生物制藥工藝學氨基酸類藥物講義

1、第二章 氨基酸類藥物第一節(jié) 概述通過本課程學習， 使學生了解氨基酸的種類及理化性質； 了解氨基酸的生產方法。教學基本內容：微生物直接發(fā)酵生產谷氨酸研究獲得成功，極大地推動了其他氨基酸發(fā)酵研究和生產的發(fā)展，形成了用發(fā)酵法制造氨基酸的新型發(fā)酵工業(yè)。在各種氨基酸中，以谷氨酸的發(fā)酵產量最大，賴氨酸的發(fā)酵產量次之。1. 氨基酸組成、結構、命名、分類、理化通性分類：蛋白質氨基酸（大約 20 種：酸性谷氨酸；堿性賴氨酸）和非蛋白氨基酸；衍生氨基酸；必需氨基酸（ 8 種：亮、賴、蘇、色、纈、異亮、苯丙、甲硫）和非必需氨基酸2. 醫(yī)藥中的應用營養(yǎng)價值；消化道疾??；肝??；腦及神經系統；腫瘤；等。2.1 蛋白水解法

2、2.1.1 基本原理蛋白質水解分為： 酸水解法、 堿水解法及酶水解法。 以毛發(fā)、 血粉及廢蠶絲等蛋白為原料，通過酸、堿或酶水解成多種氨基酸的混合物，經分離純化獲得各種氨基酸的生產方法。水解法生產氨基酸的主要過程為水解、分離、精制結晶三個步驟(1) 酸水解法蛋白質原料用610mol/L 鹽酸或8mol/L 硫酸于110120 c水解12 24h ，除酸后即得多種氨基酸混合物。此法優(yōu)點是水解迅速而徹底，產物全部為 L- 型氨基酸，無消旋作用。缺點是色氨酸全部被破壞， 絲氨酸及酪氨酸部分被破壞， 且產生大量廢酸污染環(huán)境。(2) 堿水解法蛋白質原料經 6mo1/L 氫氧化鈉或 4mol/L 氫氧化鋇于

3、100 水解 6h 即得多種氨基酸混合物。該法水解迅速而徹底，且色氨酸不被破壞，但含羥基或巰基的氨基酸全部被破壞，且產生消旋作用。工業(yè)上多不采用。(3) 酶水解法蛋白質原料在一定pH 和溫度條件下經蛋白水解酶作用分解成氨基酸和小肽的過程稱為酶水解法。此法優(yōu)點為反應條件溫和，無需特殊設備，氨基酸不破壞， 無消旋作用。 缺點是水解不徹底， 產物中除氨基酸外， 尚含較多肽類。 工 業(yè)上很少用該法生產氨基酸而主要用于生產水解蛋白及蛋白胨。2.1.2 氨基酸分離方法氨基酸分離方法較多，通常有如下幾種方法:(1) 溶解度法依據不同氨基酸在水中或其它溶劑中的溶解度差異而進行分離的方法。如胱氨酸和酪氨酸均難溶

4、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。(2) 特殊試劑沉淀法采用某些有機或無機試劑與相應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， 后者與氨水反應又可獲得游離亮氨酸；組氨酸可與 HgCl2 形成不溶性汞鹽沉淀，后者經處理后又可獲得游離組氨酸；(3) 吸附法利用吸附劑對不同氨基酸吸附力的差異進行分離的方法。如顆粒活性炭對苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的吸附力大于對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。(4) 離子交換法利用離子交換劑對不同氨基酸吸附能力的差異

5、進行分離的方法。氨基酸為兩性電解質，在特定條件下，不同氨基酸的帶電性質及解離狀態(tài)不同，故同一種離子交換劑對不同氨基酸的吸附力不同，因此可對氨基酸混合物進行分組或實現單一成分的分離。2.1.3 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， 需進行精制， 常用的方法有結晶和重結晶技術，也可采用溶解度法或結晶與溶解度法相結合的技術。如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，用 50 冷乙醇結晶或重結晶加以精制。此外也可用溶解度與結晶技術相結合的方法精制氨基酸。如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 pH4.0 左右，經脫色過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，濾取結晶，用 95 乙醇洗滌，