生物学]氨基酸类生化产品制备技术课件

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1、氨基酸类生化产品制备技术氨基酸类生化产品制备技术杜开峰杜开峰四川大学化工学院生物学氨基酸类生化产品制备技术内容：内容：1. 1. 1. 1. 背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍背景知识介绍氨基酸概述氨基酸的应用价值氨基酸的生产现状2. 2. 2. 2. 氨基酸物化性质氨基酸物化性质氨基酸物化性质氨基酸物化性质3. 3. 3. 3. 氨基酸产品的提取、纯化及精制氨基酸产品的提取、纯化及精制氨基酸产品的提取、纯化及精制氨基酸产品的提取、纯化及精制4. 4. 4. 4. 氨基酸制备举例氨基酸制备举例氨基酸制备举例氨基酸制备举例生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸概述蛋白质存在于所有的生物细胞中，是

2、构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。生物学氨基酸类生化产品制备技术早在早在18781878年，恩格斯就在反杜林论中指出：年，恩格斯就在反杜林论中指出：“生生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。” 可以看出，第一，蛋白体是生命的物质基础；第二，可以看出，第一，蛋白体是生命的物质基础；第二，生命是物质运动的特殊形式，是蛋白体的存在方式；生命是物质运动的特殊形式，是蛋白体的存在方式；第三，这种存在方式

3、的本质就是蛋白体与其外部自然第三，这种存在方式的本质就是蛋白体与其外部自然界不断的新陈代谢。界不断的新陈代谢。现代生物化学的实践完全证实并发展了恩格斯的论断现代生物化学的实践完全证实并发展了恩格斯的论断。氨基酸是构成蛋白质的基石。氨基酸是构成蛋白质的基石。生物学氨基酸类生化产品制备技术 氨基酸是生物有机体的重要组成部分,是组成蛋白质的基本单元,具有极其重要的生理功能。 随着生物的进步，人类对生物体内的生理机能及代谢活动的了解，氨基酸在生物体内的重要生物机能越来越清楚。氨基酸是生命机体之营养，生存和极为重要的物质，在生命体内物质代谢调控、信息传递方面扮演重要角色。 人类的疾病状态和氨基酸的存在情

4、况有直接关系。 任何一种氨基酸的缺少，人体的正常生命代谢就会出现障碍, 甚至导致各种疾病的发生或生命活动终止. 由此可见, 氨基酸在人体生命活动中显得多么重要.生物学氨基酸类生化产品制备技术数量：数量：数量：数量：近30年来，在开发和研究氨基酸方面均取得重大进展，在发现新氨基酸种类和数量方面已由60年代50种左右，到现在已突破400种。产量：产量：产量：产量：60年代初世界氨基酸产量不过10万吨，现在已跃上百万吨，产值超百亿美元。预计：预计：预计：预计：但与实际需求量还有较大距离，据专家们预计，到2009年年产值可望达到300亿美元。 其中，用于合成的氨基酸市场年增长率约为7 % ,在2009

5、 年将达到10 亿美元, 用于合成甜味肽的氨基酸的市场份额将超过4 亿美元。氨基酸的发展 国际上的发展国际上的发展生物学氨基酸类生化产品制备技术 国内发展国内发展 我国氨基酸类生化产品近10 年虽发展迅速,但与发达国家比较,无论在品种、产量或开发能力上,均有较大差距,不能满足市场需求。目前,我国进口的近200 种生化药中,氨基酸类约占1/4 ,其中制剂品种略多于原料药,制剂中近一半为大输液。这也说明我国氨基酸类药有着广阔发展前途。 氨基酸作为人类营养添加剂、调味剂、饲料添加剂、医药、农药等在食品、农业、畜牧业及人类健康、保健等诸多方面有着广泛的应用。生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸的应用价

6、值氨基酸的应用价值 氨基酸是构成生物体蛋白质的基本单位，人体体液中缺少某种氨基酸就会发生不同的疾病。因此，氨基酸对维持和补充病人的营养，抢救垂危病人的生命起到了重要的作用。蛋白质氨基酸有20种，非蛋白质氨基酸有400多种，其衍生物和合成的多肽品种达数千种之多。 氨基酸广泛应用于医药、食品、保健、饲料、化妆品、农药、肥料、制革、科学研究等领域。生物学氨基酸类生化产品制备技术 氨基酸在医药行业的应用 氨基酸作为蛋白质的基本组成单位，直接参与生物体内的新陈代谢和其他生理活动，在医药方面可用作营养剂、代谢改善剂、抗溃疡、防辐射、抗菌、治癌、催眠、镇痛以及为特殊病人配制人工合成膳食等。以氨基酸为原料的激

7、素、抗菌素、酶抑制剂、抗癌药等生物活性多肤也不断出现，已在工业上生产的多肽有谷胱甘肽、促胃液素、催产素、降钙素等。 1.氨基酸为主要原料氨基酸为主要原料 谷氨酸、精氨酸；赖氨酸；酪氨酸；色氨酸；甲硫氨酸；胱氨酸、半胱氨酸；天冬氨酸等。 （氨基酸输液、激素、抗生素、抗癌剂等）生物学氨基酸类生化产品制备技术2、氨基酸衍生物为主要原料、氨基酸衍生物为主要原料 4一羟基脯氨酸；N-乙酰-L谷酰胺铝；二羟基铝-L-组氨酸；组氨酸-维生素U-蛋氨酸、N-乙酰色氨酸的铝、钛、铋等 可以治疗慢性肝炎、防止肝硬化、恢复疲劳、治疗抑郁症和脑血管障碍引起的运动失调；还可以作为抗生素及抗高血压药、抗肿瘤及抗菌增效剂等

8、。3、多肽、多肽 该类药品也是今后的发展重点之一。多肽在临床上使用非常广泛，主要用于治疗癌症、HIV病毒和免疫系统功能减退、对传统抗生素产生抗体的感染以及疫苗等。已在工业上生产的多肽有谷胱甘肽、促胃液素、催产素、促ACTH、降钙素等。全球合成多肽原料药的产量在100kg左右，但销售额达2.5亿一3亿美元，而做成制剂的销售额则达25亿一30亿美元。多肽原料药需求量的年增长率在10%以上。生物学氨基酸类生化产品制备技术生物学氨基酸类生化产品制备技术 在饲料添加剂行业的应用主要有蛋氨酸和赖氨酸主要有蛋氨酸和赖氨酸 功效功效:促进动物生长发育;改善肉质，提高畜禽生产能力，增加产量；提高饲料利用率，节省

9、蛋白质饲料；降低成本。 国际上配合饲料的发展趋势是以“维生素+矿物质十氨基酸”为主要添加剂，以缓解蛋白质饲料资源供需矛盾。 据饲料工业发展规划，届时所需的蛋氨酸为3万吨以上，赖氨酸2.5一3.0万吨。蛋氨酸蛋氨酸具有促进肾上腺素合成胆碱、抗脂肪肝的作用。主要用于鸡饲料，亦可用于猪、牛的配合饲料;在目前鱼粉供应不足的情况下，蛋氨酸与豆类饲料配合使用，还可以部分代替鱼粉。 赖氨酸赖氨酸具有增强畜禽食欲、提高抗病能力、促进外伤治愈的作用，是合成脑神经及生殖细胞、核蛋白质及血红蛋白的必需物质。赖氨酸主要用于猪，亦可用于家禽和犊牛。生物学氨基酸类生化产品制备技术 氨基酸在日用化工上的应用己有取代化工原料

10、的趋势。氨基酸及其衍生物与人体皮肤结构相似，易被皮肤吸收，使老化和硬化的表皮恢复水合性和弹性，延缓皮肤衰老。氨基酸和高级脂肪酸制成的表面活性剂、抗菌剂已成为最高效的添加剂而被广泛使用。 精氨酸或甘、丙、撷氨酸的碳酸盐、聚天门冬氨酸或聚谷氨酸盐、肽氨基盐或半胱氨酸盐等制成的护发剂、染发剂、永久型烫发剂已成为时兴商品供应市场。添加丝氨酸、酰基谷氨酸钠或酰基一丙氨酸钠及月桂酰基氨酸钠、焦谷氨酸、碱性氨基酸制成的护肤用品。 在化妆品行业的应用生物学氨基酸类生化产品制备技术聚谷氨酸和聚丙氨酸正被研制成有良好保温和透气性能的人造皮革和高级人造纤维;亮氨酸、脱氨酸等正作为发酵工业中多种氨基酸生产菌的添加物而

11、被开发应用;N一脂酰氨基酸作为抗噬菌体污染的优良抑制剂在发酵工业中被应用;在贵金属提取和电镀工业方面，已开发了天门冬氨酸、组氨酸、丝氨酸在熔金培养液中应用，使熔金能力比对照提高100一200倍;谷氨酸等用于电镀工业的电解溶液;胱氨酸用于铜矿探测;氨基酸烷基酯用于海上流油回收。 氨基酸在轻工业方面的应用生物学氨基酸类生化产品制备技术 氨基酸在农业中的应用 农药对环境的污染己构成严重的社会问题，人们一致希望能有不会构成公害的农药问世。氨基酸农药即是无害农药，其易被微生物分解，无毒性、不污染环境，增强植物抗菌能力。 主要品种有:杀虫剂、杀菌剂、除草剂、农药稳定剂、植物生长促进剂、脱叶剂等。生物学氨基

12、酸类生化产品制备技术氨基酸的生产现状氨基酸的生产现状 据统计全世界氨基酸的年需求量以每年10%的速度增长，年总产量300万吨以上。作为食品添加剂占40%，饲料添加剂占40%，医疗保健等占20%。饲料工业氨基酸应用量较大的有蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸、苏氨酸。 日本在氨基酸产量品种和技术水平均居世界领先地位。我国己成为氨基酸原料生产的大国。其中味精(谷氨酸)年产量120多万吨，产销量居世界第一位，胱氨酸和半胱氨酸产销量也居世界第一位，赖氨酸生产居世界前列。但我国氨基酸生产技术总体水平距国际先进水平较大，尤其表现在菌种产酸率低，生产效益差，高质量、高价值的氨基酸少。目前无论生产规模及产品质量还难与国外

13、抗衡。 临床用氨基酸输液的10多种原料，大多数依赖进口。我国药用氨基酸占世界总产量的1%左右，但销售额占氨基酸产品总额的18%一20%。生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸的物理化学性质氨基酸的物理化学性质生物学氨基酸类生化产品制备技术一、氨基酸（天然）一、氨基酸（天然）C CH HH H2 2N NCOOHCOOHR R碳原子碳原子, ,不对称碳原子不对称碳原子侧链侧链Chiral carbon氨基酸的基本结构氨基酸的基本结构-C-C-C-C-COOHC-C-C-C-COOH -C-C-C-C(NH-C-C-C-C(NH2 2)-COOH -)-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C-C(NHC

14、-C-C(NH2 2)-C-COOH -)-C-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C(NHC-C(NH2 2)-C-C-COOH -)-C-C-COOH -氨基酸氨基酸分类分类L一氨基酸或D一氨基酸。氨基酸和亚氨基酸蛋白氨基酸和非蛋白氨基酸。生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸理化特性氨基酸理化特性( (l) l) 无色结晶：无色结晶： 熔点约在230以上，大多没有确切的熔点，熔融时分解并放出CO2;都能溶于强酸和强碱溶液中，除胱氨酸、酪氨酸、二碘甲状腺素外，均溶于水；水中溶解度各不同，取决于侧链;除脯氨酸和羟脯氨酸外，均难溶于乙醇和乙醚。(2)(2)有碱性有碱性(二元氨基一元梭酸，例如赖氨酸)

15、;酸性酸性(一元氨基二元梭酸，例如谷氨酸);中性中性(一元氨基一元梭酸，例如丙氨酸)三种类型。 大多数氨基酸都呈显不同程度的酸性或碱性，呈显中性的较少。大多数氨基酸都呈显不同程度的酸性或碱性，呈显中性的较少。所以既能与酸结合成盐，也能与碱结合成盐。所以既能与酸结合成盐，也能与碱结合成盐。生物学氨基酸类生化产品制备技术(3)除甘氨酸外都有不对称的碳原子，呈旋光性旋光性。同时由于空间的排列位置不同，又有两种构型:D D型和型和L L型型，组成蛋白质的氨基酸，都属L型。由于以前氨基酸来源于蛋白质水解(现在大多为人工合成)，而蛋白质水解所得的氨基酸均为a一氨基酸，也称为编码氨基酸(或标准氨基酸)。在生

16、化研究方面氨基酸通常指a一氨基酸。L L型氨基酸型氨基酸 与与 D D型氨基酸型氨基酸L- amino acidD- amino acid比旋光度是氨基比旋光度是氨基酸的重要物理常酸的重要物理常数之一，是鉴别数之一，是鉴别各种氨基酸的重各种氨基酸的重要依据。要依据。生物学氨基酸类生化产品制备技术构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基酸在可见光区都没有光吸种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区收，但在远紫外区(220(220nm)nm)均有光吸收。均有光吸收。在近紫外区在近紫外区(220-300(220-300nm)nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。和色

17、氨酸有吸收光的能力。可以通过测定可以通过测定280280nm nm 处的紫外吸收值的方法对氨基酸溶液进行定量。处的紫外吸收值的方法对氨基酸溶液进行定量。 苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmax257nm257nm， 257257=2.0x10=2.0x102 2酪氨酸的酪氨酸的 maxmax275nm275nm， 275275=1.4x10=1.4x103 3色氨酸的色氨酸的 maxmax280nm280nm， 280280=5.6x10=5.6x103 3(4)氨基酸的光吸收氨基酸的光吸收生物学氨基酸类生化产品制备技术（5）氨基酸的两性性质和等电点）氨基酸的两性性质和等电点 氨基酸是兼性离子氨基

18、酸是兼性离子 质子受体和质子供体。 所谓兼性离子是指在同一分子上带有能释放质子的正离子基团和能接受质子的负离子基团。兼性离子本身既是酸又是碱。因此它既可以和酸反应，也可以和碱反应。 实验证明：氨基酸在水溶液中或在晶体状态时，都以兼性离子形式存在。 生物学氨基酸类生化产品制备技术氨氨基基酸酸在在结结晶晶形形态态或或在在水水溶溶液液中中，并并不不是是以以游游离离的的羧羧基基或或氨氨基基形形式式存存在在，而而是是离离解解成成兼兼性性离离子子。在在兼兼性性离离子子中中，氨氨基基是是以以质质子子化化(-(-NHNH3 3+ +) )形形式式存存在在，羧羧基基是是以以离离解解状状态态(-(-COOCOO-

19、 -) )存在。存在。在不同的在不同的pHpH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。条件下，两性离子的状态也随之发生变化。COO-CHH3N+RCOOHCHH3N+RCOO-CHH2NRPH 1 7 10净电荷 +1 0 -1 正离子 兼性离子 负离子 生物学氨基酸类生化产品制备技术 等电点等电点( (pIpI) )：使分子处于兼性离子状态，在电场中不迁移(分子的净电荷为零)时溶液的pH值。 每一种氨基酸都有特定的pI ，这是由于各种氨基酸分子上所含有的氨基、羧基等基团的数目以及各种基团的解离程度不同所造成的。 一般一氨基一羧基的氨基酸等电点在pH 6左右，这是由于羧基的解离程度大于氨基，故P

20、I偏酸，碱性氨基酸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时，羧基接受质子，使氨基酸带正电， 加碱时，氨基释放质子，与OH-中和，使氨基酸带负电。 当溶液的pH=pI时，氨基酸以两性离子存在 当溶液的pHpI时，氨基酸溶液中正离子占优势 当溶液的pHpI时，氨基酸溶液中负离子占优势。 生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸是蛋白质的基本组成材料氨基酸是蛋白质的基本组成材料 蛋白质用强酸、强碱处理后，可以得到各种各样的氨基酸。在动植物组织中可以分离得到400多种不同的氨基酸。第一个氨基酸早在两个世纪前就已经被发现，而最后一个氨基酸在1935年才发现。直到1965年

21、才搞清楚，只有20种氨基酸才是合成蛋白质的原材料(称为Primary amino acid )。生物学氨基酸类生化产品制备技术20种种氨基酸的发现年代表氨基酸的发现年代表天冬酰氨天冬酰氨 1806 Vauquelin 天冬门芽天冬门芽甘氨酸甘氨酸 1820 Braconnot 明胶明胶亮氨酸亮氨酸 1820 Braconnot 羊毛、肌肉羊毛、肌肉酪氨酸酪氨酸 1849 Bopp 奶酪奶酪丝氨酸丝氨酸 1865 Cramer 蚕丝蚕丝谷氨酸谷氨酸 1866 Ritthausen 面筋面筋天冬氨酸天冬氨酸 1868 Ritthausen 蚕豆蚕豆苯丙氨酸苯丙氨酸 1881 Schultze 羽扇

22、豆芽羽扇豆芽丙氨酸丙氨酸 1881 Weyl 丝心蛋白丝心蛋白 赖氨酸赖氨酸 1889 Drechsel 珊瑚珊瑚精氨酸精氨酸 1895 Hedin 牛角牛角组氨酸组氨酸 1896 Kossel,Hedin 奶酪奶酪胱氨酸胱氨酸 1899 Morner 牛角牛角缬氨酸缬氨酸 1901 Fischer 奶酪奶酪脯氨酸脯氨酸 1901 Fischer 奶酪奶酪色氨酸色氨酸 1901 Hopkins 奶酪奶酪异亮氨酸异亮氨酸 1904 Erhlich 纤维蛋白纤维蛋白甲硫氨酸甲硫氨酸 1922 Mueller 奶酪奶酪苏氨酸苏氨酸 1935 McCoy et al 奶酪奶酪生物学氨基酸类生化产品制备

23、技术氨基酸的名称与符号氨基酸的名称与符号alanine丙氨酸丙氨酸AlaAarginine 精氨酸精氨酸 ArgRasparagine天冬酰氨天冬酰氨 Asn AsxNaspartic acid天冬氨酸天冬氨酸Asp AsxDcystine半胱氨酸半胱氨酸CysCglutarmine谷氨酰胺谷氨酰胺Gln GlxQglutarmic acid谷氨酸谷氨酸Glu GlxEglycine甘氨酸甘氨酸GlyGhistidine组氨酸组氨酸HisHisoleucine异亮氨酸异亮氨酸IleIleucine亮氨酸亮氨酸LeuLlysine赖氨酸赖氨酸LysKmethionine甲硫氨酸甲硫氨酸MetMp

24、henylalanine苯丙氨酸苯丙氨酸PheFproline脯氨酸脯氨酸ProPserine丝氨酸丝氨酸SerSthreonine苏氨酸苏氨酸ThrTtryptophan色氨酸色氨酸TrpWtyrosine 酪氨酸酪氨酸TyrYvaline缬氨酸缬氨酸ValV不不用用的的字字母母JUZBOXJUZBOX生物学氨基酸类生化产品制备技术二二十十种种氨氨基基酸酸的的化化学学结结构构生物学氨基酸类生化产品制备技术从从少少数数蛋蛋白白质质中中分分离离出出一一些些不不常常见见的的氨氨基基酸酸，通通常常称称为不常见蛋白质氨基酸。为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。这些氨基酸都

25、是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其其中中重重要要的的有有4-4-羟羟基基脯脯氨氨酸酸、5-5-羟羟基基赖赖氨氨酸酸、N-N-甲甲基基赖赖氨氨酸酸、和和3,5-3,5-二二碘碘酪酪氨氨酸酸等等。这这些些不不常常见见蛋蛋白白质质氨氨基酸的结构如下。基酸的结构如下。几种重要的不常见氨基酸几种重要的不常见氨基酸生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质 氨基酸的成盐反应氨基酸的成盐反应氨基酸与酸、碱都可形成盐，并可溶于水。与铜离子、银离子、汞离子形成的盐，多数不溶于水。在提取分离过程中可以利用氨基酸的成盐性质进行分离、精制。 - -氨基和氨基和 - -羧基共同参与的反应羧基共同参与

26、的反应用途用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应是多肽和蛋白质生物合成的基本反应生物学氨基酸类生化产品制备技术 氨基酸与茚三酮反应氨基酸与茚三酮反应 氨基酸与茚三酮水合物共热，被氧化成醛、氨、二氧化碳，而茚三酮水合物被还原。在碱性溶液中还原茚三酮与茚三酮和氨进一步缩合，生成一种蓝紫色化合物。 反应中产生的二氧化碳以及颜色，可用来定性定量氨基酸。脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色。生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸氨基的反应氨基酸氨基的反应 生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸羧基的反应氨基酸羧基的反应生物学氨基酸类生化产品制备技术侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质巯基（巯基（- -SHS

27、H）的性质的性质作用：作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。生物学氨基酸类生化产品制备技术侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质巯基（巯基（- -SHSH）的性质的性质作用：作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或断裂断裂。胱氨酸胱氨酸半半胱氨酸胱氨酸生物学氨基酸类生化产品制备技术侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质巯基（巯基（- -SHSH）的性质的性质作用：作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键断裂氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键断裂。磺基丙氨酸磺基丙氨酸胱氨酸胱氨酸6HCOOOH+ 6HCOOH生物学氨

28、基酸类生化产品制备技术1.米伦反应：米伦反应：酪氨酸与米伦试剂（硝酸汞溶于含有少量亚硝酸的硝酸中）反应即生成白色沉淀，加热后变成红色。含有酪氨酸的蛋白质也有此反应；2.扳口反应：扳口反应：在碱性溶液中，胍基与含有萘酚及次溴酸盐的试剂反应，生成红色物质。这对于精氨酸专一性较强、灵敏度较高的一个反应；3.Pauly反应：反应：组氨酸的咪唑基仔碱性条件下，可与重氮化的对氨基苯磺酸偶联产生红色物质。酪氨酸也有此反应；4.醛类反应：醛类反应：在硫酸存在下，色氨酸与对二甲氨基苯甲醛反应产生紫红色化合物，此反应用于鉴定色氨酸；5.铅黑反应：铅黑反应：胱氨酸和半胱氨酸被强碱破坏后，能放出硫化氢，与醋酸铅反应生

29、成黑色的硫化铅沉淀。氨基酸特殊基团的反应氨基酸特殊基团的反应生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸产品的提取、纯化及精制氨基酸产品的提取、纯化及精制氨基酸一般通过生物材料水解、发酵液及合成获得。生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸的制备氨基酸的制备1 1 化学合成法化学合成法 以某些相应化合物为原料，经氨解、水解、缩合、取代及氢化以某些相应化合物为原料，经氨解、水解、缩合、取代及氢化还原等化学反应合成氨基酸还原等化学反应合成氨基酸 由于应用化学合成法所得的氨基酸一般是外消旋体，必须经过拆分才能得到光学纯产物。故用化学合成法生产氨基酸时除考虑合成工艺条件外，还要考虑异构体的拆分与D一异构体的消旋利

30、用，三者缺一势必将影响其应用。而应用不对称合成方法进行合成，又面临成本昂贵，对于大量需求的氨基酸无实用价值，对于部分特需氨基酸则有意义，如L一多巴，己经可以工厂化手性加氢合成。生物学氨基酸类生化产品制备技术L-脯氨酸合成路线以浓硫酸为脱水剂，使以浓硫酸为脱水剂，使L-L-谷氨酸与乙醇缩合成谷氨酸与乙醇缩合成L-L-谷氨酸谷氨酸- -乙酯，后者经硼氢化钾还原即成乙酯，后者经硼氢化钾还原即成L-L-脯氨酸脯氨酸临床上用于治疗皮肤病，能促进伤口愈合，也是复方临床上用于治疗皮肤病，能促进伤口愈合，也是复方氨基酸注射液的原料。氨基酸注射液的原料。生物学氨基酸类生化产品制备技术2 2 蛋白质水解蛋白质水解

31、 以动物蛋白质为原料，经强酸水解后，得到各种氨基酸。提取法原料廉价，所需的原料种类少，且在中国大陆原料资源相当丰富。工业生产时可同时得到十多种氨基酸产品，生产规模易扩大，容易实现工业化生产，利用蛋白质为资源，进行氨基酸的工业化生产，在中国大陆己成为发展氨基酸工业的重要途径。另外，许多医药用氨基酸品种必须得依靠提取法提供。现在全世界医药用氨基酸中至少有6种尚须用提取法生产，它们分别是组氨酸、精氨酸、丝氨酸、胱氨酸、脯氨酸及酪氨酸。提取法的发展潜力很大。常用方法：常用方法：酸水解法；碱水解法；酶水解法酸水解法；碱水解法；酶水解法生物学氨基酸类生化产品制备技术水水解解氨基酸分离氨基酸分离 精制精制氨

32、基酸氨基酸蛋白质蛋白质酸酸水水解解法法碱碱水水解解法法酶酶水水解解法法溶解度法溶解度法特殊试剂吸特殊试剂吸附法附法吸附法吸附法离子交换法离子交换法结晶结晶重结晶重结晶生物学氨基酸类生化产品制备技术 酸水解酸水解 通常用6-10mol/L盐酸在110一120条件下，水解12-24h，所得水解产物即为氨基酸的混合液，可加热蒸发除去盐酸。 优点是水解彻底，氨基酸都是L一型，没有旋光异构体产生; 缺点是色氨酸几乎全部被破坏，而且水解液因色氨酸与醛基化合物水解液因色氨酸与醛基化合物作用生成的腐黑质而呈黑色，需脱色去除作用生成的腐黑质而呈黑色，需脱色去除； 另外，腐蚀设备、劳动条件差、产生大量废物。此法也

33、是目前氨基酸工业生产的主要方法之一，也可用于蛋白质的分析。生物学氨基酸类生化产品制备技术 碱水解法碱水解法 蛋白质用6mol/L NaOH煮沸6h即可完全水解得到氨基酸混合液。 优点是不破坏色氨酸; 缺点是半胱氨酸、苏氨酸、丝氨酸、精氨酸和赖氨酸等被大部分破坏;而且部分氨基酸转变为D一型，D一氨基酸的实用价值大大降低。 因此，这种方法很少用于提取氨基酸。 酶法水解酶法水解 蛋白质水解酶能水解肽键，所需的条件温和，一般在常温常压下、pH2一8下进行。任何氨基酸都不被破坏，也不发生旋光异构现象。但是此法水解不彻底，中间产物(短肽等)较多。生物学氨基酸类生化产品制备技术三种水解法的比较名称水解条件优

34、点缺点注酸水解法用610ml/L HCl(或1.82倍工业HCl或4mol/L ),在110120C下，水解1224h水解完全彻底，全部是L氨基酸，不引起氨基酸消旋作用色氨酸全被破坏；丝氨酸部分被破坏；腐蚀设备；劳动条件差；产生大量废酸工业生产常采用碱水解法用6mol/L NaOH或2mol/L ，在100C水解6h水解完全，色氨酸不被破坏，不腐蚀设备氨基酸发生消旋作用；丝氨酸、精氨酸、苏氨酸、胱氨酸等大部分被破坏一般很少采用酶水解法用胰酶或胰浆、微生物蛋白酶等，在适宜的PH、温度、一定的时间和酶浓度下水解蛋白质反应条件温和；氨基酸不被破坏；不发生消旋作用；设备简单；劳动条件较好水解不彻底；中

35、间产物多肽类较多；一般时间较长；易污染菌用于制造蛋白胨、水解蛋白、氨基酸生产比较少用生物学氨基酸类生化产品制备技术 3. 3. 发酵法发酵法 由微生物利用糖类、氨等廉价碳氮源直接生产L一氨基酸，是借助微生物具有合成自身所需各种氨基酸的能力。 氨基酸发酵法有广义和狭义之分。狭义指通过特定微生物在以碳源和氮源以及其它成分的培养基中生长，直接产生氨基酸的方法。广义者除直接发酵法外，尚包括添加前体发酵法及酶转化技术生产氨基酸。 应用发酵法生产氨基酸产量最大的是谷氨酸，其次为赖氨酸。但发酵法中菌种的选育相当麻烦，且不好控制。生产的产品单一，纯度不高，有伴生氨基酸产生。随着现代生物技术和工程技术的发展，发

36、酵生产氨基酸呈现诱人前景。生物学氨基酸类生化产品制备技术4. 酶转化法原理：酶转化法亦称为酶工程技术，实际上是在特定酶的作用下使某些化合物转化成相应氨基酸的技术。基本过程：培养产酶微生物将酶或细胞固定化并装填于反应器中加入相应底物合成特定氨基酸反应液经分离纯化成成品。特点：工艺简单、可连续操作、可长期反复使用、产物浓度高、转化率及生产效率较高、副产物少。生物学氨基酸类生化产品制备技术L-天冬氨酸转化反应生物学氨基酸类生化产品制备技术2、氨基酸分离、氨基酸分离（1）溶解度法 ：依据不同氨基酸在水中或其他溶剂中的溶解度差异而进行分离的方法。 胱氨酸/酪氨酸，酪氨酸易溶于热水。（2）特殊试剂沉淀法

37、：系采用某些有机或无机试剂与相应氨基酸形成不溶性衍生物的分离方法。 精氨酸与苯甲醛生成沉淀，盐酸去除苯甲醛（3）吸附法 ：利用吸附剂对不同氨基酸吸附力的差异进行分离的方法。 活性炭吸附苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸（4）离子交换法：利用离子交换剂对不同氨基酸吸附能力的差异进行分离的方法。生物学氨基酸类生化产品制备技术沉淀分离法沉淀分离法特殊试剂沉淀法、等电点沉淀法和有机溶剂沉淀法。特殊试剂沉淀法、等电点沉淀法和有机溶剂沉淀法。 特殊试剂沉淀法特殊试剂沉淀法是最早应用于混合氨基酸分离的方法之一。某些氨基酸可以与一些有机化合物或无机化合物结合，形成结晶性衍生物沉淀，达到与其它氨基酸分离的目的，但是，特殊

38、沉淀法的沉淀剂回收困难，排放废液中参杂有沉淀剂，加重了污染，残留在氨基酸产品中的沉淀剂还会影响纯度。精氨酸与苯甲醛在碱性和低温条件下,可缩合成溶解度很小的苯亚甲基精氨酸,将沉淀用盐酸水解除去苯甲醛,即可得精氨酸盐酸盐；亮氨酸与邻- 二甲苯- 4 - 磺酸反应,生成亮氨酸的磺酸盐,后者与氨水反应,得到亮氨酸。组氨酸与氯化汞作用,生成组氨酸汞盐的沉淀,再经硫化氢的处理就可得组氨酸生物学氨基酸类生化产品制备技术 亮氨酸与邻- 二甲苯- 4 - 磺酸反应,生成亮氨酸的磺酸盐,后者与氨水反应,得到亮氨酸。发酵液酸化液酸化过滤滤液水解脱色液脱色液脱色氨解液亮氨酸磺酸复盐pH2.580oC,20min邻-

39、二甲苯- 4 - 磺酸氨解80oC,60min过滤亮氨酸粗品亮氨酸溶液活性炭脱色常温下结晶减压浓缩浓缩液亮氨酸结晶亮氨酸精品干燥80oC,3h生物学氨基酸类生化产品制备技术 等电点沉淀法等电点沉淀法是根据氨基酸的等电点不同，在等电点时，氨基酸分子的净电荷为零，有利于氨基酸分子的彼此吸引而形成结晶体沉淀下来。 沉淀法具有简单、方便、经济和浓缩倍数高的优点，广泛应沉淀法具有简单、方便、经济和浓缩倍数高的优点，广泛应用于氨基酸工业提取中。用于氨基酸工业提取中。 目前较成熟的工艺有目前较成熟的工艺有: :苯甲醛缩合提取精氨酸苯甲醛缩合提取精氨酸; ;邻一二甲苯一邻一二甲苯一4 4一磺酸沉淀提取亮氨酸一

40、磺酸沉淀提取亮氨酸; ;氯化汞沉淀提取组氨酸氯化汞沉淀提取组氨酸; ;从生产半胱氨酸从生产半胱氨酸的废母液中回收胱氨酸的废母液中回收胱氨酸; ;此外目前国内味精厂也都采用等电点沉此外目前国内味精厂也都采用等电点沉淀法提取谷氨酸。淀法提取谷氨酸。 有机溶剂沉淀法有机溶剂沉淀法是利用某种有机溶剂使需要提取的物质在溶液中的溶解度降低而形成沉淀。生物学氨基酸类生化产品制备技术 离子交换法离子交换法 利用离子交换树脂对不同的氨基酸吸附能力的差异对氨基酸合物进行分组或实现单一成分的分离。离子交换法是氨基酸工业中应用最广泛的分离与纯化方法之一。 氨基酸是一种两性电解质，在酸溶液中，氨基酸以阳离子状态存在，因

41、而能被阳离子交换树脂交换吸附;在碱性溶液中，氨基酸能以阴离子的状态存在，因而能被阴离子交换树脂吸附。根据氨基酸分子中既有氨基又有羧基的两性电离特性，分子中侧链基团(R)的性质和等电点的范围，调节氨基酸混合液的PH值，选择恰当的离子交换树脂，配合相应的交换基团，可以从混合氨基酸中分离出酸性、碱性和中性氨基酸。生物学氨基酸类生化产品制备技术 缺点：缺点：由于离子交换法分离混合氨基酸仅仅是利用各种氨基酸之间等电点的差异，因此只有当欲被分离的混合氨基酸之间的等电点相差较大时才能较好地分开，对于等电点相近的混合氨基酸只能部分得以分开或根本就难以分离; 氨基酸离子在树脂中的扩散速度较慢，因此一方面要求料液

42、的流速较低。另一方面对于氨基酸浓度较高的料液在上离子交换柱前还要进行稀释，这就必然导致所需的设备太大; 此外，离子交换法由于本身的生产原理决定了生产过程难以连续化。 正是这些缺点，离子交换法用于混合氨基酸的分离并没有在大规模的生产中推广。生物学氨基酸类生化产品制备技术生物学氨基酸类生化产品制备技术膜分离法膜分离法 膜过滤法可以实现混合溶液的分离是因为在膜和溶液的界面处存在以下机理: 亲水性等原因所引起的选择性透过; 筛分效应- 待分离物质分子的直径大于膜孔的直径,将被截留, 反之则透过; 电荷效应(Donnan 效应) - 若膜表面带与待分离物质同种电荷, 则会产生静电排斥作用,反之则会产生吸

43、引作用。 国外膜分离工艺已应用于乳制品工业。采用反渗透浓缩乳清，使用超滤法从乳清中制备浓缩蛋白质，使用微米膜分离乳清中的蛋白质，去除脱脂乳中的细菌，使用纳滤膜去除乳清中的矿物质。近些年，又开始研究膜过滤分离蛋白质、肽和氨基酸的可行性。在人体的新陈代谢过程中存在大量生物膜渗透现象。研究氨基酸的膜分离不仅可以找出有效的生物分离技术，而且有助于加深对这些新陈代谢过程的了解。生物学氨基酸类生化产品制备技术萃取法（反应萃取法）萃取法（反应萃取法）氨基酸不溶于普通有机溶剂,因此采用通常的溶剂萃取法不能奏效,必须采用反应萃取法,即选择适当的反应萃取剂,其解离出来的离子与氨基酸解离出来的离子发生反应,生成可以

44、溶于有机相的萃取配合物,从而使氨基酸从水相进入有机相。 近年来,采用溶剂萃取法分离氨基酸的研究报道很多,但大多是提出了专利申请,或处于研究阶段,未见工业报道。要实现工业化,至少要先解决两个问题: 其一是萃取过程中乳化的问题。 其二是低毒萃取剂的选择和萃取剂残留物对于产品质量的影响。萃取法用于处理发酵液,也取决于新方法在收率上与原来的方法相比较能够获得多大的经济效益。生物学氨基酸类生化产品制备技术3、氨基酸精制、氨基酸精制 结晶结晶 发酵液和提取液采用上述方法进行初步的分离提取之后,要得到具有一定粒度分布和晶体形状的成品还必须对其进行浓缩结晶和重结晶。这也是决定最终产品质量的关键。医药用输液氨基

45、酸必须具有较高的纯度,这就要求结晶产品具有较大的粒度,以便于与母液分离;较小的晶体也易于形成聚结体,夹杂母液,降低产品的纯度。电泳电泳 电泳是指带电质点在电场中向与本身所带电荷相反的电极移动的现象。由于不同氨基酸具有不同的等电点，在一定pH条件下，不同氨基酸就带有不同性质的电荷，从而在外电场的作用下被分离开。 电泳的方向和速度主要取决于所带电荷性质、数目及相对分子质量的大小。生物学氨基酸类生化产品制备技术举例：氨基酸产品的制备举例举例：氨基酸产品的制备举例1.胱氨酸的制备；胱氨酸的制备；2.甘氨酸铁的制备；甘氨酸铁的制备；3.从木槿叶中复合氨基酸的提取从木槿叶中复合氨基酸的提取4.4.色氨酸提

46、取工艺的研究色氨酸提取工艺的研究5.发酵法提取赖氨酸发酵法提取赖氨酸生物学氨基酸类生化产品制备技术举例：胱氨酸的制备举例：胱氨酸的制备胱氨酸的概念胱氨酸的概念 分子式C6H12N2O4S2，分子量240.30，学名双巯丙氨酸。在蛋白质中常以半胱氨酸残基分布在肽键中，再以其组成-S-S-桥键的胱氨酸残基形式将肽键交联起来。 白色晶体或结晶粉末。是蛋白质中主要含有二硫键的氨基酸。溶于水，不溶于乙醇。等电点5.05，有三种异构体，熔点：左旋体258261（分解），右旋体247249（分解），消旋体为260（分解）。-OOCCHNH3+CH2SSCH2NH3+CH-OOC生物学氨基酸类生化产品制备技术

47、胱氨酸用途胱氨酸用途 胱氨酸系由2个半胱氨酸所组成，而半胱氨酸是人体内一种“非必须氨基酸”，是合成蛋白质的基础。由于半胱氨酸含巯基基团，所以它是氨基酸类物质中为数不多的少数几种具有解毒功效的天然氨基酸。 半胱氨酸可与谷氨酸、甘氨酸等氨基酸一起组成谷胱甘肽，谷胱甘肽是一种重要的天然解毒剂，在人体内能清除掉重金属、有害化学物质与吸入体内的香烟中的尼古丁等有害气体，使人体不受有毒有害物质的侵害。生物学氨基酸类生化产品制备技术 半胱氨酸还能加强细胞膜的坚牢度，防止香烟烟气进入（如肺泡细胞里）以及酒精分子等有害物质进入肝细胞内； 中和掉肝脏内的乙醇氧化后产生的乙醛等有害化学物质以及药物分子等代谢物；抗体

48、内产生的自由基等； 激活白细胞活性，促进手术或烧伤后皮肤创面的愈合，防止致癌物引起细胞癌变以及其他各种有益生理作用。 半胱氨酸新发现的另一重要作用是防止肝纤维化（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总数已达惊人的数千万人之众，仅美国即有1000万人患有肝纤维化。半胱氨酸衍生物之一“N-乙酰半胱氨酸”已被开发成抗肝硬化新药，并已在欧美等多个国家上市。 生物学氨基酸类生化产品制备技术 对半胱氨酸的研究愈深入，就发现其生理作用越多。半胱氨酸可谓是一种最佳天然抗病强身氨基酸而非单纯营养性氨基酸可比。可以肯定，随着医学研究的深入，今后还会陆续发现半胱氨酸的更多潜在保健用途。而正是由于半

49、胱氨酸具有多种全新医疗保健新用途，因此半胱氨酸已成为国际市场上最热门的畅销氨基酸原料药产品之一，其风头甚至盖过其他氨基酸产品。生物学氨基酸类生化产品制备技术我国拥有原料生产优势我国拥有原料生产优势 半胱氨酸的生产原料主要是人发渣和猪毛，而我国是世界第一人口大国，每年仅理发后产生的人发渣即是一个巨大的胱氨酸潜在资源，再加上生猪屠宰后剩下的猪毛也是一大胱氨酸提取原料，为我国成为胱氨酸原料生产大国奠定了基础。其次，胱氨酸的提取工艺（盐酸水解法）相对来说比较简单，非常容易上马，因此，在此后几十年里，以人发、猪毛为主要原料的胱氨酸生产线在全国各地迅速开花。到上世纪70年代末，我国已形成年产5000吨工业

50、级胱氨酸的生产能力；至90年代末，我国胱氨酸出口量已占国际市场需求量的80，平均年出口胱氨酸数量始终保持在3000吨左右。 生物学氨基酸类生化产品制备技术 我国又开发出利用鸡、鸭毛和猪蹄甲壳等下脚料提取胱氨酸的新工艺，从而大大拓展了胱氨酸原料的来源。因此，迄今为止，日本、美国等仍在进口我国提取法生产的胱氨酸原料药，现在我国仍为世界胱氨酸第一产销大国。生物学氨基酸类生化产品制备技术（一）原料与试剂废杂毛、盐酸、氢氧化钠、醋酸、醋酸钠、氨水、硫酸铜、硝酸、硝酸银、硫化氢、硫氰酸铵、亚硫酸钠、碘化钾、活性炭、骨炭份、硫酸甲醛溶液、溴液。（二）提取工艺 1. 工艺流程废杂毛清洗废杂毛清洗水解 滤液滤液

51、（弃去）沉淀物提纯上清液（回收氨基酸）滤渣（弃去）中和精制沉淀（粗品）滤液（弃去）结晶干燥成品生物学氨基酸类生化产品制备技术2. 操作步骤（1）清洗：出去废杂毛内混杂的泥沙、石块、草木、铁杂物等，用60oC左右的热水，加入少量洗涤剂，搅拌洗涤4-6分钟，洗去吸附在杂毛上的油脂，然后捞出，再用清水冲洗干净，滤干，放在通风处晾干或烘干备用。（2）水解：按废杂毛的量，先量取2倍30%30%的工业盐酸的工业盐酸，加入到玻璃钢或搪瓷罐中，通蒸汽蒸汽加热到70-80oC，立即投入到已清洗晒干的废杂毛适量，继续加热，间隔搅拌，使温度均匀，升温到100oC开始记温，每隔0.5h记温一次，在1-1.5h内升温至

52、110oC（罐温），以后继续维持罐压14.7kPa,水解水解1313小时小时左右（用玻璃钢盘管加热，水解时间可以缩短至6-7h），水解期间要有回流装置回流装置，保证水解酸度，使水解更完全，水解时间可从水解罐内溶液温度达100oC时计算。 水解完全后，停止回流，立即趁热过滤趁热过滤，这时过滤很困难，应先用玻璃布抽滤出去大的黑腐质黑腐质，然后再用双层纱布过滤，将滤液移到中和锅或缸中，滤液用1：10盐酸冲洗2-3次，冲洗液一并倒入中和锅或缸内，准备中和。生物学氨基酸类生化产品制备技术（3）中和：将过滤好的滤液趁热在搅拌下加入浓度30-40%的氢氧化钠溶液，当中和到pH值达值达4时，停止加碱液时，停止

53、加碱液，然后，改用醋酸钠饱和溶液醋酸钠饱和溶液中和到pH值为4.8左右，停止搅拌，静置10-12小时。用涤纶布过滤沉淀物，甩干（滤液可回收谷氨酸或制备化学酱油），即得粗品。中和温度要保持在50oC左右，而且要保持在半小时内完成。（4）提纯：称取适量的胱氨酸粗品，加入粗品量13-14%的工业盐酸，搅拌30分钟，等粗品完成溶解后，再加入糖用活性炭粉糖用活性炭粉（按照每100kg粗品加4-5kg活性炭粉投料），加热到90-98oC，此温度下恒温搅拌2-3h，然后过滤脱色液（回收活性炭粉，再生后可重用），滤液加热到80-85oC，搅拌下加入30%氢氧化钠溶液，调节pH值至4.8时，停止加碱液，静置，使

54、结晶沉淀完全，虹吸上清液，底部沉淀滤干后可离心甩干或直接吊包吊干，即得灰白色的提纯胱氨酸粗品。生物学氨基酸类生化产品制备技术（5）精制、干燥：称取适量胱氨酸粗品，加入5倍量的1：12的盐酸，加热到40oC，加入5%骨炭粉骨炭粉，升温到60oC，保温搅拌1h。然后用布氏漏斗过滤，滤液再经过3号垂溶漏斗过滤，滤液应为无色透明，如仍带色，再进行脱色处理。 将溶液移入搪瓷缸中，搅拌下，加入10%氨水调节溶液pH值至4.8，静置5-6d，即有胱氨酸精品析出，过滤出结晶，用无离子水洗至无氯离子，用吊布吊干后放入搪瓷盘中在烘箱内烘干，即得产品。（四）产品的规格和含量的确定1.规格：外观、熔点、比旋光度、干燥

55、失重、澄明度、氯化物测定、 残渣测定、重金属检测、铁盐检验等。2. 含量：化学滴定法生物学氨基酸类生化产品制备技术工艺说明工艺说明水解终点的确定:加入10%氢氧化钠溶液2mL，在滴加硫酸铜溶液几滴，摇匀后，如仍有明显的天蓝色表明水解完全。 酸度的控制:操作过程中，调节pH值至4.8左右时，一定要调节好，不然会出现结晶不易析出的现象；温度的控制：水解温度多控制在110oC,中和脱色控制在85-90oC，以防酪氨酸析出。注意铁离子影响：注意铁离子影响：氨水中和要先浓后稀，先快后慢，若产品中铁含量过高，脱色前，加入适量的EDTA除去。如何提高产率：控制好水解、中和及过滤等步骤。注意综合利用：注意综合

56、利用：除产品外，还含有一定数量的精氨酸、谷氨酸、亮氨酸、天门冬氨酸等，可综合利用。生物学氨基酸类生化产品制备技术举例举例2. 甘氨酸铁的制备甘氨酸铁的制备背景介绍背景介绍 与人体营养有关的金属矿物元素，主要包括铁、锌、钙、铜、锰等。它们在人体中含量虽然不高，但有着极其重要的生理作用，参与人体几乎所有的代谢过程。常规膳食或饲料一般满足不了人和动物体对微量元素的需要，必须额外添加或强化。而金属元素氨基酸螯合物作为新一代矿物营养强化剂，有着广泛的应用前景。金属元素的吸收途径金属元素的吸收途径 金属矿物元素主要有Ca、Fe、Cu、Mn、Zn、Co等。这些矿物元素矿物元素吸收途径主要有以下两种： （1）

57、离子吸收模式； （2）金属离子螯合物吸收模式生物学氨基酸类生化产品制备技术（1 1）离子吸收模式）离子吸收模式（1）金属离子化；（2）阳离子和粘膜细胞表面的蛋白质络合；（3）结合离子主要利用矿物质泵主动转运透过膜，同时也可能有少 量扩散；（4）进入粘膜细胞，完整的蛋白质复合物受到pH变化的影响而释放 出离子；（5）阳离子和位于末端网状组织的储藏肽重新络合；（6）离子迁移至底膜；（7）原生质中pH变化导致金属离子从储藏肽中释放并还原；（8）离子被位于底膜的外围蛋白再次结合；生物学氨基酸类生化产品制备技术（2 2）金属离子螯合物吸收模式）金属离子螯合物吸收模式 完整吸收假说：金属氨基酸螯合物及其蛋

58、白盐并非通过离子吸收模式，而是利用氨基酸或小肽的吸收机制被完整吸收。其核心是金属离子以共价键和离子键与氨基酸配位体键合，被保护在螯合物的核心，并且金属螯合物以整体的形式穿过粘膜细胞膜，被吸收进入粘膜后金属螯合物.完全或部分水解为氨基酸和离子，离子在细胞内与储藏的小肽螯合由离子途径进入血液。 以上吸收模式表明，以上吸收模式表明，氨基酸螯合物要优于无机盐。氨基酸金属离子螯合物通过氨基酸或小肽的吸收途径进入肠细胞；而无机盐金属离子通过离子吸收途径，常会遇到的杂质离子干扰，虽然它们的最终吸收都是通过离子吸收途径，吸收速度和效率低于氨基酸螯合物。 生物学氨基酸类生化产品制备技术 氨基酸螯合物的应用氨基酸

59、螯合物的应用营养强化面粉、母乳化奶粉等新一代矿物营养强化剂复合甘氨酸铁的合成复合甘氨酸铁的合成1.1.实验材料实验材料 蛋氨酸；甘氨酸；硫酸亚铁；氧化锌；氧化钙；硫酸铜；氯化锰；维生素C；工业酒精。生物学氨基酸类生化产品制备技术复合甘氨酸铁的合成工艺甘氨酸螯合铁的合成工艺生物学氨基酸类生化产品制备技术（1）称取45 g的甘氨酸，用150 mL去离子水溶解在三颈烧瓶中，水 浴加热至50恒温。（2）待甘氨酸完全溶解后，加入抗氧化剂（维生素抗氧化剂（维生素C C），同时充氮 气使三颈瓶中溶液处于无氧状态无氧状态。（3）加入9.76 g氯化亚铁，用40氢氧化钠溶液调pH至5.5，反应 15 min后，

60、所得反应液用乙醇乙醇处理得到沉淀，再用乙醇洗涤沉 淀数次。（4）向已达到水溶性良好要求的甘氨酸螯合铁中加适量水溶解，再 按照1:1(w:w)加入麦芽糊精、1.25%的抗氧化剂，在均质压力 为30 MPa条件下均质两次，再喷雾干燥得到产品。 氨基酸含量的测定 凯式定氮法测定。 制备步骤：生物学氨基酸类生化产品制备技术铁含量测定：邻菲啰啉比色法铁含量测定：邻菲啰啉比色法甘氨酸螯合铁中铁含量的测定：1总铁含量测定：准确称取0.05g左右的样品置于100 mL烧杯中，加入2 mL浓盐酸，待样品完全溶解后，用去离子水定容至100 mL容量瓶中。2亚铁含量测定：准确称取0.05 g左右的样品置于100 m

61、L烧杯中，加入2 mL浓盐酸，待样品完全溶解后，用蒸馏水定容至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%硫氰酸钾溶液，混匀。再加入30 mL无水乙醚，振摇提取由三价铁形成的硫氰酸铁，反复数次，直至乙醚层无色，除去乙醚层。余下的水层转入100 mL容量瓶中，定容。 样品测定：样品测定：标准曲线法生物学氨基酸类生化产品制备技术从木槿叶中复合氨基酸的提取从木槿叶中复合氨基酸的提取背景 木槿叶中含有丰富的蛋白质和游离态氨基酸，蛋白质可通过酸、碱和酶等方法，使肽链断裂，然后水解成氨基酸。试剂及原料木槿叶；氢氧化钠；盐酸；无水乙醇；活性炭；

62、生物学氨基酸类生化产品制备技术提取分离流程提取分离流程木槿叶烘干、粉碎水解浓盐酸 滤液减压浓缩抽滤滤渣（弃去）活性炭乙醇脱色离子交换柱干燥结晶减压浓缩减压浓缩氨基酸晶体生物学氨基酸类生化产品制备技术具体步骤具体步骤（1）采摘新鲜木槿叶，风干，80下烘箱中烘干到恒重烘干到恒重，研磨成粉并通过2目筛目筛即为原料，于干燥的广口瓶中保存备用。（2）称取5g粉末原料，放在250ml的烧瓶中，加入一定浓度盐酸浓度盐酸，一定温度下加热回流数小时回流数小时，水解完全后，抽滤，滤液减压蒸馏数次赶酸后赶酸后，加入活性炭脱色活性炭脱色，80一90oC加热30min，趁热过滤趁热过滤。（3）脱色滤液减压浓缩后加入2倍

63、量体积的无水乙醇无水乙醇，沉淀去除水溶性的糖类和蛋白质，取清液，减压浓缩回收乙醇，通过732阳离子阳离子交换柱交换柱，收集洗脱液，减压浓缩至有晶体析出时减压浓缩至有晶体析出时放入冰箱中过夜，析出晶体，倾出上层清液继续将其浓缩，析出晶体，合并两次晶体。生物学氨基酸类生化产品制备技术氨基酸的测定方法氨基酸的测定方法 选用茚三酮分光光度法测定提取液中的氨基酸，因提取的是混合氨基酸，茚三酮对各种氨基酸都有显色作用，颜明显，灵敏度高，检测方式简便快捷，稳定性好。（4）用水溶解晶体，调节调节pH为3左右，加入少量活性炭，充分搅拌后过滤，浓缩滤液至有晶体生成后，加入无水乙醇，放入冰箱中过夜，析出氨基酸晶体，

64、再将其用无水乙醇洗涤干净，于烘箱里50烘干可得氨基酸晶体。生物学氨基酸类生化产品制备技术色氨酸提取工艺的研究 色氨酸是人和动物生命活动中八科，必需氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要作用。 色氨酸作为必需氨基酸在输液、健康食品、饲料添加剂等方面日益广泛，随着蛋氨酸、赖氨酸的大量应用，价格一直较高的色氨酸更希望有廉价高效的生产及提取方法，以便招进色氨酸的应用。因此，研究色氨酸的提取方法是很有实用价值。生物学氨基酸类生化产品制备技术色氨酸的性质 色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，呈白色或略带黄色的叶片状结晶或粉末，无臭或微臭，有甜味，溶于热吡啶，微溶于乙醇，不溶于氯仿，乙醚。在碱

65、液中较稳定，但存在其它氨基酸或糖类时则易分解。迅速加热时于210度发黄，290 度熔解(分解)。水中溶解度为1.14%(25C)，等电点5.89。生物学氨基酸类生化产品制备技术色氨酸提取工艺原则 色氨酸的分离提纯，主要是应用它的物理化学性质，如两性电解质的特性，色氨酸的溶解度，分子大小，分配系数及于吸附剂吸附特性等，基于这些特性分离。 色氨酸提取分离原则: 提取收率高、产品纯度高;同时满足:工艺简单，操作方便，劳动强度小，使用的原材料、药品廉价，来源容易，另外还要从减少环境污染等方面综合考虑。生物学氨基酸类生化产品制备技术色氨酸精制工艺原则活性炭脱色生物学氨基酸类生化产品制备技术定量测量标准曲

66、线法定性测量茚三酮法DAB溶液：准确称取对二甲基苯甲醛0.85g溶于25mL的9M的硫酸 溶液中。生物学氨基酸类生化产品制备技术色氨酸提取工艺预处理发酵液除蛋白 取100mL发酵液，用草酸调PH至8.0，加入100ppm的阴离子聚丙烯酰胺，常温静置30min，过滤，再用水洗，得滤液100mL，并用DAB法测定色氨酸的含量。 发酵法生产色氨酸是一个很复杂的生物化学反应过程。整个发酵液呈深黄色浆状，表面有少许泡沫。pH一般为6-7之间。在该发酵液中主要成分有培养基的残留物、代谢物和菌体。 其主要成分如下:(1) L-色氨酸; (2) 含有大量残糖、色素; (3) 大量菌体、蛋白质等固形物; (4)

67、 大量无机盐离子如:Ca2+、Mg2+、NH4+、Na+、K+、SO4一等; (5) 微量副产物如：氨基酸和其它杂质氨基酸; (6) 核苷酸及其降解产物;生物学氨基酸类生化产品制备技术色氨酸提取工艺富集 将前处理好的色氨酸通过装有003x7的强酸型阳离子树脂的树脂床，分离色氨酸，然后用纯水洗柱，洗除杂质，再用0.025M-2M的氨水梯度洗脱，收集其中洗脱液250mL，以DAB法测定色氨酸含量。浓缩结晶 将上述洗脱液减压浓缩至20mL，加入一定量乙醇，使最终乙醇浓度达30%左右，低温放置24h，得到色氨酸粗品。生物学氨基酸类生化产品制备技术色氨酸提取工艺精制溶解 将得到的色氨酸粗品溶于80mL6

68、0%的热乙醇溶液中，充分溶解测色氨酸含量。色氨酸溶液的脱色 将溶解液与活性炭混合，过夜固液分离，得到色氨酸液体100mL。溶解液的精制 将100mL色氨酸溶解液减压浓缩、结晶得白色粉片状结晶物，烘干得L一色氨酸精制品。生物学氨基酸类生化产品制备技术发酵法提取赖氨酸赖氨酸是8种必需氨基酸之一，是衡量食物营养价值的重要指标之一，特别是在儿童发育期、病后恢复期、妊娠授乳期，对赖氨酸的需求量更高，主要用作儿童、恢复期病人的营养剂。赖氨酸是一种重要的食品强化剂，它有一个有趣的性质，即与葡萄糖共热时能产生诱人食欲的面包香味。赖氨酸能提高血脑屏障通透性，有助于药物进入脑细胞内，是治疗脑病的辅助药物。赖氨酸抗

69、坏血酸盐能促进食欲赖氨酸氯化钙合剂了治疗各种缺钙症赖氨酸铝盐可治疗胃溃疡赖氨酸乳清酸盐为护肝药物，适用于各种肝炎、肝硬化和高血氨症等。生物学氨基酸类生化产品制备技术L-赖氨酸结构与性质结构与性质 L-赖赖氨氨酸酸存存在在于于所所有有蛋蛋白白质质中中，为为人人体体必必需需氨氨基基酸酸之之一一，化化学学名名称称为为2、6-二氨基己酸，分子式为二氨基己酸，分子式为易溶于水易溶于水几乎不溶于乙醇和乙醚几乎不溶于乙醇和乙醚pIpI为为10.5610.56。生物学氨基酸类生化产品制备技术解除自身代谢调节p高丝氨酸缺陷型p抗赖氨酸结构类似物（AECR）p 抗苏氨酸结构类似物（AHVR）天冬氨酸激酶（天冬氨酸

70、激酶（AK)生物学氨基酸类生化产品制备技术L-赖氨酸工艺路线生物学氨基酸类生化产品制备技术L-赖氨酸工艺过程工艺过程（1）菌种培养：菌种为北京棒状杆菌高丝氨酸缺陷型AS1.563，先进行斜面培养、然后一级种子培养、二级种子培养，逐级放大。（2）灭菌发酵：培养基经灭菌，按10%接种量接种，通气量1:0.6（V/V） 30发酵42-51小时，搅拌速度为180转/分钟。（3）发酵液处理 发酵液中加入絮凝剂絮凝后过滤除菌体，也可用高速离心液固分离设备直接分离出菌体，回收的菌体可进一步加工利用，澄清的滤液用盐酸调节PH4.0后待用。生物学氨基酸类生化产品制备技术（5）离交：经732树脂交换（三柱串联）

71、为提高床层利用率，实际离交换过程一般采用多柱串联操作。 赖氨酸的离子交换提取一般用铵型732树脂，树脂的处理过程为：732阳离子树脂水洗 1mol/L的NaoH处理后水洗至PH8.01mol/LHCL处理后水洗至PH6.01mol/L氨水处理后水洗至PH8.0铵型树脂待用。 水洗后，用2-3mol/L浓度的氨水洗脱，洗脱高峰赖氨酸含量可达6-8%，如用高浓度氨水（15-20%）洗脱，洗脱高峰赖氨酸浓度可达15-16%。（6）浓缩结晶：减压浓缩、结晶。（7）精制：用水溶解，活性炭脱色，5放置结晶，80 烘干。生物学氨基酸类生化产品制备技术L-赖氨酸工艺讨论工艺讨论首先，必须防止产生菌在发酵培养中

72、的回复突变。首先，必须防止产生菌在发酵培养中的回复突变。其次要控制好通气、其次要控制好通气、pH、温度等发酵条件。、温度等发酵条件。 糖浓度在糖浓度在5-7%5-7%左右，如超过左右，如超过12%12%，赖氨酸生成显著受到影响；，赖氨酸生成显著受到影响； pHpH控制在控制在4.5-7.54.5-7.5，以氨水调节；，以氨水调节； 氧的控制也很重要，供氧不足，细胞膜构造引起变化，磷脂含量增加，氧的控制也很重要，供氧不足，细胞膜构造引起变化，磷脂含量增加，赖氨酸排出能力降低；赖氨酸排出能力降低； 温度控制在温度控制在3030。生物学氨基酸类生化产品制备技术思考题思考题1、氨基酸产品可以有几种形式，并举出其主要应用领域。2、氨基酸的主要物理性质，蛋白质氨基酸的有多少种，其主要特点是什么？3、茚三酮显色法的用途，其测试原理是什么？4、氨基酸法的常用制备、分离及精制的方法主要有哪些？5、蛋白质水解法制备氨基酸的方法主要有哪些，其各自的优缺点有哪些？6、氨基酸为什么可以用离子交换法进行分离，其分离原理是什么？7、如何判断氨基酸是否完全水解，试举出一种方法？8、胱氨酸的提取分离原理和方法 ？生物学氨基酸类生化产品制备技术谢谢 谢谢生物学氨基酸类生化产品制备技术