1、氨基酸类药物氨基酸类药物序序 言言 氨基酸是构成蛋白质的基本骨架，生物体氨基酸是构成蛋白质的基本骨架，生物体中众多蛋白质的生物功能都与构成蛋白质中众多蛋白质的生物功能都与构成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列序列有密切关的氨基酸种类、数量、排列序列有密切关系，对于人体和动物维持机体的蛋白质动系，对于人体和动物维持机体的蛋白质动态平衡有着重要的作用，故氨基酸的生产态平衡有着重要的作用，故氨基酸的生产和应用早就受到了人们的重视。和应用早就受到了人们的重视。18201820，用，用水解蛋白质获得了氨基酸水解蛋白质获得了氨基酸 18501850年在实验室内用化学合成法合成了氨年在实验室内用化学合成法合成了
2、氨基酸。基酸。19561956年用微生物直接发酵糖类生产谷氨酸年用微生物直接发酵糖类生产谷氨酸获得成功，并运用到工业化大规模生产，获得成功，并运用到工业化大规模生产，并认为是现代发酵工业的重大突破。并认为是现代发酵工业的重大突破。目前全世界氨基酸每年的产量为目前全世界氨基酸每年的产量为100100万万t t，耐需求总，耐需求总量是量是800800万万t t，其中蛋氨酸，其中蛋氨酸2525万万t t，赖氨酸，赖氨酸5050万万t t；中国氨基酸的需求总量为中国氨基酸的需求总量为10101515万万t t（实际产量为（实际产量为3 3万万t t），其中蛋氨酸），其中蛋氨酸5 5万万t t，赖氨酸，
3、赖氨酸6.46.4万万t t。从组成上看，中国自从组成上看，中国自2020世纪世纪6060年代起，年代起，食品工业食品工业的的氨基酸用量占氨基酸用量占61%61%，饮料工业饮料工业的氨基酸用量占的氨基酸用量占30%30%，医药、日用化工、农业、冶金、环保、轻工、生物医药、日用化工、农业、冶金、环保、轻工、生物工程技术等方面占用的比例逐年增加。工程技术等方面占用的比例逐年增加。第一节第一节 概述概述一、氨基酸的组成与结构一、氨基酸的组成与结构 氨基酸是构成机体蛋白质的氨基酸是构成机体蛋白质的基本单位基本单位，且构成生物体蛋白质的氨基酸都是且构成生物体蛋白质的氨基酸都是-氨基氨基酸酸，除，除甘氨酸
4、甘氨酸外，外，-碳原子均为不对称碳碳原子均为不对称碳原子，具有原子，具有立体异构现象立体异构现象，均是，均是L-L-型氨基型氨基酸。酸。二、氨基酸的命名与分类二、氨基酸的命名与分类:1.1.氨基酸的命名氨基酸的命名 氨基酸的化学名称是根据有机化学的标氨基酸的化学名称是根据有机化学的标准命名法命名的准命名法命名的.氨基的位置有氨基的位置有之分之分(氨基的位置与氨基的位置与-OH)-OH)2.2.氨基酸的分类氨基酸的分类（1 1）蛋白氨基酸）蛋白氨基酸-多结合状态多结合状态（2 2）非蛋白氨基酸）非蛋白氨基酸-多游离存在多游离存在（3 3）衍生氨基酸）衍生氨基酸从人体营养的角度从人体营养的角度,从
5、氨基酸对人体生理的重要性和从氨基酸对人体生理的重要性和人体能否合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸人体能否合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸方法方法(1)(1)根据氨基酸在根据氨基酸在pH=5.0pH=5.0溶液中的带电情况分为溶液中的带电情况分为:酸酸性性,碱性和中性氨基酸碱性和中性氨基酸.如谷氨酸如谷氨酸,天冬氨酸为酸性氨基酸天冬氨酸为酸性氨基酸:精氨酸精氨酸,赖氨酸赖氨酸,组氨酸为碱性氨基酸等组氨酸为碱性氨基酸等(2)(2)根据氨基酸侧链的化学结构根据氨基酸侧链的化学结构,可将氨基酸分为可将氨基酸分为:脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸,芳香族氨基酸芳香族氨基酸,杂环族氨基酸和亚杂环族氨基酸和亚氨基酸四
6、大类氨基酸四大类(3)(3)按氨基酸侧链基团的极性分为极性氨基酸和非极按氨基酸侧链基团的极性分为极性氨基酸和非极性氨基酸性氨基酸20种常见氨基酸：种常见氨基酸：结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点 甘氨酸甘氨酸 Gly 5.97丙氨酸丙氨酸 Ala 6.00*颉氨酸颉氨酸 Val 5.96*异亮氨酸异亮氨酸 Ile 5.98I、中性、中性NH2CHCOOHNH2CH(H3C)2HCCOOHNH2CHC2H5HCCOOHCH3NH2CH2COOHCH3 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点*亮氨酸亮氨酸 Leu 6.02*苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe 5.48半胱氨酸半胱氨酸 Cys 5
7、.07*苏氨酸苏氨酸 Thr 5.6NH2CH COOH(H3C)2HCH2CNH2CH COOHC6H5H2CNH2CH COOHHSH2CNH2CH COOHH3CHCOH谷酰胺谷酰胺 Gln 5.56 天冬酰胺天冬酰胺 Asn 5.07 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点*蛋氨酸蛋氨酸 Met 5.74丝氨酸丝氨酸 Ser 5.68OH2NC(CH2)2CHCOOHNH2OH2NC CH2CHCOOHNH2CH3S(CH2)2CHCOOHNH2HOCH2CHCOOHNH2 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点脯氨酸脯氨酸 pro 6.30酪氨酸酪氨酸 Tyr 5.66 *色
8、氨酸色氨酸 Trp 5.89 天冬氨酸天冬氨酸 Asp 2.77II 酸性酸性NHCOOHCH2CHHOCOOHNH2NHCH2CH COOHNH2HOOC CH2CH COOHNH2 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点谷氨酸谷氨酸 Glu 3.22III 碱性碱性*赖氨酸赖氨酸 Lys 9.74精氨酸精氨酸 Arg 10.76组氨酸组氨酸 His 7.59(*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）HOOC(CH2)2CH COOHNH2H2N(CH2)4CH COOHNH2C-NH(CH2)3CH COOHNH2H2NNHNH
9、NCH2CHNH2COOH-氨基酸分子的手性氨基酸分子的手性“反应停反应停”事件事件 20世纪五六十年代，欧洲出现畸形儿事件，畸形世纪五六十年代，欧洲出现畸形儿事件，畸形婴儿没有臂和腿，手和脚直接连在身体上，很像婴儿没有臂和腿，手和脚直接连在身体上，很像海豹的肢体，故称为海豹的肢体，故称为“海豹肢畸形儿海豹肢畸形儿”，引起畸，引起畸形的原因是妇女在怀孕初期服用形的原因是妇女在怀孕初期服用“反应停反应停”（酞（酞胺哌啶酮胺哌啶酮）三、理化性质1、物理通性：物理通性：1）晶型和熔点 天然氨基酸纯品均为白色结晶性粉末白色结晶性粉末，熔熔点及分解点点及分解点均在200200以上以上。2）溶解度 在有机
10、溶剂有机溶剂中溶解度一般较小。水中溶解度相差较大 除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性-碳原子，因此都具有旋光性碳原子，因此都具有旋光性。比旋光比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据别各种氨基酸的重要依据 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种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区光吸收，但在远紫外区(220nm)(220nm)均有光吸收。均有光吸收。在近紫外区在近紫外区(220-300nm)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。酸和色氨酸
11、有吸收光的能力。酪氨酸的酪氨酸的 maxmax275nm275nm，275275=1.4x10=1.4x103 3;苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmax257nm257nm，257257=2.0 x10=2.0 x102 2;色氨酸的色氨酸的 maxmax280nm280nm，280280=5.6x10=5.6x103 3;5）氨基酸的两性）氨基酸的两性+HCl+NaOH+H2OPH 1 7 10净电荷净电荷+1 0 -1 正离子正离子 兼性离子兼性离子 负离子负离子 等电点等电点PI-pK1+H+H+H+H+pK2-6)氨基酸的等电点氨基酸的等电点 在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负在等电点
12、时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。极移动，即氨基酸处于两性离子状态。侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的点是它的p pK K1 1和和p pK K2 2的算术平均值：的算术平均值：p pI I=(p(pK K1 1+p+pK K2 2)/2)/2 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其其p pI I值也决定于两性离子两边的值也决定于两性离子两边的p pK K值的算术值的算术平均值。平均值。酸性氨基酸：酸性氨基酸：p pI I=(p=(pK K1 1+p+pK KR R-COO-COO
13、-)/2)/2 硷性氨基酸：硷性氨基酸：p pI I=(p=(pK K2 2+p+pK KR-R-NH2 NH2)/2)/2 7 7）氨基酸）氨基酸能使水的介电常数增高,而一般的有机化合物乙醇、丙酮等却使水的介电常介电常数降低数降低。是以离子晶格离子晶格组成，而一般的有机化合物是由分子晶格分子晶格组成的。2 2、化学通性：化学通性：-氨基酸氨基酸共同的化学反应有两性解离两性解离及林海林海定反应、酰化、烷基化、酯化、酰氯化、酰胺化、叠定反应、酰化、烷基化、酯化、酰氯化、酰胺化、叠氮化、脱羧及脱氨反应、肽键结合反应及与甲醛和亚氮化、脱羧及脱氨反应、肽键结合反应及与甲醛和亚硝酸的反应硝酸的反应等。1
14、)-氨基参与的反应氨基参与的反应（1 1）与甲醛发生羟甲基化反应）与甲醛发生羟甲基化反应pK2 H+COO-CH2NH2COO-CH2NH3+COO-CH2NHCH2OHHCHOHCHOCOO-CH2NH(CH2OH)2用途用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。可以用来直接测定氨基酸的浓度。即氨基酸的甲醛滴定即氨基酸的甲醛滴定1)-氨基参与的反应氨基参与的反应用途用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。NH2R-CH-COOH+HNO2 OHR-CH-COOH+N2+H2O1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（3 3）酰化反应）酰化反应用途用途：用于保护氨基以及
15、肽链的氨基端测定等用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。R1CXO+H2NCHCOO-R2X=-Cl,OH,-OCOROH-CHCOO-R2R1CHNO1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（4 4）烃基化反应）烃基化反应用途用途：是鉴定多肽是鉴定多肽N-N-端氨基酸的重要方法端氨基酸的重要方法。CH2CH2ClS:R1S+R1CH2CH2ClH2NCH COO-R2R1SCH2NHCH(R2)COO-1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（5 5）生成西佛碱的反应）生成西佛碱的反应用途用途：是多种酶促反应的中间过程。HOCH2CHNH2COOH+CH2OPO3-CCH2OHO+H+2CH2OPO3-C
16、CH2OHN+HHOCH2CHCOOH+H2O1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（6 6）脱氨基和转氨基反应）脱氨基和转氨基反应用途用途：酶催化的反应。酶催化的反应。RCHCOO-NH3+RCHCOO-O+NH4+CHCOO-NH3+CH2CH2COO-+CH3C OCOO-CH3CCOO-NH3+CCOO-CH2CH2COO-O（1 1）成盐反应）成盐反应1 1（2 2）形成酯的反应）形成酯的反应用途用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体。R2OH+RCHCOO-NH3+H2ORCHCOOR2NH2.HCl1 1（3 3）形成酰卤的反应）形成酰卤的反应用途
17、用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应。PCl3,PCl5 or SO Cl2R CHCO O-NH PGRCHCOClNHPG用途用途：常作为多肽合成活性中间体。常作为多肽合成活性中间体。RCHCOOCH3NHPGRCHCOONHNH2NHPGCH3OHNH2NH2RCHCON3NHPGHNO3H2O,N21 1（5 5）脱羧反应脱羧反应用途用途：酶催化的反应酶催化的反应。CO2+H+RCH2NH2RCHCOO-NH3+1 1(1)(1)与茚三酮反应与茚三酮反应用途用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。常用于氨基酸的定性或定量分析。3)-氨基和羧基共同参与的
18、反应氨基和羧基共同参与的反应CCCOOO茚三酮茚三酮CCCOOOHOHH2OH2O水合茚三酮水合茚三酮CO2NH2RCHO+CCCOOHOHH2NCHCOOHRCCCOOOHOH+2NH3CCCOOCCCOO-NH4+NH2O2+CCCOOOCCCOOHHO1 1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。H2NCR1HCOHOH NHCCOOHR2H+H2ONHCCOOHR2HH2NCR1HCO-肽键3)-氨基和羧基共同参与的反应氨基和羧基共同参与的反应成肽反应成肽反应脱水缩合脱水缩合多个多个氨基酸氨基酸 多肽多肽 蛋白质蛋白质缩聚缩聚结合结合4)侧链基团的
19、化学性质侧链基团的化学性质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）的性质）的性质1作用：作用：这些反应可用于巯基的保护这些反应可用于巯基的保护。-OOCCHCH2SHNH3+CH2OCClO-OOCCHCH2SNH3+OCCH2OCH2ClCH2-OOCCHCH2SNH3+ICH2CNH2OCH2CNH2O-OOCCHCH2SNH3+4)侧链基团的化学性质侧链基团的化学性质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）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。-OOCCHCH2SHNH3+COO-HO-Hg+-OOCCHCH2SNH3+Hg+COO-
20、4)侧链基团的化学性质侧链基团的化学性质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）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端裂端裂。-OOCCHCH2SHNH3+-OOCCHCH2SHNH3+-OOCCHNH3+CH2SSCH2NH3+CH-OOC胱氨酸胱氨酸4)侧链基团的化学性质侧链基团的化学性质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）的性质）的性质作用：作用：可用于可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量。H3NCHCH2S-COO-+SSNO2NO2CO2HCO2H+COO-H3NCHCH2SCO2HNO2-S-NO2COO-HS-+
21、硝基苯甲酸二硫化合物硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB(DTNB)4)侧链基团的化学性质侧链基团的化学性质（2）羟基的性质羟基的性质1作用：可用于修饰蛋白质。作用：可用于修饰蛋白质。-OOCCHCH2OHNH3+FPOCH(CH3)2OOCH(CH3)2+-OOCCHCH2ONH3+POCH(CH3)2OOCH(CH3)2二异丙基氟磷酸二异丙基氟磷酸酯酯4)侧链基团的化学性质侧链基团的化学性质（3）咪唑基的性质咪唑基的性质组氨酸含有咪唑基，它的组氨酸含有咪唑基，它的p pK K2 2值为值为6.06.0，在生理条件下具有缓冲作用。在生理条件下具有缓冲作用。l组氨酸中的咪唑基能够发生多种化学反组氨酸
22、中的咪唑基能够发生多种化学反应。可以与应。可以与ATPATP发生磷酰化反应，形成磷发生磷酰化反应，形成磷酸组氨酸，从而使酶活化。酸组氨酸，从而使酶活化。l组氨酸的咪唑基也能发生烷基化反应。组氨酸的咪唑基也能发生烷基化反应。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或丧失降低或丧失4)侧链基团的化学性质侧链基团的化学性质（4 4）甲硫基的性质）甲硫基的性质1H2NCH(CH2)SCH3COO-+CH3I弱碱H2NCH(CH2)SCH3COO-CH3（1 1）米伦反应）米伦反应 酪氨酸酪氨酸 （2 2）坂口反应）坂口反应 精氨酸精氨酸 （3 3）PaulyPauly反
23、应反应 组氨酸组氨酸 酪氨酸酪氨酸 （4 4）醛类反应）醛类反应 色氨酸色氨酸（5 5）铅黑反应：胱氨酸及半胱氨酸）铅黑反应：胱氨酸及半胱氨酸（6 6）其他）其他 苯丙氨酸硝化后于碱性条件下产生桔黄色反应；苯丙氨酸硝化后于碱性条件下产生桔黄色反应；半胱氨酸在碱性条件下与亚硝基铁氰化钠（硝普盐）反半胱氨酸在碱性条件下与亚硝基铁氰化钠（硝普盐）反应生成紫红色化合物应生成紫红色化合物5)特殊基团反应特殊基团反应 氨基酸的上述理化性质是蛋白质与氨基酸合成、合成、转化转化、分离纯化分离纯化及定性定量检测的依据定性定量检测的依据四、氨基酸的主要用途、氨基酸的主要用途 氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位基本组
24、成单位，故生物体中众多蛋白质的生物功能生物功能，无不与构成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序种类、数量、排列顺序及由其形成的空间构象有密切的关系空间构象有密切的关系。因此氨基酸对维持机体维持机体蛋白质的动态平衡蛋白质的动态平衡有极其重要的意义。生命活动中人及动物通过消化道吸收氨基酸。通过体内转化体内转化而维持其动态平衡动态平衡，若其动态平衡失调，则机体代谢紊乱代谢紊乱，甚至引起病变病变。四、氨基酸的应用四、氨基酸的应用1 1、医药工业、医药工业（1 1）氨基酸输液）氨基酸输液（2 2）激素、抗菌素、抗癌剂）激素、抗菌素、抗癌剂 （3 3）复方氨基酸制剂）复方氨基酸制剂治疗药剂治疗药剂（1 1）
25、精氨酸精氨酸：对治疗高氨血症、肝机能障碍等疾病颇：对治疗高氨血症、肝机能障碍等疾病颇有效果；有效果；（2 2）天冬氨酸天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗低钾症：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗低钾症心脏病、肝病、糖尿病等。心脏病、肝病、糖尿病等。（3 3）半胱氨酸半胱氨酸：能促进毛发的生长，可用于治疗秃发：能促进毛发的生长，可用于治疗秃发症；甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎等；症；甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎等；（4 4）组氨酸组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于心绞痛，：可扩张血管，降低血压，用于心绞痛，心功能不全等疾病的治疗。心功能不全等疾病的治疗。治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物治疗消化道疾病的氨
26、基酸及其衍生物这类氨基酸主要为谷氨酸及甘氨酸及其衍生物；治疗肝病的氨基酸及其衍生物治疗肝病的氨基酸及其衍生物主要有精氨酸盐酸盐、磷葡氨基酸、谷氨酸钠、蛋氨酸、瓜氨酸、赖氨酸盐酸盐等；治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物 用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物 其它氨基酸类药物的临床应用其它氨基酸类药物的临床应用2 2、化学工业、化学工业（1 1）维生素维生素B B6 6:可采用丙氨酸或天冬氨酸为原料合成。可采用丙氨酸或天冬氨酸为原料合成。（2 2）叶酸叶酸：需要用谷氨酸为原料合成。：需要用谷氨酸为原料合成。（3 3）氨基酸表面活性剂
27、氨基酸表面活性剂：酰基谷氨酸钠、十六烷基：酰基谷氨酸钠、十六烷基-L-L-赖氨酰赖氨酰-L-L-赖氨酸甲酯二盐酸、月桂酰赖氨酸甲酯二盐酸、月桂酰-L-L-精氨酸乙酯精氨酸乙酯盐酸等具有较强的抗菌杀菌活性，且无刺激性。盐酸等具有较强的抗菌杀菌活性，且无刺激性。（4 4）聚合氨基酸聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作为合成皮革的：聚谷氨酸甲酯可用于作为合成皮革的表面处理剂；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯与磷表面处理剂；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯与磷酸高级烷基酯结合得到化合物可作为可塑剂，稳定剂酸高级烷基酯结合得到化合物可作为可塑剂，稳定剂等等。3 3、食品工业、食品工业 营养强化剂；营养强化剂；谷
28、氨酸钠谷氨酸钠味精；味精；天冬氨酸钠天冬氨酸钠：可用于清凉饮料，能增加清凉感并：可用于清凉饮料，能增加清凉感并使香味浓厚爽口；使香味浓厚爽口；天冬氨酰苯丙氨酸甲酯天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：甜味素：甜味素APMAPM（俗称蛋白（俗称蛋白糖）糖）其他：其他：赖氨酸赖氨酸可作食品除臭虫剂，可作食品除臭虫剂，甘氨酸甘氨酸可用可用抗菌剂，抗菌剂，赖氨酸聚合物赖氨酸聚合物可作食品防腐剂，可作食品防腐剂，甘氨酸、甘氨酸、L-L-谷氨酸谷氨酸等可作食品香料，等可作食品香料，赖氨酸、精氨酸赖氨酸、精氨酸可作可作食品发色剂，食品发色剂，甘氨酸甘氨酸可作膨化食品添加剂等。可作膨化食品添加剂等。4.4.农业农业（1 1）
29、杀虫剂杀虫剂：刀豆氨酸、：刀豆氨酸、5-5-羟色氨酸可使南方毛羟色氨酸可使南方毛虫拒食而死；半胱氨酸可杀死黄瓜蝇；甘氨酸乙虫拒食而死；半胱氨酸可杀死黄瓜蝇；甘氨酸乙酯衍生的二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀螨酯衍生的二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀螨效果；效果；（2 2）杀菌剂杀菌剂：N-N-月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病；月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病；-1-1，4 4环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等；等；（3 3）除草剂除草剂：如：如N-3,4N-3,4二氮丙氨酸，硫代氨基酸二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等；酯等；5、化妆品工业 氨基酸能调节皮肤氨基酸能调节皮
30、肤pHpH的变动，对细菌的防护的变动，对细菌的防护作用，也可作为皮肤、毛发的营养成分，增加皮作用，也可作为皮肤、毛发的营养成分，增加皮肤、毛发的光泽。肤、毛发的光泽。防止皮肤干燥的自然保湿因子的主要成分是防止皮肤干燥的自然保湿因子的主要成分是甘氨酸、羟基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨甘氨酸、羟基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸等游离氨基酸。酸等游离氨基酸。在化妆品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一在化妆品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些维生素，可防止皮肤老化。些维生素，可防止皮肤老化。在化妆品行业的应用在化妆品行业的应用 氨基酸和高级脂肪酸制成的表面活性剂、抗菌剂，氨基酸和高级脂肪酸制成的表面活性
31、剂、抗菌剂，已成为最高效的添加剂而被广泛作用已成为最高效的添加剂而被广泛作用 精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸的碳酸盐、精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸的碳酸盐、聚天门冬氨酸等制成的护发剂、染发剂、永久型聚天门冬氨酸等制成的护发剂、染发剂、永久型烫发剂，发展成为时兴商品供应市场烫发剂，发展成为时兴商品供应市场 用氨基酸合成的氨基酸羧酸型两性表面活性剂，用氨基酸合成的氨基酸羧酸型两性表面活性剂，具有毒性低、刺激小、柔软、抗静电、杀菌等性具有毒性低、刺激小、柔软、抗静电、杀菌等性能，在洗涤用品、化妆品、纺织印染、制药等方能，在洗涤用品、化妆品、纺织印染、制药等方面有较大用途。面有较大用途。6 6
32、在饲料添中剂行业的应用在饲料添中剂行业的应用 主要有蛋氨酸和赖氨酸主要有蛋氨酸和赖氨酸 其功效主要是：促进动物生长发育；改善其功效主要是：促进动物生长发育；改善肉质，提高畜禽生产能力，增加产量；提肉质，提高畜禽生产能力，增加产量；提高饲料利用率，节省蛋白质饲料；降低成高饲料利用率，节省蛋白质饲料；降低成本。本。在其他行业的应用在其他行业的应用 在在生物工程生物工程方面，半胱氨酸等正被开发成新的保护剂，亮方面，半胱氨酸等正被开发成新的保护剂，亮氨酸、胱氨酸等正作为发酵工业中多种氨基酸生产菌的添氨酸、胱氨酸等正作为发酵工业中多种氨基酸生产菌的添加剂而被应用。加剂而被应用。在在轻工业轻工业方面。聚谷
33、氨酸和聚丙氨酸正在被研制在具有良方面。聚谷氨酸和聚丙氨酸正在被研制在具有良好保温性和透气性的人造皮革和高级人造纤维。好保温性和透气性的人造皮革和高级人造纤维。在在重金属提取和电镀工业重金属提取和电镀工业方面，天门冬氨酸、组氨酸、丝方面，天门冬氨酸、组氨酸、丝氨酸在溶金液中应用，使溶金能力提高氨酸在溶金液中应用，使溶金能力提高100100200200倍；谷氨倍；谷氨酸等可用于电渡工业的电解溶液，胱氨酸可用于铜矿探测，酸等可用于电渡工业的电解溶液，胱氨酸可用于铜矿探测，氨基酸烷基酯可用于海上流油回收等等。氨基酸烷基酯可用于海上流油回收等等。1 1、目前全世界天然氨基酸全世界天然氨基酸的年总产量在百
34、万吨百万吨左右，其中产量较大者有谷氨酸、蛋氨酸及赖氨酸谷氨酸、蛋氨酸及赖氨酸，其次为天门冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸天门冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸等。它们主要用于医用于医药、食品、饲料及化工行业中药、食品、饲料及化工行业中。2 2、目前构成天然蛋白质的20种氨基酸的生产方法有天然蛋白质水解法、发酵法、酶转化法及化学合成法天然蛋白质水解法、发酵法、酶转化法及化学合成法等四种。等四种。3 3、氨基酸及其衍生物类药物衍生物类药物已有百种百种之多，但主要是以以2020种氨基酸为原料经酯化、酰化、取代及成盐等种氨基酸为原料经酯化、酰化、取代及成盐等化学方法或酶转化法生产。化学方法或酶转化法生产。第二节第二节
35、氨基酸类药物的生产方法氨基酸类药物的生产方法一、氨基酸的化学合成一、氨基酸的化学合成目前氨基酸的合成方法有目前氨基酸的合成方法有5 5种：种：（1 1）蛋白质水解提取法；）蛋白质水解提取法；（2 2）直接发酵法；）直接发酵法；（3 3）添加前体发酵法；）添加前体发酵法；（4 4）酶法；）酶法；（5 5）化学合成法。）化学合成法。通常将直接发酵法和添加前体发酵法通常将直接发酵法和添加前体发酵法统称为发酵法统称为发酵法。二、氨基酸分离方法二、氨基酸分离方法目前氨基酸的分离方法有：目前氨基酸的分离方法有：（1 1）溶解度法）溶解度法 （2 2）等电点沉淀法）等电点沉淀法 （3 3）特殊试剂沉淀法）特
36、殊试剂沉淀法 （4 4）吸附法）吸附法 （5 5）离子交换法）离子交换法1、利用氨基酸的溶解度分离、利用氨基酸的溶解度分离-溶解度法溶解度法 是依据不同氨基酸在水中或其它溶剂中的溶解度差异溶解度差异而进行分离的方法。胱氨酸和酪氨酸胱氨酸和酪氨酸均难溶于水，而其他氨基酸则比较易溶，但在热水中酪氨酸热水中酪氨酸溶解度较大，而胱氨酸溶解度变化不大胱氨酸溶解度变化不大，故可将混合物中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分开。2 2、利用沉淀法分离、利用沉淀法分离 （1 1）等电点沉淀法）等电点沉淀法（2 2）特殊试剂沉淀法）特殊试剂沉淀法氨基酸可同一些有机化合物或无机休合氨基酸可同一些有机化合物或无机休合物
37、结合，生成物结合，生成 具有特殊性质的结晶性衍生物具有特殊性质的结晶性衍生物的分离方法。的分离方法。如邻二甲苯邻二甲苯-4-磺酸能与亮氨酸磺酸能与亮氨酸形成不溶性盐沉淀不溶性盐沉淀，后者与氨水反应氨水反应又可获得游离游离亮氨酸亮氨酸；组氨酸可与组氨酸可与HgC12形成不溶性汞盐沉淀汞盐沉淀，后者经处理后又可获得游离组氨酸组氨酸；精氨酸可与苯甲醛精氨酸可与苯甲醛生成水不溶性苯亚甲基精氨酸苯亚甲基精氨酸沉淀，后者用盐酸盐酸除去苯甲醛苯甲醛即可得精氨酸。（3 3）利用利用吸附法吸附法分离分离 是利用吸附剂对不同氨基酸吸附力的差异进行分离的方法。如颗粒活性炭颗粒活性炭对苯丙氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、酪氨酸
38、及色氨酸色氨酸的吸附力大于对其它非芳香族非芳香族氨基酸的吸附力，故可从氨基酸混合液中将上述氨基酸分离出来。（4 4）利用离子交换法分离）利用离子交换法分离 是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。氨基酸为两性电解质两性电解质，在特定条件下，不同氨基酸的带电性质及解离状态带电性质及解离状态不同，故同一种离子交换剂对不同氨基酸的吸附力不同。如：味精厂采用强酸性阳离子交换树脂对-谷氨酸阳离子进行选择性吸附 三、氨基酸精制方法三、氨基酸精制方法目前氨基酸的精制方法有：目前氨基酸的精制方法有：（1 1）结晶和重结晶技术）结晶和重结晶技术（2 2）溶解度法）溶解度法（3 3）结晶与溶解度
39、法相结合的技术）结晶与溶解度法相结合的技术 丙氨酸在稀乙醇或甲醇稀乙醇或甲醇中溶解度较小，且pIpI为为6.06.0，故丙氨酸可在pH6.0pH6.0时，用5050冷乙醇冷乙醇结晶或重结晶加以精制。溶解度与结晶技术相结合溶解度与结晶技术相结合的方法精制氨基酸。如在沸水中苯丙氨酸苯丙氨酸溶解度大于酪氨酸100倍，若将含少量酪氨酸的苯丙氨酸粗品溶于15倍体积（wv）的热水中，调pH4.0pH4.0左右左右，经脱色过滤可除去大部分酪氨酸；滤液浓缩至原体积的1 13 3，加2倍体积（vv）的9595乙醇乙醇，4放置，滤取结晶，用95%95%乙醇洗乙醇洗涤涤，烘干即得苯丙氨酸精品。四、氨基酸类药物的检测
40、四、氨基酸类药物的检测目前氨基酸的检测方法有：目前氨基酸的检测方法有：（1 1）电位滴定法）电位滴定法（2 2）高氯酸溶液滴定法）高氯酸溶液滴定法（一）基本原理与过程（一）基本原理与过程 以毛发、血粉及废蚕丝等蛋白质为原料，通过酸、碱或酶水解酸、碱或酶水解成多种氨基酸混合物，经分离纯化获得各种药用氨基酸的方法称为水解法水解法。目前用水解法生产的氨基酸有L-L-胱氨酸、胱氨酸、L-L-精精氨酸、氨酸、L-L-亮氨酸、亮氨酸、L-L-异亮氨酸、异亮氨酸、L-L-组氨酸、组氨酸、L-L-脯氨脯氨酸及酸及L-L-丝氨酸丝氨酸等。水解法生产氨基酸的主要过程为水解、分离和水解、分离和结晶精制结晶精制三个步
41、骤。水解法水解法1 1、蛋白质水解方法、蛋白质水解方法 目前蛋白质水解分为酸水解法、碱水解法及酸水解法、碱水解法及酶水解法三种。酶水解法三种。（1 1）酸水解法）酸水解法 蛋白质原料用4倍质量的6mol6molL L盐盐酸酸或8mol8molL L硫酸硫酸于110110120120（回流煮沸）水解121224h24h，除酸后即得多种氨基酸混合物。此法优点是水解迅速迅速而彻底彻底，产物全部为L-L-型氨基酸型氨基酸，无消旋作用消旋作用。缺点是色氨酸色氨酸全部被破坏，丝氨酸及丝氨酸及酪氨酸酪氨酸部分被破坏，且产生大量废酸污染环境。（2 2）碱水解法）碱水解法 蛋白质原料经6mol6molL L氢氧
42、化钠或氢氧化钠或4mol4molL L氢氧化钡氢氧化钡于100100水解6h6h即得多种氨基酸混合物。该法水解迅速而彻底，且色氨酸不被破坏，但含羟基或巯基羟基或巯基的氨基酸全部被破坏，且产生消旋作且产生消旋作用用。工业上多不采用。（3 3）酶水解法）酶水解法 蛋白质原料在一定pH和温度条件下经蛋白水解酶作用分解成氨基酸和小肽氨基酸和小肽的过程称为酶水解法。此法优点为反应条件温和，无需特殊设备，氨基酸不破坏，无消旋作用无消旋作用。缺点是水解不彻底水解不彻底，产物中除氨基酸外，尚含较多肽类。工业上很少用该法生产氨基酸而主要用于生产水解蛋白及蛋白胨水解蛋白及蛋白胨。（二）用水解法生产氨基酸的品种及工
43、艺（二）用水解法生产氨基酸的品种及工艺 绝大多数氨基酸均可采用酸水解法酸水解法生产，但目前由于发酵方法及酶工程技术的迅速发展，仅有几种氨基酸仍采用酸水解法生产。现胱氨酸及亮氨酸生产为例。1、L-胱氨酸（胱氨酸（L-Cystine，L-Cys2）的制备）的制备2、L-亮氨酸（亮氨酸（L-Leucine，L-leu）的制备）的制备 L-胱氨酸胱氨酸（1 1）L-L-胱氨酸的结构与性质胱氨酸的结构与性质 L-胱氨酸存在于所有蛋白质分子中，尤以毛、发及蹄甲等角蛋白毛、发及蹄甲等角蛋白中含量最多。其分子由两分子半胱氨酸脱氢氧化脱氢氧化而成，结构为：L-胱氨酸自稀酸中形成六角形或六角柱形六角形或六角柱形晶
44、体晶体，分解点分解点258261258261，pIpI为为5.055.05，25D 25D 为为-232-232。在2525水中溶解度为0.0110.011，在7575水中为0.0520.052。溶于无机酸及无机碱，在热碱液中可被分解热碱液中可被分解。不溶于乙醇、乙醚乙醇、乙醚及丙酮及丙酮。可被还原为还原为L-L-半胱氨酸半胱氨酸。（2）工艺路线）工艺路线 人发人发猪毛猪毛水解液水解液117,6.5-7hHClNaOHpH 4.8L-胱氨酸粗品胱氨酸粗品（）HCl，活性炭，活性炭85,0.5hL-胱氨酸粗品胱氨酸粗品（）HCl，活性炭，活性炭滤液滤液NaOHpH 4.885,0.5h滤液滤液氨
45、水氨水pH 3.5-4L-胱氨酸胱氨酸(3)(3)含量测定含量测定：取本品0.3g，精确称量，加95%乙醇30mL溶解后，在30用碘滴定液（0.1mol/L）迅速滴定至溶液显微黄色，并在30S内不褪色。每1mL的碘滴定液（0.1mol/L）相当于15.76mg的C3H7NO2SHCl。（4 4）作用与用途）作用与用途 L-胱氨酸具有增强造血机能、升高白细胞、促进皮肤损伤的修复及抗辐射作用。临床上用于治疗辐射损伤、重金属中毒、慢性肝炎、牛皮癣及病后或产后继发性脱发。L-亮氨酸亮氨酸（1 1）L-L-亮氨酸的结构与性质亮氨酸的结构与性质 L-亮氨酸存在于所有蛋白质中，以玉米玉米麸质及血粉麸质及血粉
46、中含量最丰富，其次在角甲、角甲、棉籽饼和鸡毛棉籽饼和鸡毛中含量也较多。L-L-亮氨酸为亮氨酸为人体必需氨基酸之一人体必需氨基酸之一，化学名称为2-氨基-4-甲基戊酸或2-氨基异己酸，分子式：C6H13NO2,分子量：131.17,结构式：L-LeuL-Leu自水及乙醇水及乙醇中得白色片状结晶片状结晶，pIpI为为5.985.98，熔点为熔点为293293，在2525水水中溶解度为2.19，乙醇中为0.017;在7575水水中为3.82，在醋酸中为10.9，不溶于乙醚。（2）工艺路线：）工艺路线：（3 3）检验）检验 应为白色片状结晶，含量98.5101.5%，干燥失重不超过0.2，炽灼残渣不超
47、过0.4，氯化物不超过0.05，铁盐不超过0.003%，重金属不超过0.0015，砷盐不超过1.5ppm。含量测定：取本品约含量测定：取本品约0.1g0.1g，精确称定，加无水，精确称定，加无水甲酸甲酸1mL1mL溶解后，加冰醋酸溶解后，加冰醋酸25mL,25mL,依照电位滴定法，用依照电位滴定法，用0.1mol/L0.1mol/L高氯酸滴定液滴定，滴定结果用空白试验校高氯酸滴定液滴定，滴定结果用空白试验校正。每正。每1mL1mL高氯酸滴定液（高氯酸滴定液（0.1mol/L0.1mol/L）相当于）相当于13.12C13.12C6 6H H1313NONO2 2。（4 4）作用与用途）作用与用
48、途 L-亮氨酸为人体必需氨基酸之一，是各种氨基酸输液的原料之一。对维持体内糖和脂肪的正常代谢均有重要作用。二、发酵法二、发酵法 （）基本原理与过程（）基本原理与过程 1 1、发酵的基本原理、发酵的基本原理 生物化学中称酵母无氧呼吸无氧呼吸过程为发酵发酵，反应过程中电子供体与受体皆为有机物，有时电子受体为电子供体的分解产物，氧化作用不完全，最终形成还原性产物。工业上，发酵发酵实质上是利用微生物细胞中酶的作用，将培养基中有机物转化为细胞或其它有机物的过程。氨基酸发酵法有广义与狭义之分。狭义者指通过特定微生物在以糖为碳源、以氨或尿素为氮源以及其他的培养基中生长，直接产生氨基酸的方法。广义者除直接发酵
49、法外，尚包括添加前体发酵法 初生氨基酸：初生氨基酸：微生物通过固氮作用固氮作用、硝酸还原硝酸还原及自外界吸收氨使酮酸氨基化酮酸氨基化成相应的氨基酸，或微生物通过转氨酶转氨酶作用，将一种氨基酸的氨基转移到另一种酮酸酮酸上，生成的新氨基酸也称为初生氨基酸。初生氨基酸。次生氨基酸：次生氨基酸：在微生物作用下，以初生氨基酸为初生氨基酸为前体转化成的其它氨基酸前体转化成的其它氨基酸。大多数氨基酸均可通过以初生氨基酸为原料的微微生物转化生物转化作用而产生。2.发酵法的基本过程培养基配制培养基配制灭菌灭菌菌种诱变菌种诱变选育选育菌种培养菌种培养灭菌灭菌接种发酵接种发酵产品提取产品提取分离纯化分离纯化 现代生
50、物工程采用细胞融合细胞融合技术及基因重组基因重组技术改造微生物细胞，已获得多种高产氨基酸高产氨基酸杂种菌株及基因工程菌基因工程菌。如用北京棒状杆菌和钝齿棒状杆菌原生质体融合原生质体融合形成的杂种，其中7070杂种细胞杂种细胞产生两亲菌株所产生的氨基酸氨基酸。氨基酸发酵方式发酵方式主要是液体通风深层培养法，其过程是由菌种试管培养逐级放大直至数吨至数百吨发酵罐。发酵结束，除去菌体，清液用于提取、分离纯提取、分离纯化和精制化和精制有关氨基酸，其分离纯化、精制方法及过程与水解法相同。（二）发酵法生产的氨基酸品种及工艺（二）发酵法生产的氨基酸品种及工艺 构成动物、植物及微生物体所有蛋白质的氨基酸种类与构
