的應(yīng)用主要有蛋氨酸和賴氨酸 功效:促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育;改善肉質(zhì)，提高畜禽生產(chǎn)能力，增加產(chǎn)量

7、；提高飼料利用率，節(jié)省蛋白質(zhì)飼料；降低成本。 國(guó)際上配合飼料的發(fā)展趨勢(shì)是以“維生素+礦物質(zhì)十氨基酸”為主要添加劑，以緩解蛋白質(zhì)飼料資源供需矛盾。 據(jù)飼料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，屆時(shí)所需的蛋氨酸為3萬(wàn)噸以上，賴氨酸2.5一3.0萬(wàn)噸。蛋氨酸具有促進(jìn)腎上腺素合成膽堿、抗脂肪肝的作用。主要用于雞飼料，亦可用于豬、牛的配合飼料;在目前魚(yú)粉供應(yīng)不足的情況下，蛋氨酸與豆類飼料配合使用，還可以部分代替魚(yú)粉。 賴氨酸具有增強(qiáng)畜禽食欲、提高抗病能力、促進(jìn)外傷治愈的作用，是合成腦神經(jīng)及生殖細(xì)胞、核蛋白質(zhì)及血紅蛋白的必需物質(zhì)。賴氨酸主要用于豬，亦可用于家禽和犢牛。 氨基酸在日用化工上的應(yīng)用己有取代化工原料的趨勢(shì)。氨基酸及其衍

8、生物與人體皮膚結(jié)構(gòu)相似，易被皮膚吸收，使老化和硬化的表皮恢復(fù)水合性和彈性，延緩皮膚衰老。氨基酸和高級(jí)脂肪酸制成的表面活性劑、抗菌劑已成為最高效的添加劑而被廣泛使用。 精氨酸或甘、丙、擷氨酸的碳酸鹽、聚天門(mén)冬氨酸或聚谷氨酸鹽、肽氨基鹽或半胱氨酸鹽等制成的護(hù)發(fā)劑、染發(fā)劑、永久型燙發(fā)劑已成為時(shí)興商品供應(yīng)市場(chǎng)。添加絲氨酸、酰基谷氨酸鈉或?；槐彼徕c及月桂?；彼徕c、焦谷氨酸、堿性氨基酸制成的護(hù)膚用品。 在化妝品行業(yè)的應(yīng)用聚谷氨酸和聚丙氨酸正被研制成有良好保溫和透氣性能的人造皮革和高級(jí)人造纖維;亮氨酸、脫氨酸等正作為發(fā)酵工業(yè)中多種氨基酸生產(chǎn)菌的添加物而被開(kāi)發(fā)應(yīng)用;N一脂酰氨基酸作為抗噬菌體污染的優(yōu)良抑

9、制劑在發(fā)酵工業(yè)中被應(yīng)用;在貴金屬提取和電鍍工業(yè)方面，已開(kāi)發(fā)了天門(mén)冬氨酸、組氨酸、絲氨酸在熔金培養(yǎng)液中應(yīng)用，使熔金能力比對(duì)照提高100一200倍;谷氨酸等用于電鍍工業(yè)的電解溶液;胱氨酸用于銅礦探測(cè);氨基酸烷基酯用于海上流油回收。 氨基酸在輕工業(yè)方面的應(yīng)用 氨基酸在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染己構(gòu)成嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，人們一致希望能有不會(huì)構(gòu)成公害的農(nóng)藥問(wèn)世。氨基酸農(nóng)藥即是無(wú)害農(nóng)藥，其易被微生物分解，無(wú)毒性、不污染環(huán)境，增強(qiáng)植物抗菌能力。 主要品種有:殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、除草劑、農(nóng)藥穩(wěn)定劑、植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑、脫葉劑等。氨基酸的生產(chǎn)現(xiàn)狀 據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界氨基酸的年需求量以每年10%的速度增長(zhǎng)，年總產(chǎn)量300萬(wàn)噸以

10、上。作為食品添加劑占40%，飼料添加劑占40%，醫(yī)療保健等占20%。飼料工業(yè)氨基酸應(yīng)用量較大的有蛋氨酸、賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸。 日本在氨基酸產(chǎn)量品種和技術(shù)水平均居世界領(lǐng)先地位。我國(guó)己成為氨基酸原料生產(chǎn)的大國(guó)。其中味精(谷氨酸)年產(chǎn)量120多萬(wàn)噸，產(chǎn)銷量居世界第一位，胱氨酸和半胱氨酸產(chǎn)銷量也居世界第一位，賴氨酸生產(chǎn)居世界前列。但我國(guó)氨基酸生產(chǎn)技術(shù)總體水平距國(guó)際先進(jìn)水平較大，尤其表現(xiàn)在菌種產(chǎn)酸率低，生產(chǎn)效益差，高質(zhì)量、高價(jià)值的氨基酸少。目前無(wú)論生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品質(zhì)量還難與國(guó)外抗衡。 臨床用氨基酸輸液的10多種原料，大多數(shù)依賴進(jìn)口。我國(guó)藥用氨基酸占世界總產(chǎn)量的1%左右，但銷售額占氨基酸產(chǎn)品總額的18%

11、一20%。氨基酸的物理化學(xué)性質(zhì)一、氨基酸（天然）CHH2NCOOHR碳原子,不對(duì)稱碳原子側(cè)鏈Chiral carbon氨基酸的基本結(jié)構(gòu)-C-C-C-C-COOH -C-C-C-C(NH2)-COOH -氨基酸 -C-C-C(NH2)-C-COOH -氨基酸 -C-C(NH2)-C-C-COOH -氨基酸分類L一氨基酸或D一氨基酸。氨基酸和亞氨基酸蛋白氨基酸和非蛋白氨基酸。氨基酸理化特性(l) 無(wú)色結(jié)晶： 熔點(diǎn)約在230以上，大多沒(méi)有確切的熔點(diǎn)，熔融時(shí)分解并放出CO2;都能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液中，除胱氨酸、酪氨酸、二碘甲狀腺素外，均溶于水；水中溶解度各不同，取決于側(cè)鏈;除脯氨酸和羥脯氨酸外，均難溶

12、于乙醇和乙醚。(2)有堿性(二元氨基一元梭酸，例如賴氨酸);酸性(一元氨基二元梭酸，例如谷氨酸);中性(一元氨基一元梭酸，例如丙氨酸)三種類型。 大多數(shù)氨基酸都呈顯不同程度的酸性或堿性，呈顯中性的較少。所以既能與酸結(jié)合成鹽，也能與堿結(jié)合成鹽。(3)除甘氨酸外都有不對(duì)稱的碳原子，呈旋光性。同時(shí)由于空間的排列位置不同，又有兩種構(gòu)型:D型和L型，組成蛋白質(zhì)的氨基酸，都屬L型。由于以前氨基酸來(lái)源于蛋白質(zhì)水解(現(xiàn)在大多為人工合成)，而蛋白質(zhì)水解所得的氨基酸均為a一氨基酸，也稱為編碼氨基酸(或標(biāo)準(zhǔn)氨基酸)。在生化研究方面氨基酸通常指a一氨基酸。L型氨基酸 與 D型氨基酸L- amino acidD- am

13、ino acid比旋光度是氨基酸的重要物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù)。構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見(jiàn)光區(qū)都沒(méi)有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。可以通過(guò)測(cè)定280nm 處的紫外吸收值的方法對(duì)氨基酸溶液進(jìn)行定量。 苯丙氨酸的max257nm，257=2.0 x102酪氨酸的max275nm，275=1.4x103色氨酸的max280nm，280=5.6x103(4)氨基酸的光吸收（5）氨基酸的兩性性質(zhì)和等電點(diǎn) 氨基酸是兼性離子 質(zhì)子受體和質(zhì)子供體。 所謂兼性離子是指在同一分子上帶有能釋放質(zhì)子的正離子

14、基團(tuán)和能接受質(zhì)子的負(fù)離子基團(tuán)。兼性離子本身既是酸又是堿。因此它既可以和酸反應(yīng)，也可以和堿反應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)證明：氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)時(shí)，都以兼性離子形式存在。 氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨基形式存在，而是離解成兼性離子。在兼性離子中，氨基是以質(zhì)子化(-NH3+)形式存在，羧基是以離解狀態(tài)(-COO-)存在。在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。COO-CHH3N+RCOOHCHH3N+RCOO-CHH2NRPH 1 7 10凈電荷 +1 0 -1 正離子 兼性離子 負(fù)離子 等電點(diǎn)(pI)：使分子處于兼性離子狀態(tài)，在電場(chǎng)中不遷移(分子的凈電荷為零)時(shí)溶液的p

15、H值。 每一種氨基酸都有特定的pI ，這是由于各種氨基酸分子上所含有的氨基、羧基等基團(tuán)的數(shù)目以及各種基團(tuán)的解離程度不同所造成的。 一般一氨基一羧基的氨基酸等電點(diǎn)在pH 6左右，這是由于羧基的解離程度大于氨基，故PI偏酸，堿性氨基酸pI在pH 10左右，酸性氨基酸的pI在pH 3左右。 向氨基酸溶液中加酸時(shí)，羧基接受質(zhì)子，使氨基酸帶正電， 加堿時(shí)，氨基釋放質(zhì)子，與OH-中和，使氨基酸帶負(fù)電。 當(dāng)溶液的pH=pI時(shí)，氨基酸以兩性離子存在 當(dāng)溶液的pHpI時(shí)，氨基酸溶液中正離子占優(yōu)勢(shì) 當(dāng)溶液的pHpI時(shí)，氨基酸溶液中負(fù)離子占優(yōu)勢(shì)。 氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成材料 蛋白質(zhì)用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿處理后，可以得到各種

16、各樣的氨基酸。在動(dòng)植物組織中可以分離得到400多種不同的氨基酸。第一個(gè)氨基酸早在兩個(gè)世紀(jì)前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，而最后一個(gè)氨基酸在1935年才發(fā)現(xiàn)。直到1965年才搞清楚，只有20種氨基酸才是合成蛋白質(zhì)的原材料(稱為Primary amino acid )。20種氨基酸的發(fā)現(xiàn)年代表天冬酰氨 1806 Vauquelin 天冬門(mén)芽甘氨酸 1820 Braconnot 明膠亮氨酸 1820 Braconnot 羊毛、肌肉酪氨酸 1849 Bopp 奶酪絲氨酸 1865 Cramer 蠶絲谷氨酸 1866 Ritthausen 面筋天冬氨酸 1868 Ritthausen 蠶豆苯丙氨酸 1881 Schul

17、tze 羽扇豆芽丙氨酸 1881 Weyl 絲心蛋白 賴氨酸 1889 Drechsel 珊瑚精氨酸 1895 Hedin 牛角組氨酸 1896 Kossel,Hedin 奶酪胱氨酸 1899 Morner 牛角纈氨酸 1901 Fischer 奶酪脯氨酸 1901 Fischer 奶酪色氨酸 1901 Hopkins 奶酪異亮氨酸 1904 Erhlich 纖維蛋白甲硫氨酸 1922 Mueller 奶酪蘇氨酸 1935 McCoy et al 奶酪氨基酸的名稱與符號(hào)alanine丙氨酸AlaAarginine 精氨酸 ArgRasparagine天冬酰氨 Asn AsxNaspartic

18、acid天冬氨酸Asp AsxDcystine半胱氨酸CysCglutarmine谷氨酰胺Gln GlxQglutarmic acid谷氨酸Glu GlxEglycine甘氨酸GlyGhistidine組氨酸HisHisoleucine異亮氨酸IleIleucine亮氨酸LeuLlysine賴氨酸LysKmethionine甲硫氨酸MetMphenylalanine苯丙氨酸PheFproline脯氨酸ProPserine絲氨酸SerSthreonine蘇氨酸ThrTtryptophan色氨酸TrpWtyrosine 酪氨酸TyrYvaline纈氨酸ValV不用的字母JUZBOX二十種氨基酸的化

19、學(xué)結(jié)構(gòu)從少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見(jiàn)的氨基酸，通常稱為不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸。這些氨基酸都是由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來(lái)的。其中重要的有4-羥基脯氨酸、5-羥基賴氨酸、N-甲基賴氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。這些不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)如下。幾種重要的不常見(jiàn)氨基酸氨基酸的化學(xué)性質(zhì) 氨基酸的成鹽反應(yīng)氨基酸與酸、堿都可形成鹽，并可溶于水。與銅離子、銀離子、汞離子形成的鹽，多數(shù)不溶于水。在提取分離過(guò)程中可以利用氨基酸的成鹽性質(zhì)進(jìn)行分離、精制。-氨基和-羧基共同參與的反應(yīng)用途：是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng) 氨基酸與茚三酮反應(yīng) 氨基酸與茚三酮水合物共熱，被氧化成醛、氨、二氧化碳，而茚三酮水合物被還原。在堿

20、性溶液中還原茚三酮與茚三酮和氨進(jìn)一步縮合，生成一種藍(lán)紫色化合物。 反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳以及顏色，可用來(lái)定性定量氨基酸。脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色。氨基酸氨基的反應(yīng) 氨基酸羧基的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：與金屬離子的螯合性質(zhì)可用于體內(nèi)解毒。側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：氧化還原反應(yīng)可使蛋白質(zhì)分子中二硫鍵形成或斷裂。胱氨酸半胱氨酸側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：氧化還原反應(yīng)可使蛋白質(zhì)分子中二硫鍵斷裂。磺基丙氨酸胱氨酸6HCOOOH+ 6HCOOH米倫反應(yīng)：酪氨酸與米倫試劑（硝酸汞溶于含有少量亞硝酸的硝酸中）反應(yīng)即生成白色沉淀，加熱后變成紅色

21、。含有酪氨酸的蛋白質(zhì)也有此反應(yīng)；扳口反應(yīng)：在堿性溶液中，胍基與含有萘酚及次溴酸鹽的試劑反應(yīng)，生成紅色物質(zhì)。這對(duì)于精氨酸專一性較強(qiáng)、靈敏度較高的一個(gè)反應(yīng)；Pauly反應(yīng)：組氨酸的咪唑基仔堿性條件下，可與重氮化的對(duì)氨基苯磺酸偶聯(lián)產(chǎn)生紅色物質(zhì)。酪氨酸也有此反應(yīng)；醛類反應(yīng)：在硫酸存在下，色氨酸與對(duì)二甲氨基苯甲醛反應(yīng)產(chǎn)生紫紅色化合物，此反應(yīng)用于鑒定色氨酸；鉛黑反應(yīng)：胱氨酸和半胱氨酸被強(qiáng)堿破壞后，能放出硫化氫，與醋酸鉛反應(yīng)生成黑色的硫化鉛沉淀。氨基酸特殊基團(tuán)的反應(yīng)氨基酸產(chǎn)品的提取、純化及精制氨基酸一般通過(guò)生物材料水解、發(fā)酵液及合成獲得。氨基酸的制備1 化學(xué)合成法 以某些相應(yīng)化合物為原料，經(jīng)氨解、水解、縮合

22、、取代及氫化還原等化學(xué)反應(yīng)合成氨基酸 由于應(yīng)用化學(xué)合成法所得的氨基酸一般是外消旋體，必須經(jīng)過(guò)拆分才能得到光學(xué)純產(chǎn)物。故用化學(xué)合成法生產(chǎn)氨基酸時(shí)除考慮合成工藝條件外，還要考慮異構(gòu)體的拆分與D一異構(gòu)體的消旋利用，三者缺一勢(shì)必將影響其應(yīng)用。而應(yīng)用不對(duì)稱合成方法進(jìn)行合成，又面臨成本昂貴，對(duì)于大量需求的氨基酸無(wú)實(shí)用價(jià)值，對(duì)于部分特需氨基酸則有意義，如L一多巴，己經(jīng)可以工廠化手性加氫合成。L-脯氨酸合成路線以濃硫酸為脫水劑，使L-谷氨酸與乙醇縮合成L-谷氨酸-乙酯，后者經(jīng)硼氫化鉀還原即成L-脯氨酸臨床上用于治療皮膚病，能促進(jìn)傷口愈合，也是復(fù)方氨基酸注射液的原料。2 蛋白質(zhì)水解 以動(dòng)物蛋白質(zhì)為原料，經(jīng)強(qiáng)酸水

23、解后，得到各種氨基酸。提取法原料廉價(jià)，所需的原料種類少，且在中國(guó)大陸原料資源相當(dāng)豐富。工業(yè)生產(chǎn)時(shí)可同時(shí)得到十多種氨基酸產(chǎn)品，生產(chǎn)規(guī)模易擴(kuò)大，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，利用蛋白質(zhì)為資源，進(jìn)行氨基酸的工業(yè)化生產(chǎn)，在中國(guó)大陸己成為發(fā)展氨基酸工業(yè)的重要途徑。另外，許多醫(yī)藥用氨基酸品種必須得依靠提取法提供。現(xiàn)在全世界醫(yī)藥用氨基酸中至少有6種尚須用提取法生產(chǎn)，它們分別是組氨酸、精氨酸、絲氨酸、胱氨酸、脯氨酸及酪氨酸。提取法的發(fā)展?jié)摿艽?。常用方法：酸水解法；堿水解法；酶水解法水解氨基酸分離 精制氨基酸蛋白質(zhì)酸水解法堿水解法酶水解法溶解度法特殊試劑吸附法吸附法離子交換法結(jié)晶重結(jié)晶 酸水解 通常用6-10mol/L

24、鹽酸在110一120條件下，水解12-24h，所得水解產(chǎn)物即為氨基酸的混合液，可加熱蒸發(fā)除去鹽酸。 優(yōu)點(diǎn)是水解徹底，氨基酸都是L一型，沒(méi)有旋光異構(gòu)體產(chǎn)生; 缺點(diǎn)是色氨酸幾乎全部被破壞，而且水解液因色氨酸與醛基化合物作用生成的腐黑質(zhì)而呈黑色，需脫色去除； 另外，腐蝕設(shè)備、勞動(dòng)條件差、產(chǎn)生大量廢物。此法也是目前氨基酸工業(yè)生產(chǎn)的主要方法之一，也可用于蛋白質(zhì)的分析。 堿水解法 蛋白質(zhì)用6mol/L NaOH煮沸6h即可完全水解得到氨基酸混合液。 優(yōu)點(diǎn)是不破壞色氨酸; 缺點(diǎn)是半胱氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、精氨酸和賴氨酸等被大部分破壞;而且部分氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)镈一型，D一氨基酸的實(shí)用價(jià)值大大降低。 因此，這種方法

25、很少用于提取氨基酸。 酶法水解 蛋白質(zhì)水解酶能水解肽鍵，所需的條件溫和，一般在常溫常壓下、pH2一8下進(jìn)行。任何氨基酸都不被破壞，也不發(fā)生旋光異構(gòu)現(xiàn)象。但是此法水解不徹底，中間產(chǎn)物(短肽等)較多。三種水解法的比較名稱水解條件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)注酸水解法用610ml/L HCl(或1.82倍工業(yè)HCl或4mol/L ),在110120C下，水解1224h水解完全徹底，全部是L氨基酸，不引起氨基酸消旋作用色氨酸全被破壞；絲氨酸部分被破壞；腐蝕設(shè)備；勞動(dòng)條件差；產(chǎn)生大量廢酸工業(yè)生產(chǎn)常采用堿水解法用6mol/L NaOH或2mol/L ，在100C水解6h水解完全，色氨酸不被破壞，不腐蝕設(shè)備氨基酸發(fā)生消旋作用；

26、絲氨酸、精氨酸、蘇氨酸、胱氨酸等大部分被破壞一般很少采用酶水解法用胰酶或胰漿、微生物蛋白酶等，在適宜的PH、溫度、一定的時(shí)間和酶濃度下水解蛋白質(zhì)反應(yīng)條件溫和；氨基酸不被破壞；不發(fā)生消旋作用；設(shè)備簡(jiǎn)單；勞動(dòng)條件較好水解不徹底；中間產(chǎn)物多肽類較多；一般時(shí)間較長(zhǎng)；易污染菌用于制造蛋白胨、水解蛋白、氨基酸生產(chǎn)比較少用 3. 發(fā)酵法 由微生物利用糖類、氨等廉價(jià)碳氮源直接生產(chǎn)L一氨基酸，是借助微生物具有合成自身所需各種氨基酸的能力。 氨基酸發(fā)酵法有廣義和狹義之分。狹義指通過(guò)特定微生物在以碳源和氮源以及其它成分的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，直接產(chǎn)生氨基酸的方法。廣義者除直接發(fā)酵法外，尚包括添加前體發(fā)酵法及酶轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)氨

27、基酸。 應(yīng)用發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸產(chǎn)量最大的是谷氨酸，其次為賴氨酸。但發(fā)酵法中菌種的選育相當(dāng)麻煩，且不好控制。生產(chǎn)的產(chǎn)品單一，純度不高，有伴生氨基酸產(chǎn)生。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)和工程技術(shù)的發(fā)展，發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸呈現(xiàn)誘人前景。4. 酶轉(zhuǎn)化法原理：酶轉(zhuǎn)化法亦稱為酶工程技術(shù)，實(shí)際上是在特定酶的作用下使某些化合物轉(zhuǎn)化成相應(yīng)氨基酸的技術(shù)?；具^(guò)程：培養(yǎng)產(chǎn)酶微生物將酶或細(xì)胞固定化并裝填于反應(yīng)器中加入相應(yīng)底物合成特定氨基酸反應(yīng)液經(jīng)分離純化成成品。特點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、可連續(xù)操作、可長(zhǎng)期反復(fù)使用、產(chǎn)物濃度高、轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)效率較高、副產(chǎn)物少。L-天冬氨酸轉(zhuǎn)化反應(yīng)2、氨基酸分離（1）溶解度法 ：依據(jù)不同氨基酸在水中或其他溶劑中的溶解

28、度差異而進(jìn)行分離的方法。 胱氨酸/酪氨酸，酪氨酸易溶于熱水。（2）特殊試劑沉淀法 ：系采用某些有機(jī)或無(wú)機(jī)試劑與相應(yīng)氨基酸形成不溶性衍生物的分離方法。 精氨酸與苯甲醛生成沉淀，鹽酸去除苯甲醛（3）吸附法 ：利用吸附劑對(duì)不同氨基酸吸附力的差異進(jìn)行分離的方法。 活性炭吸附苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸（4）離子交換法：利用離子交換劑對(duì)不同氨基酸吸附能力的差異進(jìn)行分離的方法。沉淀分離法特殊試劑沉淀法、等電點(diǎn)沉淀法和有機(jī)溶劑沉淀法。 特殊試劑沉淀法是最早應(yīng)用于混合氨基酸分離的方法之一。某些氨基酸可以與一些有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物結(jié)合，形成結(jié)晶性衍生物沉淀，達(dá)到與其它氨基酸分離的目的，但是，特殊沉淀法的沉淀劑回收

29、困難，排放廢液中參雜有沉淀劑，加重了污染，殘留在氨基酸產(chǎn)品中的沉淀劑還會(huì)影響純度。精氨酸與苯甲醛在堿性和低溫條件下,可縮合成溶解度很小的苯亞甲基精氨酸,將沉淀用鹽酸水解除去苯甲醛,即可得精氨酸鹽酸鹽；亮氨酸與鄰- 二甲苯- 4 - 磺酸反應(yīng),生成亮氨酸的磺酸鹽,后者與氨水反應(yīng),得到亮氨酸。組氨酸與氯化汞作用,生成組氨酸汞鹽的沉淀,再經(jīng)硫化氫的處理就可得組氨酸 亮氨酸與鄰- 二甲苯- 4 - 磺酸反應(yīng),生成亮氨酸的磺酸鹽,后者與氨水反應(yīng),得到亮氨酸。發(fā)酵液酸化液酸化過(guò)濾濾液水解脫色液脫色液脫色氨解液亮氨酸磺酸復(fù)鹽pH2.580oC,20min鄰- 二甲苯- 4 - 磺酸氨解80oC,60min過(guò)

30、濾亮氨酸粗品亮氨酸溶液活性炭脫色常溫下結(jié)晶減壓濃縮濃縮液亮氨酸結(jié)晶亮氨酸精品干燥80oC,3h 等電點(diǎn)沉淀法是根據(jù)氨基酸的等電點(diǎn)不同，在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸分子的凈電荷為零，有利于氨基酸分子的彼此吸引而形成結(jié)晶體沉淀下來(lái)。 沉淀法具有簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)和濃縮倍數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氨基酸工業(yè)提取中。 目前較成熟的工藝有:苯甲醛縮合提取精氨酸;鄰一二甲苯一4一磺酸沉淀提取亮氨酸;氯化汞沉淀提取組氨酸;從生產(chǎn)半胱氨酸的廢母液中回收胱氨酸;此外目前國(guó)內(nèi)味精廠也都采用等電點(diǎn)沉淀法提取谷氨酸。 有機(jī)溶劑沉淀法是利用某種有機(jī)溶劑使需要提取的物質(zhì)在溶液中的溶解度降低而形成沉淀。 離子交換法 利用離子交換樹(shù)脂對(duì)不同

31、的氨基酸吸附能力的差異對(duì)氨基酸合物進(jìn)行分組或?qū)崿F(xiàn)單一成分的分離。離子交換法是氨基酸工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的分離與純化方法之一。 氨基酸是一種兩性電解質(zhì)，在酸溶液中，氨基酸以陽(yáng)離子狀態(tài)存在，因而能被陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換吸附;在堿性溶液中，氨基酸能以陰離子的狀態(tài)存在，因而能被陰離子交換樹(shù)脂吸附。根據(jù)氨基酸分子中既有氨基又有羧基的兩性電離特性，分子中側(cè)鏈基團(tuán)(R)的性質(zhì)和等電點(diǎn)的范圍，調(diào)節(jié)氨基酸混合液的PH值，選擇恰當(dāng)?shù)碾x子交換樹(shù)脂，配合相應(yīng)的交換基團(tuán)，可以從混合氨基酸中分離出酸性、堿性和中性氨基酸。 缺點(diǎn)：由于離子交換法分離混合氨基酸僅僅是利用各種氨基酸之間等電點(diǎn)的差異，因此只有當(dāng)欲被分離的混合氨基酸之間

32、的等電點(diǎn)相差較大時(shí)才能較好地分開(kāi)，對(duì)于等電點(diǎn)相近的混合氨基酸只能部分得以分開(kāi)或根本就難以分離; 氨基酸離子在樹(shù)脂中的擴(kuò)散速度較慢，因此一方面要求料液的流速較低。另一方面對(duì)于氨基酸濃度較高的料液在上離子交換柱前還要進(jìn)行稀釋，這就必然導(dǎo)致所需的設(shè)備太大; 此外，離子交換法由于本身的生產(chǎn)原理決定了生產(chǎn)過(guò)程難以連續(xù)化。 正是這些缺點(diǎn)，離子交換法用于混合氨基酸的分離并沒(méi)有在大規(guī)模的生產(chǎn)中推廣。膜分離法 膜過(guò)濾法可以實(shí)現(xiàn)混合溶液的分離是因?yàn)樵谀ず腿芤旱慕缑嫣幋嬖谝韵聶C(jī)理: 親水性等原因所引起的選擇性透過(guò); 篩分效應(yīng)- 待分離物質(zhì)分子的直徑大于膜孔的直徑,將被截留, 反之則透過(guò); 電荷效應(yīng)(Donnan 效

33、應(yīng)) - 若膜表面帶與待分離物質(zhì)同種電荷, 則會(huì)產(chǎn)生靜電排斥作用,反之則會(huì)產(chǎn)生吸引作用。 國(guó)外膜分離工藝已應(yīng)用于乳制品工業(yè)。采用反滲透濃縮乳清，使用超濾法從乳清中制備濃縮蛋白質(zhì)，使用微米膜分離乳清中的蛋白質(zhì)，去除脫脂乳中的細(xì)菌，使用納濾膜去除乳清中的礦物質(zhì)。近些年，又開(kāi)始研究膜過(guò)濾分離蛋白質(zhì)、肽和氨基酸的可行性。在人體的新陳代謝過(guò)程中存在大量生物膜滲透現(xiàn)象。研究氨基酸的膜分離不僅可以找出有效的生物分離技術(shù)，而且有助于加深對(duì)這些新陳代謝過(guò)程的了解。萃取法（反應(yīng)萃取法）氨基酸不溶于普通有機(jī)溶劑,因此采用通常的溶劑萃取法不能奏效,必須采用反應(yīng)萃取法,即選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)萃取劑,其解離出來(lái)的離子與氨基酸解

34、離出來(lái)的離子發(fā)生反應(yīng),生成可以溶于有機(jī)相的萃取配合物,從而使氨基酸從水相進(jìn)入有機(jī)相。 近年來(lái),采用溶劑萃取法分離氨基酸的研究報(bào)道很多,但大多是提出了專利申請(qǐng),或處于研究階段,未見(jiàn)工業(yè)報(bào)道。要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,至少要先解決兩個(gè)問(wèn)題: 其一是萃取過(guò)程中乳化的問(wèn)題。 其二是低毒萃取劑的選擇和萃取劑殘留物對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的影響。萃取法用于處理發(fā)酵液,也取決于新方法在收率上與原來(lái)的方法相比較能夠獲得多大的經(jīng)濟(jì)效益。3、氨基酸精制 結(jié)晶 發(fā)酵液和提取液采用上述方法進(jìn)行初步的分離提取之后,要得到具有一定粒度分布和晶體形狀的成品還必須對(duì)其進(jìn)行濃縮結(jié)晶和重結(jié)晶。這也是決定最終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。醫(yī)藥用輸液氨基酸必須具有較高的

35、純度,這就要求結(jié)晶產(chǎn)品具有較大的粒度,以便于與母液分離;較小的晶體也易于形成聚結(jié)體,夾雜母液,降低產(chǎn)品的純度。電泳 電泳是指帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中向與本身所帶電荷相反的電極移動(dòng)的現(xiàn)象。由于不同氨基酸具有不同的等電點(diǎn)，在一定pH條件下，不同氨基酸就帶有不同性質(zhì)的電荷，從而在外電場(chǎng)的作用下被分離開(kāi)。 電泳的方向和速度主要取決于所帶電荷性質(zhì)、數(shù)目及相對(duì)分子質(zhì)量的大小。舉例：氨基酸產(chǎn)品的制備舉例胱氨酸的制備；甘氨酸鐵的制備；從木槿葉中復(fù)合氨基酸的提取色氨酸提取工藝的研究發(fā)酵法提取賴氨酸舉例：胱氨酸的制備胱氨酸的概念 分子式C6H12N2O4S2，分子量240.30，學(xué)名雙巰丙氨酸。在蛋白質(zhì)中常以半胱氨酸殘基

36、分布在肽鍵中，再以其組成-S-S-橋鍵的胱氨酸殘基形式將肽鍵交聯(lián)起來(lái)。 白色晶體或結(jié)晶粉末。是蛋白質(zhì)中主要含有二硫鍵的氨基酸。溶于水，不溶于乙醇。等電點(diǎn)5.05，有三種異構(gòu)體，熔點(diǎn)：左旋體258261（分解），右旋體247249（分解），消旋體為260（分解）。-OOCCHNH3+CH2SSCH2NH3+CH-OOC胱氨酸用途 胱氨酸系由2個(gè)半胱氨酸所組成，而半胱氨酸是人體內(nèi)一種“非必須氨基酸”，是合成蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)。由于半胱氨酸含巰基基團(tuán)，所以它是氨基酸類物質(zhì)中為數(shù)不多的少數(shù)幾種具有解毒功效的天然氨基酸。 半胱氨酸可與谷氨酸、甘氨酸等氨基酸一起組成谷胱甘肽，谷胱甘肽是一種重要的天然解毒劑，在人

37、體內(nèi)能清除掉重金屬、有害化學(xué)物質(zhì)與吸入體內(nèi)的香煙中的尼古丁等有害氣體，使人體不受有毒有害物質(zhì)的侵害。 半胱氨酸還能加強(qiáng)細(xì)胞膜的堅(jiān)牢度，防止香煙煙氣進(jìn)入（如肺泡細(xì)胞里）以及酒精分子等有害物質(zhì)進(jìn)入肝細(xì)胞內(nèi)； 中和掉肝臟內(nèi)的乙醇氧化后產(chǎn)生的乙醛等有害化學(xué)物質(zhì)以及藥物分子等代謝物；抗體內(nèi)產(chǎn)生的自由基等； 激活白細(xì)胞活性，促進(jìn)手術(shù)或燒傷后皮膚創(chuàng)面的愈合，防止致癌物引起細(xì)胞癌變以及其他各種有益生理作用。 半胱氨酸新發(fā)現(xiàn)的另一重要作用是防止肝纖維化（肝硬化）。全球各地因酗酒或病毒性肝炎所引起的肝硬化病人總數(shù)已達(dá)驚人的數(shù)千萬(wàn)人之眾，僅美國(guó)即有1000萬(wàn)人患有肝纖維化。半胱氨酸衍生物之一“N-乙酰半胱氨酸”已被

38、開(kāi)發(fā)成抗肝硬化新藥，并已在歐美等多個(gè)國(guó)家上市。 對(duì)半胱氨酸的研究愈深入，就發(fā)現(xiàn)其生理作用越多。半胱氨酸可謂是一種最佳天然抗病強(qiáng)身氨基酸而非單純營(yíng)養(yǎng)性氨基酸可比?？梢钥隙?，隨著醫(yī)學(xué)研究的深入，今后還會(huì)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)半胱氨酸的更多潛在保健用途。而正是由于半胱氨酸具有多種全新醫(yī)療保健新用途，因此半胱氨酸已成為國(guó)際市場(chǎng)上最熱門(mén)的暢銷氨基酸原料藥產(chǎn)品之一，其風(fēng)頭甚至蓋過(guò)其他氨基酸產(chǎn)品。我國(guó)擁有原料生產(chǎn)優(yōu)勢(shì) 半胱氨酸的生產(chǎn)原料主要是人發(fā)渣和豬毛，而我國(guó)是世界第一人口大國(guó)，每年僅理發(fā)后產(chǎn)生的人發(fā)渣即是一個(gè)巨大的胱氨酸潛在資源，再加上生豬屠宰后剩下的豬毛也是一大胱氨酸提取原料，為我國(guó)成為胱氨酸原料生產(chǎn)大國(guó)奠定了基礎(chǔ)

39、。其次，胱氨酸的提取工藝（鹽酸水解法）相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，非常容易上馬，因此，在此后幾十年里，以人發(fā)、豬毛為主要原料的胱氨酸生產(chǎn)線在全國(guó)各地迅速開(kāi)花。到上世紀(jì)70年代末，我國(guó)已形成年產(chǎn)5000噸工業(yè)級(jí)胱氨酸的生產(chǎn)能力；至90年代末，我國(guó)胱氨酸出口量已占國(guó)際市場(chǎng)需求量的80，平均年出口胱氨酸數(shù)量始終保持在3000噸左右。 我國(guó)又開(kāi)發(fā)出利用雞、鴨毛和豬蹄甲殼等下腳料提取胱氨酸的新工藝，從而大大拓展了胱氨酸原料的來(lái)源。因此，迄今為止，日本、美國(guó)等仍在進(jìn)口我國(guó)提取法生產(chǎn)的胱氨酸原料藥，現(xiàn)在我國(guó)仍為世界胱氨酸第一產(chǎn)銷大國(guó)。（一）原料與試劑廢雜毛、鹽酸、氫氧化鈉、醋酸、醋酸鈉、氨水、硫酸銅、硝酸、硝酸銀、硫

40、化氫、硫氰酸銨、亞硫酸鈉、碘化鉀、活性炭、骨炭份、硫酸甲醛溶液、溴液。（二）提取工藝 1. 工藝流程廢雜毛清洗廢雜毛清洗水解 濾液濾液（棄去）沉淀物提純上清液（回收氨基酸）濾渣（棄去）中和精制沉淀（粗品）濾液（棄去）結(jié)晶干燥成品2. 操作步驟（1）清洗：出去廢雜毛內(nèi)混雜的泥沙、石塊、草木、鐵雜物等，用60oC左右的熱水，加入少量洗滌劑，攪拌洗滌4-6分鐘，洗去吸附在雜毛上的油脂，然后撈出，再用清水沖洗干凈，濾干，放在通風(fēng)處晾干或烘干備用。（2）水解：按廢雜毛的量，先量取2倍30%的工業(yè)鹽酸，加入到玻璃鋼或搪瓷罐中，通蒸汽加熱到70-80oC，立即投入到已清洗曬干的廢雜毛適量，繼續(xù)加熱，間隔攪拌

41、，使溫度均勻，升溫到100oC開(kāi)始記溫，每隔0.5h記溫一次，在1-1.5h內(nèi)升溫至110oC（罐溫），以后繼續(xù)維持罐壓14.7kPa,水解13小時(shí)左右（用玻璃鋼盤(pán)管加熱，水解時(shí)間可以縮短至6-7h），水解期間要有回流裝置，保證水解酸度，使水解更完全，水解時(shí)間可從水解罐內(nèi)溶液溫度達(dá)100oC時(shí)計(jì)算。 水解完全后，停止回流，立即趁熱過(guò)濾，這時(shí)過(guò)濾很困難，應(yīng)先用玻璃布抽濾出去大的黑腐質(zhì)，然后再用雙層紗布過(guò)濾，將濾液移到中和鍋或缸中，濾液用1：10鹽酸沖洗2-3次，沖洗液一并倒入中和鍋或缸內(nèi)，準(zhǔn)備中和。（3）中和：將過(guò)濾好的濾液趁熱在攪拌下加入濃度30-40%的氫氧化鈉溶液，當(dāng)中和到pH值達(dá)4時(shí)，停

42、止加堿液，然后，改用醋酸鈉飽和溶液中和到pH值為4.8左右，停止攪拌，靜置10-12小時(shí)。用滌綸布過(guò)濾沉淀物，甩干（濾液可回收谷氨酸或制備化學(xué)醬油），即得粗品。中和溫度要保持在50oC左右，而且要保持在半小時(shí)內(nèi)完成。（4）提純：稱取適量的胱氨酸粗品，加入粗品量13-14%的工業(yè)鹽酸，攪拌30分鐘，等粗品完成溶解后，再加入糖用活性炭粉（按照每100kg粗品加4-5kg活性炭粉投料），加熱到90-98oC，此溫度下恒溫?cái)嚢?-3h，然后過(guò)濾脫色液（回收活性炭粉，再生后可重用），濾液加熱到80-85oC，攪拌下加入30%氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值至4.8時(shí)，停止加堿液，靜置，使結(jié)晶沉淀完全，虹吸上清液

43、，底部沉淀濾干后可離心甩干或直接吊包吊干，即得灰白色的提純胱氨酸粗品。（5）精制、干燥：稱取適量胱氨酸粗品，加入5倍量的1：12的鹽酸，加熱到40oC，加入5%骨炭粉，升溫到60oC，保溫?cái)嚢?h。然后用布氏漏斗過(guò)濾，濾液再經(jīng)過(guò)3號(hào)垂溶漏斗過(guò)濾，濾液應(yīng)為無(wú)色透明，如仍帶色，再進(jìn)行脫色處理。 將溶液移入搪瓷缸中，攪拌下，加入10%氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至4.8，靜置5-6d，即有胱氨酸精品析出，過(guò)濾出結(jié)晶，用無(wú)離子水洗至無(wú)氯離子，用吊布吊干后放入搪瓷盤(pán)中在烘箱內(nèi)烘干，即得產(chǎn)品。（四）產(chǎn)品的規(guī)格和含量的確定規(guī)格：外觀、熔點(diǎn)、比旋光度、干燥失重、澄明度、氯化物測(cè)定、 殘?jiān)鼫y(cè)定、重金屬檢測(cè)、鐵鹽檢驗(yàn)等。2

44、. 含量：化學(xué)滴定法工藝說(shuō)明水解終點(diǎn)的確定:加入10%氫氧化鈉溶液2mL，在滴加硫酸銅溶液幾滴，搖勻后，如仍有明顯的天藍(lán)色表明水解完全。 酸度的控制:操作過(guò)程中，調(diào)節(jié)pH值至4.8左右時(shí)，一定要調(diào)節(jié)好，不然會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶不易析出的現(xiàn)象；溫度的控制：水解溫度多控制在110oC,中和脫色控制在85-90oC，以防酪氨酸析出。注意鐵離子影響：氨水中和要先濃后稀，先快后慢，若產(chǎn)品中鐵含量過(guò)高，脫色前，加入適量的EDTA除去。如何提高產(chǎn)率：控制好水解、中和及過(guò)濾等步驟。注意綜合利用：除產(chǎn)品外，還含有一定數(shù)量的精氨酸、谷氨酸、亮氨酸、天門(mén)冬氨酸等，可綜合利用。舉例2. 甘氨酸鐵的制備背景介紹 與人體營(yíng)養(yǎng)有關(guān)的

45、金屬礦物元素，主要包括鐵、鋅、鈣、銅、錳等。它們?cè)谌梭w中含量雖然不高，但有著極其重要的生理作用，參與人體幾乎所有的代謝過(guò)程。常規(guī)膳食或飼料一般滿足不了人和動(dòng)物體對(duì)微量元素的需要，必須額外添加或強(qiáng)化。而金屬元素氨基酸螯合物作為新一代礦物營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，有著廣泛的應(yīng)用前景。金屬元素的吸收途徑 金屬礦物元素主要有Ca、Fe、Cu、Mn、Zn、Co等。這些礦物元素礦物元素吸收途徑主要有以下兩種： （1）離子吸收模式； （2）金屬離子螯合物吸收模式（1）離子吸收模式（1）金屬離子化；（2）陽(yáng)離子和粘膜細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)絡(luò)合；（3）結(jié)合離子主要利用礦物質(zhì)泵主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)透過(guò)膜，同時(shí)也可能有少 量擴(kuò)散；（4）進(jìn)入粘膜細(xì)

46、胞，完整的蛋白質(zhì)復(fù)合物受到pH變化的影響而釋放 出離子；（5）陽(yáng)離子和位于末端網(wǎng)狀組織的儲(chǔ)藏肽重新絡(luò)合；（6）離子遷移至底膜；（7）原生質(zhì)中pH變化導(dǎo)致金屬離子從儲(chǔ)藏肽中釋放并還原；（8）離子被位于底膜的外圍蛋白再次結(jié)合；（2）金屬離子螯合物吸收模式 完整吸收假說(shuō)：金屬氨基酸螯合物及其蛋白鹽并非通過(guò)離子吸收模式，而是利用氨基酸或小肽的吸收機(jī)制被完整吸收。其核心是金屬離子以共價(jià)鍵和離子鍵與氨基酸配位體鍵合，被保護(hù)在螯合物的核心，并且金屬螯合物以整體的形式穿過(guò)粘膜細(xì)胞膜，被吸收進(jìn)入粘膜后金屬螯合物.完全或部分水解為氨基酸和離子，離子在細(xì)胞內(nèi)與儲(chǔ)藏的小肽螯合由離子途徑進(jìn)入血液。 以上吸收模式表明，氨

47、基酸螯合物要優(yōu)于無(wú)機(jī)鹽。氨基酸金屬離子螯合物通過(guò)氨基酸或小肽的吸收途徑進(jìn)入腸細(xì)胞；而無(wú)機(jī)鹽金屬離子通過(guò)離子吸收途徑，常會(huì)遇到的雜質(zhì)離子干擾，雖然它們的最終吸收都是通過(guò)離子吸收途徑，吸收速度和效率低于氨基酸螯合物。 氨基酸螯合物的應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化面粉、母乳化奶粉等新一代礦物營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑復(fù)合甘氨酸鐵的合成1.實(shí)驗(yàn)材料 蛋氨酸；甘氨酸；硫酸亞鐵；氧化鋅；氧化鈣；硫酸銅；氯化錳；維生素C；工業(yè)酒精。復(fù)合甘氨酸鐵的合成工藝甘氨酸螯合鐵的合成工藝（1）稱取45 g的甘氨酸，用150 mL去離子水溶解在三頸燒瓶中，水 浴加熱至50恒溫。（2）待甘氨酸完全溶解后，加入抗氧化劑（維生素C），同時(shí)充氮 氣使三頸瓶中溶液

48、處于無(wú)氧狀態(tài)。（3）加入9.76 g氯化亞鐵，用40氫氧化鈉溶液調(diào)pH至5.5，反應(yīng) 15 min后，所得反應(yīng)液用乙醇處理得到沉淀，再用乙醇洗滌沉 淀數(shù)次。（4）向已達(dá)到水溶性良好要求的甘氨酸螯合鐵中加適量水溶解，再 按照1:1(w:w)加入麥芽糊精、1.25%的抗氧化劑，在均質(zhì)壓力 為30 MPa條件下均質(zhì)兩次，再噴霧干燥得到產(chǎn)品。 氨基酸含量的測(cè)定 凱式定氮法測(cè)定。 制備步驟：鐵含量測(cè)定：鄰菲啰啉比色法甘氨酸螯合鐵中鐵含量的測(cè)定：1總鐵含量測(cè)定：準(zhǔn)確稱取0.05g左右的樣品置于100 mL燒杯中，加入2 mL濃鹽酸，待樣品完全溶解后，用去離子水定容至100 mL容量瓶中。2亞鐵含量測(cè)定：準(zhǔn)

49、確稱取0.05 g左右的樣品置于100 mL燒杯中，加入2 mL濃鹽酸，待樣品完全溶解后，用蒸餾水定容至100 mL容量瓶中。取10 mL至150 mL分液漏斗中，加入1 mL 1:1的硫酸溶液，2 mL 20%硫氰酸鉀溶液，混勻。再加入30 mL無(wú)水乙醚，振搖提取由三價(jià)鐵形成的硫氰酸鐵，反復(fù)數(shù)次，直至乙醚層無(wú)色，除去乙醚層。余下的水層轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，定容。 樣品測(cè)定：標(biāo)準(zhǔn)曲線法從木槿葉中復(fù)合氨基酸的提取背景 木槿葉中含有豐富的蛋白質(zhì)和游離態(tài)氨基酸，蛋白質(zhì)可通過(guò)酸、堿和酶等方法，使肽鏈斷裂，然后水解成氨基酸。試劑及原料木槿葉；氫氧化鈉；鹽酸；無(wú)水乙醇；活性炭；提取分離流程木槿葉烘干、

50、粉碎水解濃鹽酸 濾液減壓濃縮抽濾濾渣（棄去）活性炭乙醇脫色離子交換柱干燥結(jié)晶減壓濃縮減壓濃縮氨基酸晶體具體步驟（1）采摘新鮮木槿葉，風(fēng)干，80下烘箱中烘干到恒重，研磨成粉并通過(guò)2目篩即為原料，于干燥的廣口瓶中保存?zhèn)溆?。?）稱取5g粉末原料，放在250ml的燒瓶中，加入一定濃度鹽酸，一定溫度下加熱回流數(shù)小時(shí)，水解完全后，抽濾，濾液減壓蒸餾數(shù)次趕酸后，加入活性炭脫色，80一90oC加熱30min，趁熱過(guò)濾。（3）脫色濾液減壓濃縮后加入2倍量體積的無(wú)水乙醇，沉淀去除水溶性的糖類和蛋白質(zhì)，取清液，減壓濃縮回收乙醇，通過(guò)732陽(yáng)離子交換柱，收集洗脫液，減壓濃縮至有晶體析出時(shí)放入冰箱中過(guò)夜，析出晶體，傾

51、出上層清液繼續(xù)將其濃縮，析出晶體，合并兩次晶體。氨基酸的測(cè)定方法 選用茚三酮分光光度法測(cè)定提取液中的氨基酸，因提取的是混合氨基酸，茚三酮對(duì)各種氨基酸都有顯色作用，顏明顯，靈敏度高，檢測(cè)方式簡(jiǎn)便快捷，穩(wěn)定性好。（4）用水溶解晶體，調(diào)節(jié)pH為3左右，加入少量活性炭，充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，濃縮濾液至有晶體生成后，加入無(wú)水乙醇，放入冰箱中過(guò)夜，析出氨基酸晶體，再將其用無(wú)水乙醇洗滌干凈，于烘箱里50烘干可得氨基酸晶體。色氨酸提取工藝的研究 色氨酸是人和動(dòng)物生命活動(dòng)中八科，必需氨基酸之一，對(duì)人和動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、新陳代謝起著重要作用。 色氨酸作為必需氨基酸在輸液、健康食品、飼料添加劑等方面日益廣泛，隨著蛋氨酸、賴

52、氨酸的大量應(yīng)用，價(jià)格一直較高的色氨酸更希望有廉價(jià)高效的生產(chǎn)及提取方法，以便招進(jìn)色氨酸的應(yīng)用。因此，研究色氨酸的提取方法是很有實(shí)用價(jià)值。色氨酸的性質(zhì) 色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，呈白色或略帶黃色的葉片狀結(jié)晶或粉末，無(wú)臭或微臭，有甜味，溶于熱吡啶，微溶于乙醇，不溶于氯仿，乙醚。在堿液中較穩(wěn)定，但存在其它氨基酸或糖類時(shí)則易分解。迅速加熱時(shí)于210度發(fā)黃，290 度熔解(分解)。水中溶解度為1.14%(25C)，等電點(diǎn)5.89。色氨酸提取工藝原則 色氨酸的分離提純，主要是應(yīng)用它的物理化學(xué)性質(zhì)，如兩性電解質(zhì)的特性，色氨酸的溶解度，分子大小，分配系數(shù)及于吸附劑吸附特性等，基于這些特性分離。 色氨酸提取分離原則: 提取收率高、產(chǎn)品純度高;同時(shí)滿足:工藝簡(jiǎn)單，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，使用的原材料、藥品廉價(jià)，來(lái)源容易，另外還要從減少環(huán)境污染等方面綜合考慮。色氨酸精制工藝原則活性炭脫色定量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)曲線法定性測(cè)量茚三酮法DAB溶液：準(zhǔn)確稱取對(duì)二甲基苯甲醛0.85g溶于25mL的9M的硫酸 溶液中。色氨酸提取工藝預(yù)處理發(fā)酵液除蛋白 取100mL發(fā)酵液，用草酸調(diào)PH至8.0，加入100ppm的陰離子聚丙烯酰胺，常溫靜置30min，過(guò)濾，再用水洗，得濾液100mL，并用DAB法測(cè)定色氨酸