生物制藥工藝學(xué)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(xué)習(xí)， 使學(xué)生了解氨基酸的種類及理化性質(zhì)； 了解氨基酸的生產(chǎn)方法。教學(xué)基本內(nèi)容：微生物直接發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸研究獲得成功，極大地推動(dòng)了其他氨基酸發(fā)酵研究和生產(chǎn)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(chǎn)量最大，賴氨酸的發(fā)酵產(chǎn)量次之。1. 氨基酸組成、結(jié)構(gòu)、命名、分類、理化通性分類：蛋白質(zhì)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(yīng)用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；消化道疾??；肝??；腦及神經(jīng)系統(tǒng)；腫瘤；等。2.1 蛋白水解法

2、2.1.1 基本原理蛋白質(zhì)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(jīng)分離純化獲得各種氨基酸的生產(chǎn)方法。水解法生產(chǎn)氨基酸的主要過程為水解、分離、精制結(jié)晶三個(gè)步驟(1) 酸水解法蛋白質(zhì)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(diǎn)是水解迅速而徹底，產(chǎn)物全部為 L- 型氨基酸，無(wú)消旋作用。缺點(diǎn)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。(2) 堿水解法蛋白質(zhì)原料經(jīng) 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(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(diǎn)為反應(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)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。2.1.2 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(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。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(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 HgCl2 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；(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。(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

5、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，因此可對(duì)氨基酸混合物進(jìn)行分組或?qū)崿F(xiàn)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(zhì)， 需進(jìn)行精制， 常用的方法有結(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)。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(shí)，用 50 冷乙醇結(jié)晶或重結(jié)晶加以精制。此外也可用溶解度與結(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，