氨基酸類藥物-生化制藥學課件

氨基酸類藥物氨基酸類藥物1序言氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本骨架，生物體中眾多蛋白質(zhì)的生物功能都與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)量、排列序列有密切關(guān)系，對于人體和動物維持機體的蛋白質(zhì)動態(tài)平衡有著重要的作用，故氨基酸的生產(chǎn)和應(yīng)用早就受到了人們的重視。1820，用水解蛋白質(zhì)獲得了氨基酸序言氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本骨架，生物體中眾多蛋白質(zhì)的21850年在實驗室內(nèi)用化學合成法合成了氨基酸。1956年用微生物直接發(fā)酵糖類生產(chǎn)谷氨酸獲得成功，并運用到工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，并認為是現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的重大突破。1850年在實驗室內(nèi)用化學合成法合成了氨基酸。3目前全世界氨基酸每年的產(chǎn)量為100萬t，耐需求總量是800萬t，其中蛋氨酸25萬t，賴氨酸50萬t；中國氨基酸的需求總量為10～15萬t（實際產(chǎn)量為3萬t），其中蛋氨酸5萬t，賴氨酸6.4萬t。從組成上看，中國自20世紀60年代起，食品工業(yè)的氨基酸用量占61%，飲料工業(yè)的氨基酸用量占30%，醫(yī)藥、日用化工、農(nóng)業(yè)、冶金、環(huán)保、輕工、生物工程技術(shù)等方面占用的比例逐年增加。目前全世界氨基酸每年的產(chǎn)量為100萬t，耐需求總量是800萬4第一節(jié)概述一、氨基酸的組成與結(jié)構(gòu)氨基酸是構(gòu)成機體蛋白質(zhì)的基本單位，且構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸都是α-氨基酸，除甘氨酸外，α-碳原子均為不對稱碳原子，具有立體異構(gòu)現(xiàn)象，均是L-型氨基酸。第一節(jié)概述一、氨基酸的組成與結(jié)構(gòu)5二、氨基酸的命名與分類:1.氨基酸的命名氨基酸的化學名稱是根據(jù)有機化學的標準命名法命名的.氨基的位置有αβγε之分(氨基的位置與-OH)二、氨基酸的命名與分類:62.氨基酸的分類（1）蛋白氨基酸---多結(jié)合狀態(tài)（2）非蛋白氨基酸---多游離存在（3）衍生氨基酸從人體營養(yǎng)的角度,從氨基酸對人體生理的重要性和人體能否合成分為必需氨基酸和非必需氨基酸2.氨基酸的分類從人體營養(yǎng)的角度,從氨基酸對人體生理的重要性7方法(1)根據(jù)氨基酸在pH=5.0溶液中的帶電情況分為:酸性,堿性和中性氨基酸.如谷氨酸,天冬氨酸為酸性氨基酸:精氨酸,賴氨酸,組氨酸為堿性氨基酸等(2)根據(jù)氨基酸側(cè)鏈的化學結(jié)構(gòu),可將氨基酸分為:脂肪族氨基酸,芳香族氨基酸,雜環(huán)族氨基酸和亞氨基酸四大類(3)按氨基酸側(cè)鏈基團的極性分為極性氨基酸和非極性氨基酸方法820種常見氨基酸：

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點甘氨酸Gly5.97丙氨酸Ala6.00*頡氨酸Val5.96*異亮氨酸Ile5.98I、中性20種常見氨基酸：結(jié)構(gòu)名稱9

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點*亮氨酸Leu6.02*苯丙氨酸Phe

5.48半胱氨酸Cys

5.07*蘇氨酸Thr

5.6結(jié)構(gòu)名稱縮寫10谷酰胺Gln5.56天冬酰胺Asn

5.07結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點*蛋氨酸Met

5.74絲氨酸Ser

5.68谷酰胺Gln11

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點脯氨酸pro

6.30酪氨酸Tyr5.66*色氨酸Trp

5.89天冬氨酸Asp

2.77II酸性結(jié)構(gòu)名稱縮寫12

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點谷氨酸Glu

3.22III堿性*賴氨酸Lys

9.74精氨酸Arg

10.76組氨酸His

7.59(*為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）結(jié)構(gòu)名稱縮13α-氨基酸分子的手性“反應(yīng)?！笔录?0世紀五六十年代，歐洲出現(xiàn)畸形兒事件，畸形嬰兒沒有臂和腿，手和腳直接連在身體上，很像海豹的肢體，故稱為“海豹肢畸形兒”，引起畸形的原因是婦女在懷孕初期服用“反應(yīng)?！保ㄌ愤哙ね│?氨基酸分子的手性“反應(yīng)?！笔录?4氨基酸類藥物—生化制藥學課件15氨基酸類藥物—生化制藥學課件16三、理化性質(zhì)1、物理通性：1）晶型和熔點天然氨基酸純品均為白色結(jié)晶性粉末，熔點及分解點均在200℃以上。2）溶解度在有機溶劑中溶解度一般較小。水中溶解度相差較大三、理化性質(zhì)17

除甘氨酸外，氨基酸均含有一個手性-碳原子，因此都具有旋光性。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)3）氨基酸的旋光性除甘氨酸外，氨基酸均含有一個手性-碳原子，因此都具有18構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(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。酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;4）氨基酸的光吸收構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠195）氨基酸的兩性+HCl+NaOH+H2O5）氨基酸的兩性+HCl+NaOH+H2O20PH1710凈電荷+10-1

正離子兼性離子負離子

等電點PIPH1216)氨基酸的等電點在等電點時，氨基酸既不向正極也不向負極移動，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài)。側(cè)鏈不含離解基團的中性氨基酸，其等電點是它的pK’1和pK’2的算術(shù)平均值：pI=(pK’1+pK’2)/2同樣，對于側(cè)鏈含有可解離基團的氨基酸，其pI值也決定于兩性離子兩邊的pK’值的算術(shù)平均值。酸性氨基酸：pI=(pK’1+pK’R-COO-

)/2鹼性氨基酸：pI=(pK’2+pK’R-NH2)/26)氨基酸的等電點在等電點時，氨基酸既不向正極也不向22

7）氨基酸能使水的介電常數(shù)增高,而一般的有機化合物乙醇、丙酮等卻使水的介電常數(shù)降低。是以離子晶格組成，而一般的有機化合物是由分子晶格組成的。

232、化學通性：

α-氨基酸共同的化學反應(yīng)有兩性解離及林海定反應(yīng)、?；?、烷基化、酯化、酰氯化、酰胺化、疊氮化、脫羧及脫氨反應(yīng)、肽鍵結(jié)合反應(yīng)及與甲醛和亞硝酸的反應(yīng)等。

2、化學通性：241)-氨基參與的反應(yīng)（1）與甲醛發(fā)生羥甲基化反應(yīng)用途：可以用來直接測定氨基酸的濃度。即氨基酸的甲醛滴定1)-氨基參與的反應(yīng)（1）與甲醛發(fā)生羥甲基化反應(yīng)用途：251)-氨基參與的反應(yīng)（2）與亞硝酸反應(yīng)用途：范斯來克法定量測定氨基酸的基本反應(yīng)。1)-氨基參與的反應(yīng)（2）與亞硝酸反應(yīng)用途：范斯來克261)-氨基參與的反應(yīng)（3）?；磻?yīng)用途：用于保護氨基以及肽鏈的氨基端測定等。1)-氨基參與的反應(yīng)（3）?；磻?yīng)用途：用于保護氨271)-氨基參與的反應(yīng)（4）烴基化反應(yīng)用途：是鑒定多肽N-端氨基酸的重要方法。1)-氨基參與的反應(yīng)（4）烴基化反應(yīng)用途：是鑒定多肽281)-氨基參與的反應(yīng)（5）生成西佛堿的反應(yīng)用途：是多種酶促反應(yīng)的中間過程。1)-氨基參與的反應(yīng)（5）生成西佛堿的反應(yīng)用途：是多291)-氨基參與的反應(yīng)（6）脫氨基和轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)用途：酶催化的反應(yīng)。1)-氨基參與的反應(yīng)（6）脫氨基和轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)用途：酶30

氨基酸與堿作用生成相應(yīng)的鹽。氨基酸的堿金屬鹽能溶于水,而重金屬鹽則不溶于水。2)

-羧基參與的反應(yīng)（1）成鹽反應(yīng)氨基酸與堿作用生成相應(yīng)的鹽。氨基酸的堿金屬鹽能溶于311（2）形成酯的反應(yīng)用途：是合成氨基酸?；苌锏闹匾虚g體。2)

-羧基參與的反應(yīng)1（2）形成酯的反應(yīng)用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中間體321（3）形成酰鹵的反應(yīng)用途：這是使氨基酸羧基活化的一個重要反應(yīng)。2)

-羧基參與的反應(yīng)1（3）形成酰鹵的反應(yīng)用途：這是使氨基酸羧基活化的一個重要反33（4）疊氮化反應(yīng)用途：常作為多肽合成活性中間體。2)

-羧基參與的反應(yīng)（4）疊氮化反應(yīng)用途：常作為多肽合成活性中間體。2)-341（5）脫羧反應(yīng)用途：酶催化的反應(yīng)。2)

-羧基參與的反應(yīng)1（5）脫羧反應(yīng)用途：酶催化的反應(yīng)。2)-羧基參與的351(1)與茚三酮反應(yīng)用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。3)-氨基和羧基共同參與的反應(yīng)茚三酮水合茚三酮1(1)與茚三酮反應(yīng)用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。3)361（2）成肽反應(yīng)用途：是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。3)-氨基和羧基共同參與的反應(yīng)1（2）成肽反應(yīng)用途：是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。3)37成肽反應(yīng)——脫水縮合成肽反應(yīng)——脫水縮合38多個氨基酸多肽蛋白質(zhì)縮聚結(jié)合多個氨基酸多肽蛋白質(zhì)縮聚394)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)1作用：這些反應(yīng)可用于巰基的保護。4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)1作用404)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)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。4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：414)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)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端裂。胱氨酸4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)作用424)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：可用于比色法定量測定半胱氨酸的含量。硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB)4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：可434)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（2）羥基的性質(zhì)1作用：可用于修飾蛋白質(zhì)。二異丙基氟磷酸酯4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（2）羥基的性質(zhì)1作用：可用于修飾444)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（3）咪唑基的性質(zhì)組氨酸含有咪唑基，它的pK2值為6.0，在生理條件下具有緩沖作用。組氨酸中的咪唑基能夠發(fā)生多種化學反應(yīng)?？梢耘cATP發(fā)生磷酰化反應(yīng)，形成磷酸組氨酸，從而使酶活化。組氨酸的咪唑基也能發(fā)生烷基化反應(yīng)。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或喪失4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（3）咪唑基的性質(zhì)組氨酸含有咪唑基454)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（4）甲硫基的性質(zhì)14)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（4）甲硫基的性質(zhì)146（1）米倫反應(yīng)酪氨酸（2）坂口反應(yīng)精氨酸（3）Pauly反應(yīng)組氨酸酪氨酸（4）醛類反應(yīng)色氨酸（5）鉛黑反應(yīng)：胱氨酸及半胱氨酸（6）其他苯丙氨酸硝化后于堿性條件下產(chǎn)生桔黃色反應(yīng)；半胱氨酸在堿性條件下與亞硝基鐵氰化鈉（硝普鹽）反應(yīng)生成紫紅色化合物5)特殊基團反應(yīng)

（1）米倫反應(yīng)酪氨酸5)特殊基團反應(yīng)47氨基酸的上述理化性質(zhì)是蛋白質(zhì)與氨基酸合成、轉(zhuǎn)化、分離純化及定性定量檢測的依據(jù)氨基酸的上述理化性質(zhì)是蛋白質(zhì)與氨基酸合成、轉(zhuǎn)化、分離48四、氨基酸的主要用途

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本組成單位，故生物體中眾多蛋白質(zhì)的生物功能，無不與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及由其形成的空間構(gòu)象有密切的關(guān)系。因此氨基酸對維持機體蛋白質(zhì)的動態(tài)平衡有極其重要的意義。生命活動中人及動物通過消化道吸收氨基酸。通過體內(nèi)轉(zhuǎn)化而維持其動態(tài)平衡，若其動態(tài)平衡失調(diào)，則機體代謝紊亂，甚至引起病變。四、氨基酸的主要用途

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本組成49四、氨基酸的應(yīng)用1、醫(yī)藥工業(yè)（1）氨基酸輸液（2）激素、抗菌素、抗癌劑（3）復方氨基酸制劑四、氨基酸的應(yīng)用1、醫(yī)藥工業(yè)50治療藥劑（1）精氨酸：對治療高氨血癥、肝機能障礙等疾病頗有效果；（2）天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。（3）半胱氨酸：能促進毛發(fā)的生長，可用于治療禿發(fā)癥；甲酯鹽酸鹽可用于治療支氣管炎等；（4）組氨酸：可擴張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾病的治療。治療藥劑（1）精氨酸：對治療高氨血癥、肝機能障礙等疾病頗有效51

治療消化道疾病的氨基酸及其衍生物這類氨基酸主要為谷氨酸及甘氨酸及其衍生物；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；治療腦及神經(jīng)系統(tǒng)疾病的氨基酸及其衍生物用于腫瘤治療的氨基酸及其衍生物其它氨基酸類藥物的臨床應(yīng)用

522、化學工業(yè)（1）維生素B6:可采用丙氨酸或天冬氨酸為原料合成。（2）葉酸：需要用谷氨酸為原料合成。（3）氨基酸表面活性劑：?；劝彼徕c、十六烷基-L-賴氨酰-L-賴氨酸甲酯二鹽酸、月桂酰-L-精氨酸乙酯鹽酸等具有較強的抗菌殺菌活性，且無刺激性。（4）聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作為合成皮革的表面處理劑；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯與磷酸高級烷基酯結(jié)合得到化合物可作為可塑劑，穩(wěn)定劑等。2、化學工業(yè)（1）維生素B6:可采用丙氨酸或天冬氨酸為原料合533、食品工業(yè)營養(yǎng)強化劑；谷氨酸鈉－味精；天冬氨酸鈉：可用于清涼飲料，能增加清涼感并使香味濃厚爽口；天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：－甜味素APM（俗稱蛋白糖）

其他：

賴氨酸可作食品除臭蟲劑，甘氨酸可用抗菌劑，賴氨酸聚合物可作食品防腐劑，甘氨酸、L-谷氨酸等可作食品香料，賴氨酸、精氨酸可作食品發(fā)色劑，甘氨酸可作膨化食品添加劑等。3、食品工業(yè)544.農(nóng)業(yè)（1）殺蟲劑：刀豆氨酸、5-羥色氨酸可使南方毛蟲拒食而死；半胱氨酸可殺死黃瓜蠅；甘氨酸乙酯衍生的二硫代磷酸鹽具有較強的殺蚜蟲和殺螨效果；（2）殺菌劑：N-月桂酰纈氨酸可作為治療稻瘟?。?1，4環(huán)己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等；（3）除草劑：如N-3,4二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等；4.農(nóng)業(yè)（1）殺蟲劑：刀豆氨酸、5-羥色氨酸可使南方毛蟲拒555、化妝品工業(yè)氨基酸能調(diào)節(jié)皮膚pH的變動，對細菌的防護作用，也可作為皮膚、毛發(fā)的營養(yǎng)成分，增加皮膚、毛發(fā)的光澤。防止皮膚干燥的自然保濕因子的主要成分是甘氨酸、羥基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、絲氨酸等游離氨基酸。在化妝品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些維生素，可防止皮膚老化。5、化妝品工業(yè)氨基酸能調(diào)節(jié)皮膚pH的變動，對細菌的防56在化妝品行業(yè)的應(yīng)用氨基酸和高級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作用精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸的碳酸鹽、聚天門冬氨酸等制成的護發(fā)劑、染發(fā)劑、永久型燙發(fā)劑，發(fā)展成為時興商品供應(yīng)市場用氨基酸合成的氨基酸羧酸型兩性表面活性劑，具有毒性低、刺激小、柔軟、抗靜電、殺菌等性能，在洗滌用品、化妝品、紡織印染、制藥等方面有較大用途。在化妝品行業(yè)的應(yīng)用576在飼料添中劑行業(yè)的應(yīng)用主要有蛋氨酸和賴氨酸其功效主要是：促進動物生長發(fā)育；改善肉質(zhì)，提高畜禽生產(chǎn)能力，增加產(chǎn)量；提高飼料利用率，節(jié)省蛋白質(zhì)飼料；降低成本。6在飼料添中劑行業(yè)的應(yīng)用58在其他行業(yè)的應(yīng)用在生物工程方面，半胱氨酸等正被開發(fā)成新的保護劑，亮氨酸、胱氨酸等正作為發(fā)酵工業(yè)中多種氨基酸生產(chǎn)菌的添加劑而被應(yīng)用。在輕工業(yè)方面。聚谷氨酸和聚丙氨酸正在被研制在具有良好保溫性和透氣性的人造皮革和高級人造纖維。在重金屬提取和電鍍工業(yè)方面，天門冬氨酸、組氨酸、絲氨酸在溶金液中應(yīng)用，使溶金能力提高100～200倍；谷氨酸等可用于電渡工業(yè)的電解溶液，胱氨酸可用于銅礦探測，氨基酸烷基酯可用于海上流油回收等等。在其他行業(yè)的應(yīng)用591、目前全世界天然氨基酸的年總產(chǎn)量在百萬噸左右，其中產(chǎn)量較大者有谷氨酸、蛋氨酸及賴氨酸，其次為天門冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸等。它們主要用于醫(yī)藥、食品、飼料及化工行業(yè)中。2、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)化法及化學合成法等四種。3、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、酰化、取代及成鹽等化學方法或酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)。第二節(jié)氨基酸類藥物的生產(chǎn)方法1、目前全世界天然氨基酸的年總產(chǎn)量在百萬噸左右，其中產(chǎn)量較60一、氨基酸的化學合成目前氨基酸的合成方法有5種：（1）蛋白質(zhì)水解提取法；（2）直接發(fā)酵法；（3）添加前體發(fā)酵法；（4）酶法；（5）化學合成法。通常將直接發(fā)酵法和添加前體發(fā)酵法統(tǒng)稱為發(fā)酵法。合成方法一、氨基酸的化學合成目前氨基酸的合成方法有5種：合成方法61二、氨基酸分離方法目前氨基酸的分離方法有：（1）溶解度法（2）等電點沉淀法（3）特殊試劑沉淀法（4）吸附法（5）離子交換法方法二、氨基酸分離方法目前氨基酸的分離方法有：方法621、利用氨基酸的溶解度分離-----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行分離的方法。

胱氨酸和酪氨酸均難溶于水，而其他氨基酸則比較易溶，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。1、利用氨基酸的溶解度分離-----溶解度法632、利用沉淀法分離（1）等電點沉淀法（2）特殊試劑沉淀法氨基酸可同一些有機化合物或無機休合物結(jié)合，生成具有特殊性質(zhì)的結(jié)晶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。2、利用沉淀法分離64（3）利用吸附法分離

是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?；钚蕴繉Ρ奖彼?、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。

（3）利用吸附法分離65（4）利用離子交換法分離

是利用離子交換劑對不同氨基酸吸附能力的差異進行分離的方法。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不同氨基酸的吸附力不同。如：味精廠采用強酸性陽離子交換樹脂對-谷氨酸陽離子進行選擇性吸附（4）利用離子交換法分離66三、氨基酸精制方法目前氨基酸的精制方法有：（1）結(jié)晶和重結(jié)晶技術(shù)（2）溶解度法（3）結(jié)晶與溶解度法相結(jié)合的技術(shù)方法三、氨基酸精制方法目前氨基酸的精制方法有：方法67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(jié)晶或重結(jié)晶加以精制。

溶解度與結(jié)晶技術(shù)相結(jié)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(diào)pH4.0左右，經(jīng)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(jié)晶，用95%乙醇洗滌，烘干即得苯丙氨酸精品。氨基酸類藥物—生化制藥學課件68四、氨基酸類藥物的檢測目前氨基酸的檢測方法有：（1）電位滴定法（2）高氯酸溶液滴定法方法四、氨基酸類藥物的檢測目前氨基酸的檢測方法有：方法69（一）基本原理與過程以毛發(fā)、血粉及廢蠶絲等蛋白質(zhì)為原料，通過酸、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)氨基酸的主要過程為水解、分離和結(jié)晶精制三個步驟。

水解法（一）基本原理與過程水解法701、蛋白質(zhì)水解方法目前蛋白質(zhì)水解分為酸水解法、堿水解法及酶水解法三種。（1）酸水解法蛋白質(zhì)原料用4倍質(zhì)量的6mol／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。此法優(yōu)點是水解迅速而徹底，產(chǎn)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(chǎn)生大量廢酸污染環(huán)境。1、蛋白質(zhì)水解方法71（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。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(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程稱為酶水解法。此法優(yōu)點為反應(yīng)條件溫和，無需特殊設(shè)備，氨基酸不破壞，無消旋作用。缺點是水解不徹底，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。（2）堿水解法蛋白質(zhì)原料經(jīng)6mol／L氫氧化鈉或4mol／72（二）用水解法生產(chǎn)氨基酸的品種及工藝

絕大多數(shù)氨基酸均可采用酸水解法生產(chǎn)，但目前由于發(fā)酵方法及酶工程技術(shù)的迅速發(fā)展，僅有幾種氨基酸仍采用酸水解法生產(chǎn)?，F(xiàn)胱氨酸及亮氨酸生產(chǎn)為例。1、L-胱氨酸（L-Cystine，L-Cys2）的制備2、L-亮氨酸（L-Leucine，L-leu）的制備

（二）用水解法生產(chǎn)氨基酸的品種及工藝73L-胱氨酸（1）L-胱氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

L-胱氨酸存在于所有蛋白質(zhì)分子中，尤以毛、發(fā)及蹄甲等角蛋白中含量最多。其分子由兩分子半胱氨酸脫氫氧化而成，結(jié)構(gòu)為：L-胱氨酸74L-胱氨酸自稀酸中形成六角形或六角柱形晶體，分解點258~261℃，pI為5.05，〔α〕25D為-232°。在25℃水中溶解度為0.011，在75℃水中為0.052。溶于無機酸及無機堿，在熱堿液中可被分解。不溶于乙醇、乙醚及丙酮?？杀贿€原為L-半胱氨酸。L-胱氨酸自稀酸中形成六角形或六角柱形晶體，分解點258~275

（2）工藝路線人發(fā)豬毛水解液117℃,6.5-7hHClNaOHpH4.8L-胱氨酸粗品（Ⅰ）HCl，活性炭85℃,0.5hL-胱氨酸粗品（Ⅱ）HCl，活性炭濾液NaOHpH4.885℃,0.5h濾液氨水pH3.5-4L-胱氨酸（2）工藝路線人發(fā)水解液117℃,6.5-7hH76(3)含量測定：取本品0.3g，精確稱量，加95%乙醇30mL溶解后，在30℃用碘滴定液（0.1mol/L）迅速滴定至溶液顯微黃色，并在30S內(nèi)不褪色。每1mL的碘滴定液（0.1mol/L）相當于15.76mg的C3H7NO2S·HCl。（4）作用與用途L-胱氨酸具有增強造血機能、升高白細胞、促進皮膚損傷的修復及抗輻射作用。臨床上用于治療輻射損傷、重金屬中毒、慢性肝炎、牛皮癬及病后或產(chǎn)后繼發(fā)性脫發(fā)。(3)含量測定：77L-亮氨酸（1）L-亮氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

L-亮氨酸存在于所有蛋白質(zhì)中，以玉米麩質(zhì)及血粉中含量最豐富，其次在角甲、棉籽餅和雞毛中含量也較多。L-亮氨酸為人體必需氨基酸之一，化學名稱為2-氨基-4-甲基戊酸或2-氨基異己酸，分子式：C6H13NO2,分子量：131.17,結(jié)構(gòu)式：L-亮氨酸（1）L-亮氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)78

L-Leu自水及乙醇中得白色片狀結(jié)晶，pI為5.98，熔點為293℃，在25℃水中溶解度為2.19，乙醇中為0.017;在75℃水中為3.82，在醋酸中為10.9，不溶于乙醚。L-Leu自水及乙醇中得白色片狀結(jié)晶，pI為5.98，熔點79（2）工藝路線：氨基酸類藥物—生化制藥學課件80（3）檢驗應(yīng)為白色片狀結(jié)晶，含量98.5％～101.5%，干燥失重不超過0.2％，熾灼殘渣不超過0.4％，氯化物不超過0.05％，鐵鹽不超過0.003%，重金屬不超過0.0015％，砷鹽不超過1.5ppm。

含量測定：取本品約0.1g，精確稱定，加無水甲酸1mL溶解后，加冰醋酸25mL,依照電位滴定法，用0.1mol/L高氯酸滴定液滴定，滴定結(jié)果用空白試驗校正。每1mL高氯酸滴定液（0.1mol/L）相當于13.12C6H13NO2。（4）作用與用途L-亮氨酸為人體必需氨基酸之一，是各種氨基酸輸液的原料之一。對維持體內(nèi)糖和脂肪的正常代謝均有重要作用。（3）檢驗應(yīng)為白色片狀結(jié)晶，含量98.5％～101.5%，81二、發(fā)酵法

（－）基本原理與過程

1、發(fā)酵的基本原理生物化學中稱酵母無氧呼吸過程為發(fā)酵，反應(yīng)過程中電子供體與受體皆為有機物，有時電子受體為電子供體的分解產(chǎn)物，氧化作用不完全，最終形成還原性產(chǎn)物。工業(yè)上，發(fā)酵實質(zhì)上是利用微生物細胞中酶的作用，將培養(yǎng)基中有機物轉(zhuǎn)化為細胞或其它有機物的過程。二、發(fā)酵法82氨基酸發(fā)酵法有廣義與狹義之分。狹義者指通過特定微生物在以糖為碳源、以氨或尿素為氮源以及其他的培養(yǎng)基中生長，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)酵法氨基酸發(fā)酵法有廣義與狹義之分。83★初生氨基酸：微生物通過固氮作用、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?，以初生氨基酸為前體轉(zhuǎn)化成的其它氨基酸。大多數(shù)氨基酸均可通過以初生氨基酸為原料的微生物轉(zhuǎn)化作用而產(chǎn)生?！锍跎被幔何⑸锿ㄟ^固氮作用、硝酸還原及自外界吸收氨842.發(fā)酵法的基本過程培養(yǎng)基配制滅菌菌種誘變選育菌種培養(yǎng)滅菌接種發(fā)酵產(chǎn)品提取分離純化2.發(fā)酵法的基本過程培養(yǎng)基配制滅菌菌種誘變選育菌種培養(yǎng)滅菌接85

現(xiàn)代生物工程采用細胞融合技術(shù)及基因重組技術(shù)改造微生物細胞，已獲得多種高產(chǎn)氨基酸雜種菌株及基因工程菌。如用北京棒狀桿菌和鈍齒棒狀桿菌原生質(zhì)體融合形成的雜種，其中70％雜種細胞產(chǎn)生兩親菌株所產(chǎn)生的氨基酸。

86⑵氨基酸發(fā)酵方式主要是液體通風深層培養(yǎng)法，其過程是由菌種試管培養(yǎng)逐級放大直至數(shù)噸至數(shù)百噸發(fā)酵罐。發(fā)酵結(jié)束，除去菌體，清液用于提取、分離純化和精制有關(guān)氨基酸，其分離純化、精制方法及過程與水解法相同。

⑵氨基酸發(fā)酵方式主要是液體通風深層培養(yǎng)法，其過程是由菌種87（二）發(fā)酵法生產(chǎn)的氨基酸品種及工藝

構(gòu)成動物、植物及微生物體所有蛋白質(zhì)的氨基酸種類與構(gòu)型均無任何差異，但植物體內(nèi)所有氨基酸皆由CO2、氨和水合成，動物體除8種必需氨基酸需從外界攝取外，其余非必需氨基酸均可通過體內(nèi)氨基酸之間的轉(zhuǎn)化或碳水化合物中間代謝物而合成，而微生物利用碳源、氮源及鹽類幾乎可合成所有氨基酸。（二）發(fā)酵法生產(chǎn)的氨基酸品種及工藝

構(gòu)成動物、植物及微生88目前絕大部分氨基酸皆可通過發(fā)酵法生產(chǎn)，其缺點是產(chǎn)物濃度低，設(shè)備投資大，工藝管理要求嚴格，生產(chǎn)周期長，成本高。僅以L-異亮氨酸及L-賴氨酸直接發(fā)酵法為例，說明發(fā)酵法的基本過程。1、L-異亮氨酸（L-Isoleucine，L-Ile）的制備2、L-賴氨酸（L-Lysine，L-Lys）的制備

目前絕大部分氨基酸皆可通過發(fā)酵法生產(chǎn)，其缺點是產(chǎn)物891、L-異亮氨酸（L-Isoleucine，L-Ile）的制備（1）L-異亮氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：L-Ile存在子所有蛋白質(zhì)中，為人體必需氨基酸之一，分子式為C6H13NO2，分子量為131.17，結(jié)構(gòu)式為：1、L-異亮氨酸（L-Isoleucine，L-Ile）的制90L-Ile在乙醇中形成菱形葉片狀或片狀晶體，分解點為285～286℃，L-Ile溶于熱醋酸，在20℃乙醇中溶解度為0.072，在25℃水中為4.12，在75℃水中為6.08，不溶于乙醚。L-Ile在乙醇中形成菱形葉片狀或片狀晶體，分解點為28591（2）工藝路線氨基酸類藥物—生化制藥學課件92（3）檢驗

應(yīng)為菱形葉片狀或片狀晶體，含量應(yīng)為98.5％～101.5％，干燥失重不超過0.3％，熾灼殘渣不大于0.3%，氯化物不超過0.05％，硫酸鹽不超過0.03％，鐵鹽不超過0.003％,重金屬不超過0.0015％，砷鹽不超過1.5ppm。含量測定與L-亮氨酸的規(guī)定相同。（4）作用與用途

L-Ile為必需氨基酸，是復方氨基酸輸液的重要成份之一。缺乏時會引起骨骼肌肉萎縮和變性。（3）檢驗93

（1）L-賴氨酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)L-賴氨酸存在于所有蛋白質(zhì)中，為人體必需氨基酸之一。分子量為146.20，結(jié)構(gòu)為：2、L-賴氨酸（L-Lysine，L-Lys）的制備

L-Lys自乙醇水溶液中得針狀結(jié)晶，其鹽酸鹽為單斜晶系白色粉末，無臭、味苦，熔點263～264℃，易溶于水，幾乎不溶于乙醇和乙醚。PI為10.56，

（1）L-賴氨酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)2、L-賴氨酸（L-Lysi94（2）工藝路線氨基酸類藥物—生化制藥學課件95

（一）基本原理及過程

酶轉(zhuǎn)化法亦稱為酶工程技術(shù)，實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)。

酶工程法與直接發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸之反應(yīng)本質(zhì)相同，皆屬酶轉(zhuǎn)化反應(yīng)，但前者為單酶或多酶的高密度轉(zhuǎn)化，而后者為多酶低密度轉(zhuǎn)化。

酶工程技術(shù)工藝簡單，產(chǎn)物濃度高，轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)效率較高，副產(chǎn)物少。

固定化酶或細胞可進行連續(xù)操作，節(jié)省能源和勞務(wù)，并可長期反復使用。酶轉(zhuǎn)化法

（一）基本原理及過程酶轉(zhuǎn)化法96優(yōu)點：氨基酸的品種不受限制，除制備天然氨基酸外，還可以制備各種特殊結(jié)構(gòu)的非天然氨基酸。缺點：合成得到的氨基酸都是DL型外消旋體，必須經(jīng)過拆分，才能得到人體能夠利用的L型氨基酸。優(yōu)點：氨基酸的品種不受限制，除制備天然氨基酸外，還可以制備各97（二）酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的氨基酸品種及工藝目前醫(yī)藥工業(yè)中，用酶工程法生產(chǎn)的氨基酸已有十多種。DL-蛋氨酸、DL-纈氨酸、DL-苯丙氨酸、DL-色氨酸、DL-丙氨酸及DL-蘇氨酸等分別經(jīng)氨基?；覆鸱肢@得了相應(yīng)的L-氨基酸，并已投入了工業(yè)化生產(chǎn)。

（二）酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的氨基酸品種及工藝981、L-天冬氨酸及L-丙氨酸的制備（1）L-天冬氨酸及L-丙氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

①L－天冬氨酸（L-Asparticacid，Asp）的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)L-Asp存在于所有蛋白質(zhì)分子中，含兩個羧基和一個氨基，為酸性氨基酸，分子式為C4H7NO4，分子量為133.10，結(jié)構(gòu)式為：1、L-天冬氨酸及L-丙氨酸的制備99

L-Asp的化學名稱為α-氨基丁二酸或氨基琥珀酸，純品為白色菱形葉片狀結(jié)晶，等電點為2.77，熔點為269～271℃。溶于水及鹽酸，不溶于乙醇及乙醚，在25℃水中溶解度為0.8，在75℃水中為2.88，在乙醇中為0.00016。在堿性溶液中為左旋性，在酸性溶液中為右旋性?！拨痢?5D為+5.05°（C＝0.5～2.0，在水中），〔α〕25D為+25.4°（C＝0.5～2.0，在5mol／LHCl中）。L-Asp的化學名稱為α-氨基丁二酸或氨基琥珀酸，100

②L-丙氨酸（L-Alanine，簡稱L-Ala）的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)L-Ala存在于所有蛋白質(zhì)分子中,為中性氨基酸。分子式為C3H7NO2，分子量為89.09，結(jié)構(gòu)式為：

L-Ala自水和乙醇中形成菱形結(jié)晶，等電點為6.0，分解點為297℃，在25℃水中溶解度為16.65，在75℃水中為28.5，在20℃乙醇中為0.16，不溶于丙酮及乙醚?！拨痢?5D為+18°（C＝0.5～2.0，在水中），〔α〕25D為-14.6°（C＝0.5～2.0，在5mol／LHCl中）。②L-丙氨酸（L-Alanine，簡稱L-Ala）的結(jié)構(gòu)與101（2）L-Asp和L-Ala的酶轉(zhuǎn)化反應(yīng)

（3）工藝路線（2）L-Asp和L-Ala的酶轉(zhuǎn)化反應(yīng)（3）工藝路線102（4）檢驗

（5）作用與用途L-Asp有助于鳥氨酸循環(huán)，促進氨和CO2生成尿素，降低血中氨和CO2,增強肝功能，消除疲勞，用于治療慢性肝炎、肝硬化及高血氨癥。同時L-Asp和L-Ala都是復合氨基酸輸液的原料。（4）檢驗1032酶拆分法制備L-苯丙氨酸

（1）L-苯丙氨酸（L-phenylalanine，L-phe）的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)L-phe，存在于所有蛋白質(zhì)中，為人體必需氨基酸之一，其分子式為C9H11NO2，分子量為165.19，結(jié)構(gòu)為：2酶拆分法制備L-苯丙氨酸104L-Phe自水中結(jié)晶成白色葉片狀晶體，無臭，微苦，pI為5.48；分解點為283～284℃。在25℃水中溶解度為2.96，在75℃水中為6.62，微溶于甲醇及乙醇，不溶于乙醚。1%水溶液pH為5.4～6.0?！拨痢?5D為-4.47°（C＝0.5～2.0，在5mol／LHCl中），〔α〕25D為-34.5°（C＝0.5~2.0，在水中）。

L-Phe自水中結(jié)晶成白色葉片狀晶體，無臭，105（2）工藝路線

（2）工藝路線106

（3）檢驗應(yīng)為白色葉片狀結(jié)晶，其含量應(yīng)在98.5％～101.5％之間，〔α〕25D為-32.3°～+34.3°，1％水溶液pH為5.4～6.0，干燥失重應(yīng)不超過0.3％，熾灼殘渣應(yīng)不超過0.4％，氯化物、硫酸鹽及重金屬均與異亮氨酸規(guī)定相同，砷鹽應(yīng)不超過1.5ppm，鐵鹽應(yīng)不超過0.003%。（4）作用與用途L-苯丙氨酸為復合氨基注射液的重要原料之一，也是合成苯丙氨酸氮芥及對氟苯丙氨酸等抗癌藥的原料。（3）檢驗應(yīng)為白色葉片狀結(jié)晶，其含量應(yīng)在98.5％～1107

四、化學合成法

（一）基本原理與過程以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反應(yīng)合成α-氨基酸的方法稱為化學合成法。四、化學合成法108分類：

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。

不對稱合成法包括直接合成、α-酮酸反應(yīng)及不對稱催化加氫等方法。產(chǎn)物為L-型氨基酸。分類：109（二）化學合成法生產(chǎn)的氨基酸品種及工藝

理論上所有氨基酸皆可由化學合成法制造，但在目前，只有當采用其它方法生產(chǎn)很不經(jīng)濟時才采用化學合成法生產(chǎn)，如甘氨酸、DL-蛋氨酸及DL-丙氨酸等現(xiàn)僅介紹L-脯氨酸及L-蘇氨酸的化學合成及其分離純化工藝。（二）化學合成法生產(chǎn)的氨基酸品種及工藝1101、L-脯氨酸（L-Proline，L-Pro）的制備

（1）L-脯氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)L-脯氨酸存在于所有蛋白質(zhì)中，雞毛中含量較豐富。其化學名稱為吡咯啶-α-甲酸或吡啶烷環(huán)-2-羧酸，分子式為C5H9NO2，分子量為115.13。L-Pro自乙醇-乙醚中得白色粉末狀結(jié)晶，pI為6.3，熔點220～222℃。極易溶于水，不溶于乙醇及乙醚。有旋光。（2）合成路線:L-Pro可采用化學合成法、發(fā)酵法及蛋白質(zhì)原料水解分離法生產(chǎn)，合成法也有不同的原料和工藝。以濃硫酸為脫水劑，使L-谷氨酸與乙醇縮合成L-谷氨酸-γ-乙酯，后者經(jīng)硼氫化鉀還原即成L-Pro。1、L-脯氨酸（L-Proline，L-Pro）的制備111反應(yīng)過程反應(yīng)過程112（3）工藝路線五氯酚乙醇溶液得復鹽沉淀。3%氨水解析乙醚去雜質(zhì)。（3）工藝路線五氯酚乙醇溶液得復鹽沉淀。113

2、L-蘇氨酸（L-Threonine，L-Thr）的制備（1）L-蘇氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)L-蘇氨酸存在于所有蛋白質(zhì)中，為人體必需氨基酸之一。其分子式為C4H9NO3，分子量為119.12，L-Thr純品為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，無臭，微甜，等電點為6.16,熔點為255～257℃，溶于水，不溶于乙醇、乙醚及氯仿。在堿液中不穩(wěn)定，受熱易分解為甘氨酸和乙醛。L-Thr分子中有兩個不對稱碳原子，故有L－D－Thr和L－D別蘇氨酸四種異構(gòu)體，唯L-Thr具有生理活性。2、L-蘇氨酸（L-Threonine，L-Thr）的制備114氨基酸類藥物—生化制藥學課件115（2）合成路線:L-Thr的合成原料為甘氨酸和乙醛。甘氨酸先與堿式硫酸銅反應(yīng)生成甘氨酸銅，后者在堿性條件下與乙醛縮合成DL-Thr銅，并以播種結(jié)晶法（優(yōu)先結(jié)晶法）拆分得L-Thr和D-Thr。反應(yīng)過程為：（2）合成路線:L-Thr的合成原料為甘氨酸和乙醛。甘氨酸116（3）工藝路線

（3）工藝路線117

定義：多種結(jié)晶L-氨基酸依特定比例混合制成的靜脈內(nèi)輸注液第三節(jié)氨基酸輸液促進蛋白質(zhì)、酶及肽類激素的合成，提高血漿蛋白濃度與組織蛋白含量，維持氮平衡，調(diào)節(jié)肌體正常代謝。

定義：多種結(jié)晶L-氨基酸依特定比例混合制成的靜脈內(nèi)輸注118現(xiàn)已有含氨基酸數(shù)目為11、14、18及20種等多種輸液類型，氨基酸濃度分別有3％、5％、9％、10％及12％等多種規(guī)格。有些氨基酸輸液還加入山梨醇、木糖、維生素、Na＋、K＋、Ca2+或Mg2+等成分，以補充能量，提高氨基酸的利用率及其營養(yǎng)價值，也有些氨基酸輸液與右旋糖酐配伍制成較理想的代血漿。現(xiàn)已有含氨基酸數(shù)目為11、14、18及20種等多種輸液類型，119一、氨基酸輸液的組成與要求

（一）組方原理目前國內(nèi)外生產(chǎn)氨基酸輸液組方多采用人乳、全蛋白、FAO、FA○-WHO或血漿游離氨基酸模式。組方中必須含八種必需氨基酸和兩種半必需氨基酸，所有氨基酸均為L-型。另外，組方中尚需含5％山梨醇或木糖醇，以補充能量、促進氨基酸的吸收和利用，同時加半胱氨酸作為穩(wěn)定劑，由此方能構(gòu)成優(yōu)良的氨基酸輸液。一、氨基酸輸液的組成與要求120（二）處方中氨基酸的組成與比例

1、氨基酸的構(gòu)型最理想的情況是全部使用L-氨基酸配制輸液。2、必需氨基酸與非必需氨基酸的比例輸液中必需氨基酸（E）與非必需氨基酸（N）之比依具體情況而定。一般在1：1～1：3之間；必需氨基酸（E）占總氨基酸的50％～75％；必需氨基酸（E）與總氮量（T）之比以3為宜。國內(nèi)氨基酸輸液的總含氮量為0.6％～0.8％。（二）處方中氨基酸的組成與比例121

二、氨基酸輸液的配方氨基酸輸液可參考FAO-WHO氨基酸代謝模式、人血漿白蛋白、全蛋蛋白質(zhì)或人乳的氨基酸組成模式制訂配方。三、氨基酸輸液配制復方氨基酸配方種類較多，配制方法亦不盡相同。但其過程均需活性炭脫色，且需維持一定pH范圍?；钚蕴繉Ψ枷阕灏被嵛搅?，引起損失，使其含量下降，故配料時需將芳香族氨基酸用量增加20%以彌補損失，或?qū)⒒钚蕴肯扔?％苯丙氨酸吸附飽和后再應(yīng)用。輸液的pH值一般在4.0～6.0為適宜，pH5.5最佳，酸度過大或接近中性皆影響色澤和產(chǎn)品質(zhì)量。二、氨基酸輸液的配方122復方氨基酸輸液配制工藝如下:（1）穩(wěn)定及難溶氨基酸的溶解取新鮮注射用水（約全量的2／3）于容器中，加溫至90℃，將亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、天冬氨酸及谷氨酸依次投入，充分攪拌溶解，停止加熱，加入色氨酸攪拌溶解。（2）加易溶氨基酸及穩(wěn)定劑投入其它易溶氨基酸及穩(wěn)定劑（亞硫酸氫鈉及半胱氨酸各加至全量濃度為0.05％），攪拌溶解，迅速降至室溫，加注射用水至近全量，用10％氫氧化鈉液調(diào)pH4.5~5.5,加注射用水至全量。復方氨基酸輸液配制工藝如下:123

（3）脫色與灌封上述溶液加0.1％～0.2％（w／v）的活性炭，攪拌30min，濾除活性炭，再用分子量截留值為1萬～2萬的超濾膜濾器過濾，濾液分裝于250ml或500ml輸液瓶中，按常規(guī)操作壓蓋后，于105℃流動蒸氣滅菌30min即得成品。

（3）脫色與灌封上述溶液加0.1％～0.2％（w／v）的124四、質(zhì)量標準復方氨基酸注射液種類較多，各自標準不同?，F(xiàn)介紹“11種氨基酸注射液”的質(zhì)量標準。本品為無色或淡黃色的澄明液體，每種氨基酸含量均應(yīng)為標示量的80.0％土120.0％。其處方中每升溶液里各氨基酸的量分別為（g）：L-Leu10.0，L-Ile6.6，L-Phe9.9，L-Thr7.0，L-Va16.4，L-Met6.8，L-Trp3.0，L-Lys15.4，L-Arg9.0，L-His3.5及Gly6．0。四、質(zhì)量標準125本品pH值為5.5～7.0，與茚三酮呈紫色反應(yīng)，與硫酸鋅及溴試劑呈淡紅色反應(yīng)。色氨酸采用分光光度法測定，其余氨基酸采用氨基酸自動分析儀或高效液相色譜儀分離測定。其它如安全試驗、熱原及降壓物質(zhì)等均應(yīng)符合中國藥典的有關(guān)規(guī)定。

本品pH值為5.5～7.0，與茚三酮呈紫色反應(yīng)，與硫酸鋅及溴126五、作用與用途對代謝旺盛的病人及嚴重消耗性病人的蛋白質(zhì)合成有促進作用。用于治療肝性昏迷、消化道吸收功能障礙引起的低蛋白血癥、大面積燒傷、嚴重創(chuàng)傷及感染等疾患。五、作用與用途127氨基酸工業(yè)的發(fā)展趨勢傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)方法運用基因工程手段生產(chǎn)氨基酸大力發(fā)展藥用中間體氨基酸工業(yè)的發(fā)展趨勢傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)方法128傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)方法

世界氨基酸工業(yè)從1908年開始，先后開發(fā)了蛋白質(zhì)水解抽提法、化學合成法、微生物發(fā)酵法和酶法等氨基酸生產(chǎn)方法。其中蛋白質(zhì)水解法是最傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)方法，從1910年日本味之素公司采用酸水解大豆蛋白提取谷氨酸鈉開始，到1957年發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸成功前，全部氨基酸產(chǎn)品都是采用抽提法制備的?；瘜W合成法是20世紀50年代發(fā)展起來的方法，目前蛋氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等主要采用此法生產(chǎn)?；瘜W合成法生產(chǎn)的氨基酸品種占總量的20%，酶法生產(chǎn)氨基酸始于20世紀70年代。日本1973年用固定經(jīng)菌體成功進行了天冬氨酸的生產(chǎn)，開創(chuàng)了應(yīng)用酶法生產(chǎn)氨基酸的先例。酶法生產(chǎn)的氨基酸品種占總量的10%。發(fā)酵法是1957年由日本首先成功開創(chuàng)的，當時由于成本問題，該項技術(shù)沒用于工業(yè)化生產(chǎn)。傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)方法

世界氨基酸工業(yè)從1908年開始，先129近年來，隨著遺傳生化學和生物工程技術(shù)的發(fā)展，發(fā)酵法已成為目前生產(chǎn)氨基酸的主要方法。其生產(chǎn)的品種占總量的60%左右。目前，世界上氨基酸的主要生產(chǎn)國家有日本、美國、德國、法國、印尼、泰國、韓國、中國等，日本在氨基酸方面的研究、開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)、品種及產(chǎn)量上均居世界領(lǐng)先地位。近年來，隨著遺傳生化學和生物工程技術(shù)的發(fā)展，發(fā)酵法已成為目前130運用基因工程手段生產(chǎn)氨基酸通過基因突變和重組選育的大批優(yōu)良菌株，不僅提高了傳統(tǒng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，而且開發(fā)了新產(chǎn)品。應(yīng)用DNA重組，基因定向誘變，可進行生產(chǎn)菌的定向育種，并能打破種種界限，集中不同菌株的優(yōu)點，從而先育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、易于自動化生產(chǎn)的基因工程菌。運用基因工程手段生產(chǎn)氨基酸131大力發(fā)展藥用中間體⑴氨基酸及其衍生物逐漸成為藥用中間體。目前作為活性藥物合成中使用頻率最高的幾種氨基酸是L-脯氨酸、D-苯甘氨酸、D-羥基苯甘氨酸、L-纈氨酸及苯丙氨酸。

⑵非天然氨基酸是合成活性藥物的重要原料。目前，藥用氨基酸中間體原料除用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的天然氨基酸外，許多新藥（如蛋白酶抑制劑類抗區(qū)滋病藥）均使用人工合成的“非天然氨基酸”。

大力發(fā)展藥用中間體⑴氨基酸及其衍生物逐漸成為藥用中間132⑶日本大公司的動向，日本味之素公司與協(xié)和發(fā)酵株式會社是世界主要氨基酸生產(chǎn)廠家，這兩家公司近幾年都在大力發(fā)展藥用氨基酸中間體原料的生產(chǎn)，以便為新藥合成提供堅實的基礎(chǔ)。

⑷應(yīng)生產(chǎn)高附加值非天然氨基酸。天然氨基酸產(chǎn)品中以谷氨酸、蛋氨酸和賴氨酸等的產(chǎn)量最大，但附加值較低，而新型D氨基酸雖然生產(chǎn)數(shù)量較少，但附加值較高。因此氨基酸行業(yè)提高企業(yè)效益的發(fā)展新方向，是生產(chǎn)新型合成藥所需的高附加值非天然氨基酸。⑶日本大公司的動向，日本味之素公司與協(xié)和發(fā)酵株式會社是世133氨基酸類藥物氨基酸類藥物134序言氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本骨架，生物體中眾多蛋白質(zhì)的生物功能都與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)量、排列序列有密切關(guān)系，對于人體和動物維持機體的蛋白質(zhì)動態(tài)平衡有著重要的作用，故氨基酸的生產(chǎn)和應(yīng)用早就受到了人們的重視。1820，用水解蛋白質(zhì)獲得了氨基酸序言氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本骨架，生物體中眾多蛋白質(zhì)的1351850年在實驗室內(nèi)用化學合成法合成了氨基酸。1956年用微生物直接發(fā)酵糖類生產(chǎn)谷氨酸獲得成功，并運用到工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，并認為是現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的重大突破。1850年在實驗室內(nèi)用化學合成法合成了氨基酸。136目前全世界氨基酸每年的產(chǎn)量為100萬t，耐需求總量是800萬t，其中蛋氨酸25萬t，賴氨酸50萬t；中國氨基酸的需求總量為10～15萬t（實際產(chǎn)量為3萬t），其中蛋氨酸5萬t，賴氨酸6.4萬t。從組成上看，中國自20世紀60年代起，食品工業(yè)的氨基酸用量占61%，飲料工業(yè)的氨基酸用量占30%，醫(yī)藥、日用化工、農(nóng)業(yè)、冶金、環(huán)保、輕工、生物工程技術(shù)等方面占用的比例逐年增加。目前全世界氨基酸每年的產(chǎn)量為100萬t，耐需求總量是800萬137第一節(jié)概述一、氨基酸的組成與結(jié)構(gòu)氨基酸是構(gòu)成機體蛋白質(zhì)的基本單位，且構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸都是α-氨基酸，除甘氨酸外，α-碳原子均為不對稱碳原子，具有立體異構(gòu)現(xiàn)象，均是L-型氨基酸。第一節(jié)概述一、氨基酸的組成與結(jié)構(gòu)138二、氨基酸的命名與分類:1.氨基酸的命名氨基酸的化學名稱是根據(jù)有機化學的標準命名法命名的.氨基的位置有αβγε之分(氨基的位置與-OH)二、氨基酸的命名與分類:1392.氨基酸的分類（1）蛋白氨基酸---多結(jié)合狀態(tài)（2）非蛋白氨基酸---多游離存在（3）衍生氨基酸從人體營養(yǎng)的角度,從氨基酸對人體生理的重要性和人體能否合成分為必需氨基酸和非必需氨基酸2.氨基酸的分類從人體營養(yǎng)的角度,從氨基酸對人體生理的重要性140方法(1)根據(jù)氨基酸在pH=5.0溶液中的帶電情況分為:酸性,堿性和中性氨基酸.如谷氨酸,天冬氨酸為酸性氨基酸:精氨酸,賴氨酸,組氨酸為堿性氨基酸等(2)根據(jù)氨基酸側(cè)鏈的化學結(jié)構(gòu),可將氨基酸分為:脂肪族氨基酸,芳香族氨基酸,雜環(huán)族氨基酸和亞氨基酸四大類(3)按氨基酸側(cè)鏈基團的極性分為極性氨基酸和非極性氨基酸方法14120種常見氨基酸：

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點甘氨酸Gly5.97丙氨酸Ala6.00*頡氨酸Val5.96*異亮氨酸Ile5.98I、中性20種常見氨基酸：結(jié)構(gòu)名稱142

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點*亮氨酸Leu6.02*苯丙氨酸Phe

5.48半胱氨酸Cys

5.07*蘇氨酸Thr

5.6結(jié)構(gòu)名稱縮寫143谷酰胺Gln5.56天冬酰胺Asn

5.07結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點*蛋氨酸Met

5.74絲氨酸Ser

5.68谷酰胺Gln144

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點脯氨酸pro

6.30酪氨酸Tyr5.66*色氨酸Trp

5.89天冬氨酸Asp

2.77II酸性結(jié)構(gòu)名稱縮寫145

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點谷氨酸Glu

3.22III堿性*賴氨酸Lys

9.74精氨酸Arg

10.76組氨酸His

7.59(*為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）結(jié)構(gòu)名稱縮146α-氨基酸分子的手性“反應(yīng)?！笔录?0世紀五六十年代，歐洲出現(xiàn)畸形兒事件，畸形嬰兒沒有臂和腿，手和腳直接連在身體上，很像海豹的肢體，故稱為“海豹肢畸形兒”，引起畸形的原因是婦女在懷孕初期服用“反應(yīng)?！保ㄌ愤哙ね│?氨基酸分子的手性“反應(yīng)?！笔录?47氨基酸類藥物—生化制藥學課件148氨基酸類藥物—生化制藥學課件149三、理化性質(zhì)1、物理通性：1）晶型和熔點天然氨基酸純品均為白色結(jié)晶性粉末，熔點及分解點均在200℃以上。2）溶解度在有機溶劑中溶解度一般較小。水中溶解度相差較大三、理化性質(zhì)150

除甘氨酸外，氨基酸均含有一個手性-碳原子，因此都具有旋光性。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)3）氨基酸的旋光性除甘氨酸外，氨基酸均含有一個手性-碳原子，因此都具有151構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(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。酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;4）氨基酸的光吸收構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠1525）氨基酸的兩性+HCl+NaOH+H2O5）氨基酸的兩性+HCl+NaOH+H2O153PH1710凈電荷+10-1

正離子兼性離子負離子

等電點PIPH11546)氨基酸的等電點在等電點時，氨基酸既不向正極也不向負極移動，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài)。側(cè)鏈不含離解基團的中性氨基酸，其等電點是它的pK’1和pK’2的算術(shù)平均值：pI=(pK’1+pK’2)/2同樣，對于側(cè)鏈含有可解離基團的氨基酸，其pI值也決定于兩性離子兩邊的pK’值的算術(shù)平均值。酸性氨基酸：pI=(pK’1+pK’R-COO-

)/2鹼性氨基酸：pI=(pK’2+pK’R-NH2)/26)氨基酸的等電點在等電點時，氨基酸既不向正極也不向155

7）氨基酸能使水的介電常數(shù)增高,而一般的有機化合物乙醇、丙酮等卻使水的介電常數(shù)降低。是以離子晶格組成，而一般的有機化合物是由分子晶格組成的。

1562、化學通性：

α-氨基酸共同的化學反應(yīng)有兩性解離及林海定反應(yīng)、?；?、烷基化、酯化、酰氯化、酰胺化、疊氮化、脫羧及脫氨反應(yīng)、肽鍵結(jié)合反應(yīng)及與甲醛和亞硝酸的反應(yīng)等。

2、化學通性：1571)-氨基參與的反應(yīng)（1）與甲醛發(fā)生羥甲基化反應(yīng)用途：可以用來直接測定氨基酸的濃度。即氨基酸的甲醛滴定1)-氨基參與的反應(yīng)（1）與甲醛發(fā)生羥甲基化反應(yīng)用途：1581)-氨基參與的反應(yīng)（2）與亞硝酸反應(yīng)用途：范斯來克法定量測定氨基酸的基本反應(yīng)。1)-氨基參與的反應(yīng)（2）與亞硝酸反應(yīng)用途：范斯來克1591)-氨基參與的反應(yīng)（3）?；磻?yīng)用途：用于保護氨基以及肽鏈的氨基端測定等。1)-氨基參與的反應(yīng)（3）?；磻?yīng)用途：用于保護氨1601)-氨基參與的反應(yīng)（4）烴基化反應(yīng)用途：是鑒定多肽N-端氨基酸的重要方法。1)-氨基參與的反應(yīng)（4）烴基化反應(yīng)用途：是鑒定多肽1611)-氨基參與的反應(yīng)（5）生成西佛堿的反應(yīng)用途：是多種酶促反應(yīng)的中間過程。1)-氨基參與的反應(yīng)（5）生成西佛堿的反應(yīng)用途：是多1621)-氨基參與的反應(yīng)（6）脫氨基和轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)用途：酶催化的反應(yīng)。1)-氨基參與的反應(yīng)（6）脫氨基和轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)用途：酶163

氨基酸與堿作用生成相應(yīng)的鹽。氨基酸的堿金屬鹽能溶于水,而重金屬鹽則不溶于水。2)

-羧基參與的反應(yīng)（1）成鹽反應(yīng)氨基酸與堿作用生成相應(yīng)的鹽。氨基酸的堿金屬鹽能溶于1641（2）形成酯的反應(yīng)用途：是合成氨基酸?；苌锏闹匾虚g體。2)

-羧基參與的反應(yīng)1（2）形成酯的反應(yīng)用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中間體1651（3）形成酰鹵的反應(yīng)用途：這是使氨基酸羧基活化的一個重要反應(yīng)。2)

-羧基參與的反應(yīng)1（3）形成酰鹵的反應(yīng)用途：這是使氨基酸羧基活化的一個重要反166（4）疊氮化反應(yīng)用途：常作為多肽合成活性中間體。2)

-羧基參與的反應(yīng)（4）疊氮化反應(yīng)用途：常作為多肽合成活性中間體。2)-1671（5）脫羧反應(yīng)用途：酶催化的反應(yīng)。2)

-羧基參與的反應(yīng)1（5）脫羧反應(yīng)用途：酶催化的反應(yīng)。2)-羧基參與的1681(1)與茚三酮反應(yīng)用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。3)-氨基和羧基共同參與的反應(yīng)茚三酮水合茚三酮1(1)與茚三酮反應(yīng)用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。3)1691（2）成肽反應(yīng)用途：是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。3)-氨基和羧基共同參與的反應(yīng)1（2）成肽反應(yīng)用途：是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。3)170成肽反應(yīng)——脫水縮合成肽反應(yīng)——脫水縮合171多個氨基酸多肽蛋白質(zhì)縮聚結(jié)合多個氨基酸多肽蛋白質(zhì)縮聚1724)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)1作用：這些反應(yīng)可用于巰基的保護。4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)1作用1734)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)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。4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：1744)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)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端裂。胱氨酸4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)作用1754)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：可用于比色法定量測定半胱氨酸的含量。硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB)4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)(1)巰基（-SH）的性質(zhì)作用：可1764)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（2）羥基的性質(zhì)1作用：可用于修飾蛋白質(zhì)。二異丙基氟磷酸酯4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（2）羥基的性質(zhì)1作用：可用于修飾1774)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（3）咪唑基的性質(zhì)組氨酸含有咪唑基，它的pK2值為6.0，在生理條件下具有緩沖作用。組氨酸中的咪唑基能夠發(fā)生多種化學反應(yīng)。可以與ATP發(fā)生磷?；磻?yīng)，形成磷酸組氨酸，從而使酶活化。組氨酸的咪唑基也能發(fā)生烷基化反應(yīng)。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或喪失4)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（3）咪唑基的性質(zhì)組氨酸含有咪唑基1784)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（4）甲硫基的性質(zhì)14)側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)（4）甲硫基的性質(zhì)1179（1）米倫反應(yīng)酪氨酸（2）坂口反應(yīng)精氨酸（3）Pauly反應(yīng)組氨酸酪氨酸（4）醛類反應(yīng)色氨酸（5）鉛黑反應(yīng)：胱氨酸及半胱氨酸（6）其他苯丙氨酸硝化后于堿性條件下產(chǎn)生桔黃色反應(yīng)；半胱氨酸在堿性條件下與亞硝基鐵氰化鈉（硝普鹽）反應(yīng)生成紫紅色化合物5)特殊基團反應(yīng)

（1）米倫反應(yīng)酪氨酸5)特殊基團反應(yīng)180氨基酸的上述理化性質(zhì)是蛋白質(zhì)與氨基酸合成、轉(zhuǎn)化、分離純化及定性定量檢測的依據(jù)氨基酸的上述理化性質(zhì)是蛋白質(zhì)與氨基酸合成、轉(zhuǎn)化、分離181四、氨基酸的主要用途

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本組成單位，故生物體中眾多蛋白質(zhì)的生物功能，無不與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及由其形成的空間構(gòu)象有密