除胱氨酸酪氨酸外教案資料

除胱氨酸酪氨酸外纈氨酸（α-氨基酸）1氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸（aminoacid）——蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元*甘氨酸脯氨酸（α-亞氨基酸）*20種編碼氨基酸名稱英文三字母英文單字母中文縮寫(xiě)結(jié)構(gòu)式（偶極離子）pI非極性氨基酸甘氨酸GlyG甘5.97丙氨酸AlaA丙6.02亮氨酸LeuL亮5.98異亮氨酸IleI異亮6.02纈氨酸ValV纈5.97名稱英文三字母英文單字母中文縮寫(xiě)結(jié)構(gòu)式（偶極離子）pI脯氨酸ProP脯6.48苯丙氨酸PheF苯5.48甲硫氨酸MetM甲硫5.75非電離的極性氨基酸絲氨酸SerS絲5.68谷氨酰胺GlnQ谷酰5.65蘇氨酸ThrT蘇5.60半胱氨酸CysC半胱5.07名稱英文三字母英文單字母中文縮寫(xiě)結(jié)構(gòu)式（偶極離子）pI天冬酰胺AsnN天酰5.41酪氨酸TyrY酪5.66色氨酸TrpW色5.89酸性氨基酸天冬氨酸AspD天2.98谷氨酸GluE谷3.22名稱英文三字母英文單字母中文縮寫(xiě)結(jié)構(gòu)式（偶極離子）pI堿性氨基酸賴氨酸LysK賴9.74精氨酸ArgR精10.76組氨酸HisH組7.59第二節(jié)

氨基酸的分類

根據(jù)氨基酸的帶電狀況分為酸性、中性及堿性氨基酸三類

依R基團(tuán)分：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸及雜環(huán)氨基酸三類其中組氨酸、色氨酸、脯氨酸及羥脯氨酸為雜環(huán)氨基酸，酪氨酸及苯丙氨酸為芳香族氨基酸，其余均為脂肪族氨基酸。從營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度分類①必需氨基酸（essentialaminoacid）指人體（或其它脊椎動(dòng)物）不能合成或合成速度遠(yuǎn)不適應(yīng)機(jī)體的需要，必需由食物蛋白供給，這些氨基酸稱為必需氨基酸。成人必需氨基酸的需要量約為蛋白質(zhì)需要量的20%～37%。共有8種其作用分別是：賴氨酸：促進(jìn)大腦發(fā)育，是肝及膽的組成成分，能促進(jìn)脂肪代謝，調(diào)節(jié)松果腺、乳腺、黃體及卵巢，防止細(xì)胞退化；色氨酸：促進(jìn)胃液及胰液的產(chǎn)生；苯丙氨酸：參與消除腎及膀胱功能的損耗；蛋氨酸（甲硫氨酸）：參與組成血紅蛋白、組織與血清，有促進(jìn)脾臟、胰臟及淋巴的功能；蘇氨酸：有轉(zhuǎn)變某些氨基酸達(dá)到平衡的功能；異亮氨酸：參與胸腺、脾臟及腦下腺的調(diào)節(jié)以及代謝；腦下腺屬總司令部作用于甲狀腺、性腺；亮氨酸：作用平衡異亮氨酸；纈氨酸：作用于黃體、乳腺及卵巢。②半必需氨基酸和條件必需氨基酸精氨酸：精氨酸與脫氧膽酸制成的復(fù)合制劑（明諾芬）是主治梅毒、病毒性黃疸等病的有效藥物。組氨酸：可作為生化試劑和藥劑，還可用于治療心臟病，貧血，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等的藥物。人體雖能夠合成精氨酸和組氨酸，但通常不能滿足正常的需要，因此，又被稱為半必需氨基酸或條件必需氨基酸，在幼兒生長(zhǎng)期這兩種是必需氨基酸。人體對(duì)必需氨基酸的需要量隨著年齡的增加而下降，成人比嬰兒顯著下降。（近年很多資料和教科書(shū)將組氨酸劃入成人必需氨基酸）③非必需氨基酸（nonessentialaminoacid）指人（或其它脊椎動(dòng)物）自己能由簡(jiǎn)單的前體合成，不需要從食物中獲得的氨基酸。例如甘氨酸、丙氨酸等氨基酸。1、氨基酸的物理通性1）都是無(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、酪氨酸外，均溶于水；除脯氨酸和羥脯氨酸外，均難溶于乙醇和乙醚。無(wú)色晶體，水中溶解度各不同，取決于側(cè)鏈。氨基酸能使水的介電常數(shù)增高。氨基酸的晶體是離子晶體。氨基酸是離子化合物。2）有堿性(二元氨基一元羧酸,例如賴氨酸;酸性(一元氨基二元羧酸,例如谷氨酸);中性(一元氨基一元羧酸,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。

第三節(jié)、氨基酸的物理通性3)由于有不對(duì)稱的碳原子，呈旋光性、紫外吸收

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。

20種氨基酸，除甘氨酸外，其它氨基酸的α-碳原子均為不對(duì)稱碳原子。可以有立體異構(gòu)、有旋光性。氨基酸的構(gòu)型也是與甘油醛構(gòu)型比較而確定的。從蛋白質(zhì)酶促水解得到的α-氨基酸，都屬于L-型，但在生物體中(如細(xì)菌)也含有D-型氨基酸。紫外吸收構(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?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)定280nm處的紫外吸收值的方法對(duì)蛋白溶液進(jìn)行定量。苯丙氨酸的max＝257nm酪氨酸的max＝275nm色氨酸的max＝280nm4)氨基酸是兩性電解質(zhì)同一分子上帶有能釋放質(zhì)子的正離子基團(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)。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。等電點(diǎn)理論的應(yīng)用A.

等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸的溶解度最小，易沉淀。利用該性質(zhì)可分離制備某些氨基酸。例如谷氨酸的生產(chǎn)，即將微生物發(fā)酵液的pH值調(diào)至3.22（谷氨酸的等電點(diǎn)）而使谷氨酸沉淀析出B.

利用各種氨基酸的等電點(diǎn)不同，可通過(guò)電泳法、離子交換法等在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)生產(chǎn)上進(jìn)行混合氨基酸的分離或制備。氨基酸的等電點(diǎn)可由其分子上解離基團(tuán)的解離常數(shù)來(lái)確定2、氨基酸的化學(xué)通性(略)

①氨基的化學(xué)反應(yīng)

與亞硝酸的反應(yīng)

（脯氨酸除外）

范斯來(lái)克法定量測(cè)定氨基酸的基本反應(yīng)。脫氨基反應(yīng)：酶催化的反應(yīng)形成酰鹵的反應(yīng)：這是使氨基酸羧基活化的一個(gè)重要反應(yīng)

疊氮化反應(yīng)：常作為多肽合成活性中間體，活化羧基。

脫羧反應(yīng)：酶催化的反應(yīng)成肽反應(yīng)：是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)反應(yīng)：與金屬離子的螯合性質(zhì)可用于體內(nèi)解毒。

②氨基酸的基團(tuán)特殊反應(yīng)茚三酮反應(yīng)米倫反應(yīng)Mliionreaction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。含有酪氨酸的蛋白質(zhì)也有此反應(yīng)；坂口反應(yīng)Sakaguchireaction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)。這是對(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)組氨酸的咪唑基在堿性條件下，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。第四節(jié)、氨基酸在醫(yī)藥中的應(yīng)用氨基酸是生物有機(jī)體的重要組成部分，在生命現(xiàn)象中起著至關(guān)重要的作用。氨基酸是合成人體蛋白質(zhì)、激素、酶及抗體的原料，在人體內(nèi)參與正常的代謝和生物活動(dòng)。用氨基酸及其衍生物可治療各種疾病，可作為營(yíng)養(yǎng)劑、代謝改良劑，具有抗?jié)?、防輻射、抗菌、冶癌、催眠、?zhèn)痛及為特殊病人配制特殊膳食的功效。用于治療的氨基酸衍生物不下數(shù)百種。一、多肽類藥物也是氨基酸類藥物應(yīng)用的一個(gè)重要方面如谷胱甘肽是一種用于治療肝病、藥物中毒、過(guò)敏性疾病及預(yù)防白內(nèi)障的有效藥物。由9個(gè)氨基酸綜合的加壓素，對(duì)細(xì)動(dòng)脈、毛細(xì)血管的血壓有促進(jìn)上升作用，還有抗利尿作用。二、氨基酸衍生物還可作為抗生素和抗菌增效劑如用長(zhǎng)鏈脂肪酸?；傻腘-?；被?、有高級(jí)醇經(jīng)酯化而成的氨基酸酯、用低級(jí)醇把N-?；被狨セ傻腘-酰基氨基酸酯，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性和革蘭氏陰性菌有廣譜的抗菌活性，對(duì)霉菌也有作用，廣泛用作活性劑和防腐劑。再如青霉素G和溶菌酶中加入氨基酸衍生物，特別是加入氨基酸酯，則青霉素G和溶菌酶表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抗菌力和溶菌力。

三、氨基酸衍生物已廣泛用作抗腫瘤藥物不同癌細(xì)胞的增殖需要大量消大量某種特定氨基酸,尋找這些氨基酸的類似物—代謝拮抗劑可能成為癌癥治療的一種有效手段。(1)

以氨基酸作為載體的抗腫瘤藥物，如苯丙氨酸芥子氣，L-纈氨酸、L-谷氨酸、L-賴氨酸與苯二胺氮芥共結(jié)合物。(2)

利用氨基酸衍生物作為腫瘤細(xì)胞所需氨基酸的結(jié)構(gòu)類似物達(dá)到抗腫瘤的目的，如S-氨甲酰-L-半胱氨酸。(3)

氨基酸衍生物作為酶抑制劑的抗腫瘤藥物。如N-磷酸乙酰-L-天門冬氨酸是一個(gè)天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酚基酶的過(guò)渡狀況抑制劑，利用這個(gè)抑制劑可中斷嘧啶核苷酸的合成途徑達(dá)到抗腫瘤目的。(4)

氨基酸衍生物作為中間產(chǎn)物的腫瘤抑制劑。(5)

使癌細(xì)胞逆轉(zhuǎn)的氨基酸衍生物。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)偶氮絲氨酸、E-羥基甘氨酸、N-甲基酪氨酸、N-氮乙基胺基-L-苯丙氨酸等抗腫瘤活性大于自力霉素?？鼓[瘤藥物一個(gè)很有希望的發(fā)展方向。產(chǎn)品名稱年產(chǎn)量（噸）生產(chǎn)主要的廠需求量（噸）世界國(guó)內(nèi)世界國(guó)內(nèi)世界國(guó)內(nèi)半胱氨酸鹽酸-水物及半胱氨酸鹽酸鹽無(wú)水物28001500日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、昭和電工、及南韓一信、德國(guó)DEGVSSA、臺(tái)灣啊米諾酸公司有山東、湖北、浙江、廣州等50個(gè)生產(chǎn)廠2500150-200半胱氨酸400無(wú)日本味之素、昭和電工、德國(guó)DEGVSSA無(wú)法正式生產(chǎn)廠4005#乙酰半胱氨酸300無(wú)日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、德國(guó)DEGVSSA無(wú)法正式生產(chǎn)廠20010#羧甲基半胱氨酸30050日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、德國(guó)DEGVSSA廣東、河北、山西等4個(gè)廠30080精氨基酸系列1500無(wú)日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGVSSA無(wú)法正式生產(chǎn)廠1850350組氨酸系列420無(wú)日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGVSSA無(wú)正式生產(chǎn)廠600150亮氨酸500100日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGUSSA廣東汕頭、湖北潛江、枝江、山東膠州廠700480氨基酸產(chǎn)品情況表賴氨酸系列25萬(wàn)*2500*日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、南韓味元、德國(guó)DEGUSSA、美國(guó)AND公司、法國(guó)EVRO－LYSINE等用于醫(yī)藥的產(chǎn)品，目前由天津氨基酸公司等幾個(gè)單位研制飼料用的有廣西南寧賴氨酸廠等單位生產(chǎn)

醫(yī)藥用藥345噸苯丙氨酸1萬(wàn)*50**日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGUSSA、美國(guó)NEVTRA－SWEET天津、廣東、汕頭、江西鷹潭等生產(chǎn)

180脯氨酸25005日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGUSSA上海、江蘇、張家港實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)350210絲氨酸200無(wú)日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGUSSA意大利FRAMA無(wú)正式生產(chǎn)廠450150蘇氨酸240080日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGUSSA廣東深圳、江西鷹潭、天津30015酪氨酸708日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGUSSA廣東深圳、四川永川綿等廠8030纈氨酸4005日本味之素、協(xié)和發(fā)酵、田邊制藥、德國(guó)DEGUSSA湖北武漢、江蘇張家港小試900360精氨酸：對(duì)治療高氨血癥、肝機(jī)能障礙等疾病頗有效果；天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復(fù)疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。半胱氨酸：能促進(jìn)毛發(fā)的生長(zhǎng)，可用于治療禿發(fā)癥；甲酯鹽酸鹽可用于治療支氣管炎等；組氨酸：可擴(kuò)張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾病的治療。氨基酸類藥物典型代表

蛋氨酸具有營(yíng)養(yǎng)、抗脂肪肝和抗貧血作用。能促進(jìn)磷脂酰膽堿的合成而防治脂肪肝和肝硬化。臨床用于治療慢性肝炎及由砷劑、巴比妥類藥物引起的中毒性肝炎，在腸道中由細(xì)菌作用產(chǎn)生氨，經(jīng)腸道吸收，使血氨升高，忌用于肝昏迷患者。蛋氨酸：是一種游離的非蛋白氨基酸，不參加蛋白質(zhì)的合成。藥理實(shí)驗(yàn)表明，牛磺酸具有利膽、保肝、解毒作用；有鎮(zhèn)靜、消炎、解熱、鎮(zhèn)痛、抗驚厥、抗風(fēng)濕、抗病毒作用；有利于脂質(zhì)、磷脂代謝，增加脂溶性維生素、激素的吸收；有強(qiáng)心和興奮吸呼作用。臨床用于治療感冒、發(fā)燒、疼痛、神經(jīng)痛、扁桃體炎、支氣管炎、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及藥物中毒等；滴眼劑用于治療急性結(jié)膜炎、皰疹性結(jié)膜炎、病毒性結(jié)膜炎等。牛磺酸不僅是一個(gè)良好的治療藥物，尤其重要的是對(duì)嬰兒、幼兒大腦發(fā)育、神經(jīng)傳導(dǎo)、視覺(jué)功能及鈣質(zhì)的吸收等都有良好的保健作用，是嬰幼兒保健食品的重要添加劑。目前，在美國(guó)、日本等國(guó)家，99％的?；撬嵊米魇称诽砑觿?guó)內(nèi)20世紀(jì)80年代開(kāi)始研制并投入批量生產(chǎn)，因此，開(kāi)發(fā)用于特殊營(yíng)養(yǎng)食品的添加劑具有廣闊的發(fā)展前景。牛磺酸許多氨基酸尚有其特定的藥理效應(yīng)（－）氨基酸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其與疾病治療的關(guān)系

臨床上常通過(guò)直接輸入氨基酸制劑改善患者營(yíng)養(yǎng)狀況，增加治療機(jī)會(huì)，促進(jìn)康復(fù)。氨基酸（精氨酸及組氨酸）合成速度較低，通常難以滿足需求，需由外界補(bǔ)充一部分。

（二）治療消化道疾病的氨基酸及其衍生物主要有谷氨酸及甘氨酸及其衍生物（三）治療肝病的氨基酸及其衍生物主要有精氨酸鹽酸鹽、磷葡氨基酸、谷氨酸鈉、蛋氨酸、瓜氨酸、賴氨酸鹽酸鹽等；（四）治療腦及神經(jīng)系統(tǒng)疾病的氨基酸及其衍生物（五）用于腫瘤治療的氨基酸及其衍生物（六）其它氨基酸類藥物的臨床應(yīng)用第五節(jié)、氨基酸的生產(chǎn)方法1.

概況

早在1806

年，Vauquelin和Robiquet首次從天門冬屬植物液汁中分離出天門冬酰胺，隨后的130年發(fā)現(xiàn)和分離了各種蛋白質(zhì)氨基酸1850年，Stecher首次人工以乙醛合成丙氨酸1928年首次人工合成蛋氨酸

1948年首次以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)蛋氨酸到1983年，日本能用生物合成法生產(chǎn)除胱氨酸、半胱氨酸以外的各種氨基酸。目前總生產(chǎn)能力已達(dá)50萬(wàn)t/年。其中，法國(guó)Rhone-Poulenc公司13萬(wàn)t/年，德國(guó)Degussa公司14萬(wàn)t/年，美國(guó)Novus公司18萬(wàn)t/年。世界賴氨酸主要品種是L-賴氨酸鹽我國(guó)的氨基酸工業(yè)是在藥用氨基酸的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)已能在不同程度上制備18種氨基酸，但因成本高，價(jià)格貴，主要用于醫(yī)藥，部分用于食品，用作飼料添加劑的不多。近十年來(lái)，我國(guó)已興建了一些大、中型飼料級(jí)蛋氨酸和賴氨酸生產(chǎn)廠，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需要，主要仍靠進(jìn)口。目前構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的20種氨基酸的生產(chǎn)方法有天然蛋白質(zhì)水解法、發(fā)酵法、酶轉(zhuǎn)化法及化學(xué)合成法等四種。氨基酸及其衍生物類藥物已有百種之多，但主要是以20種氨基酸為原料經(jīng)酯化、?；⑷〈俺甥}等化學(xué)方法或酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)。

（

1

）蛋白質(zhì)水解法

傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)方法。以毛發(fā)、血粉及廢蠶絲等蛋白質(zhì)為原料，通過(guò)酸、堿或酶水解成多種氨基酸混合物，經(jīng)分離純化獲得各種藥用氨基酸的方法稱為水解法。目前用水解法生產(chǎn)的氨基酸有L-胱氨酸、L-精氨酸、L-亮氨酸、L-異亮氨酸、L-組氨酸、L-脯氨酸及L-絲氨酸等。水解法生產(chǎn)氨基酸的主要過(guò)程為水解、分離和結(jié)晶精制三個(gè)步驟。

蛋白質(zhì)水解方法（1）酸水解法蛋白質(zhì)原料用6～10mol／L鹽酸或8mol／L硫酸于110～120℃（回流煮沸）水解12～24h，除酸后即得多種氨基酸混合物。優(yōu)點(diǎn)：水解迅速而徹底，產(chǎn)物全部為L(zhǎng)-型氨基酸，無(wú)消旋作用。缺點(diǎn)：色氨酸全部被破壞，絲氨酸及酪氨酸部分被破壞，且產(chǎn)生大量廢酸污染環(huán)境。（2）堿水解法蛋白質(zhì)原料經(jīng)6mol／L氫氧化鈉或4mol／L氫氧化鋇于100℃水解6h即得多種氨基酸混合物。優(yōu)點(diǎn)：水解迅速而徹底，且色氨酸不被破壞。缺點(diǎn)：含羥基或巰基的氨基酸全部被破壞，且產(chǎn)生消旋作用。工業(yè)上多不采用。

（3）酶水解法蛋白質(zhì)原料在一定pH和溫度條件下經(jīng)蛋白水解酶作用分解成氨基酸和小肽的過(guò)程稱為酶水解法。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和，無(wú)需特殊設(shè)備，氨基酸不破壞，無(wú)消旋作用。缺點(diǎn)：水解不徹底，產(chǎn)物中除氨基酸外，尚含較多肽類。工業(yè)上很少用該法生產(chǎn)氨基酸而主要用于生產(chǎn)水解蛋白及蛋白胨。氨基酸分離方法

氨基酸分離方法較多，通常有溶解度法、等電點(diǎn)沉淀法、特殊試劑沉淀法、吸附法及離子交換法等。

（1）溶解度法是依據(jù)不同氨基酸在水中或其它溶劑中的溶解度差異而進(jìn)行分離的方法。胱氨酸和酪氨酸均難溶于水，但在熱水中酪氨酸溶解度較大，而胱氨酸溶解度變化不大，故可將混合物中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分開(kāi)。

（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。如鄰二甲苯-4-磺酸能與亮氨酸形成不溶性鹽沉淀，后者與氨水反應(yīng)又可獲得游離亮氨酸；組氨酸可與HgC12形成不溶性汞鹽沉淀，后者經(jīng)處理后又可獲得游離組氨酸；精氨酸可與苯甲醛生成水不溶性苯亞甲基精氨酸沉淀，后者用鹽酸除去苯甲醛即可得精氨酸。（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。如顆?；钚蕴繉?duì)苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的吸附力大于對(duì)其它非芳香族氨基酸的吸附力，故可從氨基酸混合液中將上述氨基酸分離出來(lái)。（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。氨基酸為兩性電解質(zhì)，在特定條件下，不同氨基酸的帶電性質(zhì)及解離狀態(tài)不同，故同一種離子交換劑對(duì)不同氨基酸的吸附力不同。

常用離子交換劑為強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，洗脫方法主要采用PH梯度洗脫。（5）等電點(diǎn)沉淀法是利用不同氨基酸有不同等電點(diǎn)，在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸分子的凈電荷為零，氨基酸溶解度最小，氨基酸分子彼此吸引成大分子沉淀下來(lái)。氨基酸的精制方法

分離出的特定氨基酸中常含有少量其它雜質(zhì)，需進(jìn)行精制，常用的有結(jié)晶和重結(jié)晶技術(shù)，也可采用溶解度法或結(jié)晶與溶解度法相結(jié)合的技術(shù)。丙氨酸在稀乙醇或甲醇中溶解度較小，且pI為6.0，故丙氨酸可在pH6.0時(shí)，用50％冷乙醇結(jié)晶或重結(jié)晶加以精制。

在沸水中苯丙氨酸溶解度大于酪氨酸100倍，若將含少量酪氨酸的苯丙氨酸粗品溶于15倍體積（w/v）的熱水中，調(diào)pH4.0左右，經(jīng)脫色過(guò)濾可除去大部分酪氨酸；濾液濃縮至原體積的1/3，加2倍體積（v/v）的95％乙醇，4℃放置，濾取結(jié)晶，用95%乙醇洗滌，烘干即得苯丙氨酸精品。

（

2

）化學(xué)合成法

有機(jī)合成及化學(xué)工程相結(jié)合的技術(shù)生產(chǎn)氨基酸的一種方法。雖然化學(xué)合成法可以生產(chǎn)目前已知的所有氨基酸，但多數(shù)不具備工業(yè)價(jià)值，僅限于甘氨酸、蛋氨酸和色氨酸。其中，甘氨酸是應(yīng)用化學(xué)合成法生產(chǎn)的最理想的品種，因?yàn)楦拾彼釠](méi)有旋光異構(gòu)體。DL混合型蛋氨酸及色氨酸能為畜禽利用，因此也具有一定價(jià)值。

（一）基本原理與過(guò)程以α-鹵代羧酸、醛類、甘氨酸衍生物、異氰酸鹽、乙酰氨基丙二酸二乙酯、鹵代烴、α-酮酸及某些氨基酸為原料，經(jīng)氨解、水解、縮合、取代及氫化還原等化學(xué)反應(yīng)合成α-氨基酸的方法稱為化學(xué)合成法。

一般合成法和不對(duì)稱合成法兩大類。一般合成法包括鹵代酸水解法、氰胺水解法、乙酰氨基丙二酸二乙酯法、異氰酸酯（鹽）合成法及醛縮合法等，產(chǎn)物皆為DL-型氨基酸混合物。不對(duì)稱合成法包括直接合成、α-酮酸反應(yīng)及不對(duì)稱催化加氫等方法。產(chǎn)物為L(zhǎng)-型氨基酸。（

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）化學(xué)合成-酶法利用完整的菌體或者是微生物提取的酶來(lái)生產(chǎn)氨基酸的方法。此法生產(chǎn)氨基酸的原理是利用化學(xué)合成法制得的廉價(jià)中間體，借助酶的生物崔化作用，使許多本來(lái)用發(fā)酵法或化學(xué)合成法生產(chǎn)的光學(xué)活性（具有不同旋光異構(gòu)體）氨基酸具有工業(yè)生產(chǎn)的可能。應(yīng)用此法批量生產(chǎn)的氨基酸有賴氨酸、L-胱氨酸。

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）發(fā)酵法

發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸是利用微生物具有的能夠合成其自身所需的各種氨基酸能力，通過(guò)對(duì)菌株的誘變等處理，選育出各種缺陷型及抗性的變異菌株，以解除代謝節(jié)中的反饋與阻遏，達(dá)到以過(guò)量合成某種氨基酸為目的的一種氨基酸生產(chǎn)方法。（代謝產(chǎn)物均停留在該代謝產(chǎn)物之前的一步：目的氨基酸）

★初生氨基酸：微生物通過(guò)固氮作用、硝酸還原及自外界吸收氨使酮酸氨基化成相應(yīng)的氨基酸，或微生物通過(guò)轉(zhuǎn)氨酶作用，將一種氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到另一種酮酸上，生成的新氨基酸也稱為初生氨基酸?！锎紊被幔涸谖⑸镒饔孟拢猿跎被釣榍绑w轉(zhuǎn)化成的其它氨基酸。大多數(shù)氨基酸均可通過(guò)以初生氨基酸為原料的微生物轉(zhuǎn)化作用而產(chǎn)生。第六節(jié)個(gè)別氨基酸生產(chǎn)工藝L-ASPL-Lys一、固定化酶法生L-天冬氨酸

作用與用途

L-ASP：有助于鳥(niǎo)氨酸循環(huán)，促進(jìn)氨和CO2生成尿素，降低血中氨和CO2，增強(qiáng)肝功能，消除疲勞，用于治療慢性肝炎，肝硬化及高血氨癥，同時(shí)也是復(fù)合氨基酸輸液的原料。結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

酸性氨基酸，呈白色菱形葉片狀結(jié)晶，等電點(diǎn)為2.77，溶于水及鹽酸，不溶于乙醇、乙醚，在25℃水中溶解度為80g/L(0．8％)，75℃時(shí)為288g/L(2．88％)，在堿性溶液中為左旋性，在酸性溶液中為右旋性。原理延胡索酸固定化酶法生L-天冬氨酸工藝路線粗結(jié)晶脫色及重結(jié)晶延胡索酸銨固定床反應(yīng)器（40cm×200cm）轉(zhuǎn)化率95%真空干燥固定化天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AS1.881菌種發(fā)酵制備，明膠固定）轉(zhuǎn)化液成品53①菌種培養(yǎng)及E.coli的細(xì)胞：接種于搖瓶，37℃振搖培養(yǎng)24h，逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)至1000一2000L規(guī)模。培養(yǎng)調(diào)pH為5.0，升溫至45℃并保溫lh，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)筒式高速離心機(jī)離心，收集菌體(含天冬氨酸酶)備用。40℃的12%明膠溶液及10L1.0%戊二醛溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆?，放置冷卻凝固，于5℃過(guò)夜后，切成3-5毫米的立方小塊，蒸餾水充分洗滌，濾干得含天冬氨酸酶的固定化E.coli，備用。固定化酶法生L-天冬氨酸工藝流程敘述②生物反應(yīng)器將固定化E.coli裝填于填充床式反應(yīng)器（40cm×200cm）中，制成生物反應(yīng)器。特點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化率高、副產(chǎn)物少、易提純。④精制取粗品用稀氨水溶解(pH5.0)成15％的溶液，加1％活性炭，70℃攪拌脫色1h，過(guò)濾，濾液于5℃結(jié)晶過(guò)夜，濾取結(jié)晶，85℃真空干燥，即得藥用L-Asp成品。③轉(zhuǎn)化、結(jié)晶取保溫37℃的1mol/L延胡索酸銨(含1mmolMgCl2，pH8．5)底物溶液，按一定空間速度(SV)連續(xù)流過(guò)生物反應(yīng)器，收集轉(zhuǎn)化液，過(guò)濾，濾液攪拌下用1MHCl調(diào)pH2.8，5℃過(guò)夜，濾取結(jié)晶，用少量冷水洗滌，抽干，于105℃干燥即得L-Asp粗品。注解

①吳梧桐等，應(yīng)用固定化酶工程技術(shù)生產(chǎn)L-Asp，年產(chǎn)量達(dá)1000噸，底物轉(zhuǎn)化率＞99．56％。日本應(yīng)用固定化E.coli生物反應(yīng)器連續(xù)化生產(chǎn)L-Asp獲得成功。進(jìn)而以K—卡拉膠取代聚丙烯酰胺固定化方法，提高了產(chǎn)率。京都川端教授等開(kāi)發(fā)用念珠狀的不溶性吡啶樹(shù)脂固定天冬氨酸酶的大腸桿菌C—600活簡(jiǎn)體，可高效的生產(chǎn)L-Asp。此外，利用大腸桿菌的基因重組技術(shù)改良天冬氨酸酶高產(chǎn)菌獲得成功，提高了產(chǎn)酶量2—3倍。②天冬氨酸酶的生物菌種改進(jìn)。L-天冬氨酸產(chǎn)品檢驗(yàn)及技術(shù)評(píng)價(jià)二、L-Lys的制備性能特點(diǎn)：賴氨酸是合成腦神經(jīng)、生物細(xì)胞核蛋白及血紅蛋白不可缺少的成份是動(dòng)物自身不能合成、必須從食物中攝取的氨基酸之一，因食物中缺乏賴氨酸，所以又稱之為“第一缺乏氨基酸”。將賴氨酸添加到食品中可以提高蛋白質(zhì)的利用率，從而大大強(qiáng)化食品的營(yíng)養(yǎng)，是一種優(yōu)良的食品強(qiáng)化劑。用途：1.用于飼料業(yè)賴氨酸具有兩個(gè)氨基，表現(xiàn)為堿性氨基酸并具有特殊的性質(zhì)，在飼料中添加適當(dāng)比例的賴氨酸可以改善飼料中氨基酸的平衡，提高飼料利用率，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和改善肉質(zhì)的功效。2.用于食品工業(yè)由于谷物中賴氨酸含量甚低，在加工過(guò)程中已被破壞而缺乏，故為第一限制性氨基酸，添加到食品中可以促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、添加食欲、減少疾病、增強(qiáng)體質(zhì)的作用，用于罐頭中還有防臭保鮮的作用。3.用于醫(yī)藥工業(yè)賴氨酸可用于配制復(fù)合氨基酸輸液，它比水解蛋白輸液效果好，副作用小。賴氨酸可與各種維生素、葡萄糖制成營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑，口服后易被腸胃吸收。賴氨酸還可以改善某些藥物的性能，提高藥效。

缺乏賴氨酸的癥狀包括疲勞，虛弱，惡心，嘔吐，頭暈，沒(méi)有食欲，發(fā)育遲緩，貧血等。可以在醫(yī)療專業(yè)人員建議下采取賴氨酸營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)品。賴氨酸每日的建議攝入量是兒童每磅體重10毫克，成年人每天在3000-9000毫克之間。已經(jīng)證明它對(duì)一些特定疾病是有益的。1、提高智力、促進(jìn)生長(zhǎng)、增強(qiáng)體質(zhì)。2、增進(jìn)食欲、改善營(yíng)養(yǎng)不良狀況。3、改善失眠，提高記憶力。4、幫助產(chǎn)生抗體、激素和酶，提高免疫力、增加血色素。5、幫助鈣的吸收，治療防止骨質(zhì)疏松癥6、降低血中甘油三酯的水平，預(yù)防心腦血管疾病的產(chǎn)生。富含賴氨酸的食物一般富有蛋白質(zhì)的食物都含有賴氨酸，如肉類、禽、蛋、奶，魚(yú)、蝦、貝類、乳制品和豆類、黑芝麻等。需要注意的是谷類食品或花生并不含有現(xiàn)成的、人體需要的賴氨酸。L-Lys的性質(zhì)白色或近白色自由流動(dòng)的結(jié)晶性粉末。幾乎無(wú)臭。263-264℃熔化并分解。通常較穩(wěn)定，高溫度下易結(jié)塊，稍著色。相對(duì)濕度60%以下時(shí)穩(wěn)定，60%以上則生成二水合物。與維生素C和維生素K3(治療維生素K缺乏的出血性疾病)共存則著色。堿性條件及直接與還原糖存在下加熱則分解。易溶于水（40g/100ml,35℃），水溶液呈中性至微酸性。有不對(duì)稱的α-碳原子，故有兩種光學(xué)活性的異構(gòu)體。賴氨酸的生產(chǎn)現(xiàn)狀2006年全球生產(chǎn)能力約135-140萬(wàn)噸/年，主要生產(chǎn)商為中國(guó)長(zhǎng)春大成實(shí)業(yè)集團(tuán)公司、日本味之素公司、美國(guó)ADM公司、德國(guó)德固薩公司、日本協(xié)和公司、韓國(guó)的希杰、臺(tái)灣的味丹和德國(guó)巴斯夫公司（目前已關(guān)閉了其下屬的氨基酸生產(chǎn)企業(yè)）等。近幾年我國(guó)賴氨酸產(chǎn)能高速增長(zhǎng)。從2001年不足5萬(wàn)噸/年增長(zhǎng)到2006年的近60萬(wàn)噸/年，成為世界最大的賴氨酸生產(chǎn)國(guó)。僅大成集團(tuán)的賴氨酸產(chǎn)量已超過(guò)32萬(wàn)噸。目前國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)有長(zhǎng)春大成、川化味之素、聊城希杰、寧夏伊品、山東金玉米、安徽豐原等。L-Lys生產(chǎn)菌

用于工業(yè)上發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸的菌株主要是棒狀桿菌和短桿菌等的變異株，棒狀桿菌具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其中谷氨酸棒狀桿菌應(yīng)用最為廣泛。此外，賴氨酸生產(chǎn)還有大腸桿菌、黃色短桿菌、釀酒酵母、乳酸發(fā)酵短桿菌、假絲酵母等。谷氨酸棒桿菌生產(chǎn)L-Lys生產(chǎn)工藝。葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰輔酶草酰乙酸α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸天冬氨酸半醛高絲氨酸蘇氨酸蛋氨酸賴氨酸TCACO2

PC

天冬氨酰磷酸AK反饋抑制反饋?zhàn)瓒舯彼酘DGD代謝調(diào)控Asp和Glu之間的調(diào)節(jié)機(jī)制：Glu比Asp優(yōu)先合成。Glu過(guò)量反饋抑制GD，Asp合成增加；Asp過(guò)量，反饋抑制PC。添加豐富的生物素既可以使Glu不排出體外，使代謝轉(zhuǎn)向Lys的合成，又能提高PC的活性（生物素是PC的輔酶），促進(jìn)PEP生成草酰乙酸，再生成Asp。選育天冬氨酸氧肟酸鹽突變株關(guān)鍵酶：天冬氨酸激酶AK受Lys和Thr的協(xié)同反饋抑制，但是，Lys單獨(dú)存在對(duì)酶沒(méi)有反饋調(diào)節(jié)。選育高絲氨酸缺陷性突變株（培養(yǎng)基中要添加亞適量的高絲氨酸）增加Lys的前體物Asp的量選育丙氨酸缺陷性突變株

強(qiáng)化CO2的固定發(fā)酵工藝流程壓縮空氣過(guò)濾器斜面搖瓶種子種子罐發(fā)酵罐提取分離賴氨酸淀粉水解糖滅菌種子培養(yǎng)斜面種子的制備：要求種子純，沒(méi)有雜菌和噬菌體污染。培養(yǎng)基：蛋白胨1％、牛肉膏1％、氯化鈉0.5%、葡萄糖0.5%、瓊脂2％。組成pH7.0-7.2瓊脂培養(yǎng)基。滅菌后30℃保溫24h檢查無(wú)菌后放冰箱備用。培養(yǎng)條件：30－32℃培養(yǎng)18-24h。一級(jí)種子培養(yǎng)：培養(yǎng)基：葡萄糖2％、玉米漿1-2％、尿素0.1%、磷酸氫二鉀0.1%、硫酸鎂0.04%、硫酸氨0.4%。pH7.0-7.2培養(yǎng)條件：30-32℃，培養(yǎng)15-16h。二級(jí)種子培養(yǎng)：用種子罐培養(yǎng)，用水解糖代替葡萄糖。培養(yǎng)條件：溫度30－32℃；通風(fēng)量1：0.2(V/V)，攪拌200r/min。時(shí)間8－11h。斜面菌種