以人發(fā)為原料制備L-胱氨酸

1、以人發(fā)為原料制備L-胱氨酸【摘要】 學(xué)習(xí)并掌握實(shí)驗(yàn)室中用水解法由人發(fā)制備并精制L胱氨酸的方法【關(guān)鍵詞】 實(shí)驗(yàn) 人發(fā) 制備 L-胱氨酸 一、 前言L胱氨酸的定義：胱氨酸（cystine） 由兩個(gè)半胱氨酸通過其側(cè)鏈巰基氧化成二硫鍵后形成的產(chǎn)物，含有兩個(gè)手性中心，不溶于水，可形成尿結(jié)石。蛋白質(zhì)中的L-胱氨酸在肽鏈形成后，由兩個(gè)半胱氨酸殘基氧化形成。 2 L胱氨酸的結(jié)構(gòu)L胱氨酸的學(xué)名為雙巰丙氨酸，分子式： C6H12N2O4S2，化學(xué)式：性狀L胱氨酸是白色六角形板狀結(jié)晶或白色結(jié)晶粉末，無味，微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑，易溶于無機(jī)酸和堿溶液，在熱酸和熱堿溶液中能被分解。等電點(diǎn)為5.05，

2、熔點(diǎn)為258-261（分解）。用途L-胱氨酸是人體必需的氨基酸之一種。用于生物化學(xué)和營養(yǎng)研究，醫(yī)藥上有促進(jìn)機(jī)體細(xì)胞氧化和還原機(jī)能，增加白血球和阻止病原菌發(fā)育等作用。主要用于各種脫發(fā)癥。也用于痢疾、傷寒、流感等急性傳染病、氣喘、神經(jīng)痛、濕疹以及各種中毒疾患等，并有維持蛋白質(zhì)構(gòu)型的作用。也用作食品調(diào)味劑。 二、實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)原理 人發(fā)是一種角蛋白，是由各種不同氨基酸組成的復(fù)合體，角蛋白在一定條件下水解成各種不同的氨基酸的混合液，再經(jīng)過進(jìn)一步的提取、精制，即可得到所需的氨基酸。胱氨酸為其中一種，胱氨酸是含硫氨基酸，除含兩個(gè)氨基和兩個(gè)羥基外，還含有一個(gè)二硫鍵。本實(shí)驗(yàn)是用已洗凈并干燥的人發(fā)，先用酸水解，然

3、后調(diào)節(jié)pH至胱氨酸等電點(diǎn)（5.05左右）時(shí)，胱氨酸從水解液中沉淀出來，經(jīng)精制得到其結(jié)晶。2.儀器藥品2.1儀器：1000ml三口燒瓶、球型冷凝管、電熱套、玻璃漏斗、玻璃棒、溫度計(jì)、溫度計(jì)套管、抽濾瓶、布氏漏斗、真空泵、膠管、鐵架臺、鐵夾、尾接管、燒杯、濾紙、量筒，廣泛pH 試紙，精密pH試紙，攪拌器，滴液漏斗。2.2藥品：30%鹽酸溶液、15%鹽酸溶液、15%氫氧化鈉溶液、30%氫氧化鈉溶液、活性炭、EDTA、人發(fā)。3工藝線路人發(fā)洗滌、烘干凈毛發(fā)100g+30%鹽酸 加熱110118，回流6小時(shí)水解液 熱抽濾，三層濾紙濾液+30%氫氧化鈉 中和，冷卻，40-50，攪拌pH=4.85.1的溶液+

4、15%鹽酸+45%活性炭+0.1%EDTA 煮沸回流30分鐘溶液 抽濾 濾液+15%氫氧化鈉中和，冷卻，4050，攪拌pH4.85.1的溶液 抽濾粗品4實(shí)驗(yàn)方法4.1水解：稱取100g人發(fā)和180ml30%鹽酸于1000ml的三口燒瓶中，左口裝溫度計(jì)套和溫度計(jì)，右口裝橡皮塞，中口安裝回流裝置，在球型冷凝管上方用尾接管、橡皮管和漏斗將HCl導(dǎo)入水中，打開電熱套加熱，從沸騰開始計(jì)時(shí)，在110118之間回流6小時(shí)。在布氏漏斗內(nèi)墊上三層濾紙，熱抽濾得濾液，倒回三口燒瓶中，留次日使用。4.2 中和：將裝有濾液的三口燒瓶放在盛水的小盆內(nèi)，冷卻，保持溫度在4050，中口插入攪拌棒，左口放溫度計(jì)套和溫度計(jì)，右

5、口放盛有30%氫氧化鈉的滴液漏斗，開啟攪拌器，滴加氫氧化鈉，并不斷用溫度計(jì)蘸取溶液在廣泛試紙上測定pH，當(dāng)pH為3時(shí)，減慢氫氧化鈉的滴加速度，并改用精密試紙，使pH為4.85.1之間，繼續(xù)攪拌15分鐘，使pH維持在4.85.1,倒入燒杯中靜置，留次日使用。4.3 脫色（精制）將昨日溶液抽濾得粗品，稱量后放入三口燒瓶內(nèi)，加入140ml15%鹽酸,粗品重量45%的活性炭，0.1%EDTA，煮沸回流半小時(shí)，溶液抽濾后，倒回三口燒瓶，冷卻，保持溫度在4050，用15%氫氧化鈉中和，使pH維持在4.85.1之間，靜置一夜后將結(jié)晶混合液抽濾，并用水沖洗漏斗壁，烘干得成品。5計(jì)算產(chǎn)率：L-胱氨酸產(chǎn)量為7.5

6、28g，產(chǎn)率為7.528%。三、結(jié)論人發(fā)中含有L胱氨酸，本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)率為7.528%四、討論1.HCl 濃度對水解收率的影響由表1數(shù)據(jù)可看出,酸的濃度越大,反應(yīng)終點(diǎn)會提前,水解時(shí)間縮短,反之,酸的濃度較低時(shí),則水解終點(diǎn)相應(yīng)延遲。這在酸的濃度低于7 molL- 1 時(shí)尤為明顯,對于100g人發(fā)用160 mL不同濃度的酸水解,并不是酸的濃度越高得率越高,用10 molL- 1 的酸水解得率最高。濃度過低水解時(shí)間長。濃度過高有大量的揮發(fā)。本實(shí)驗(yàn)用180mL。2.鹽酸用量對水解收率的影響用10 molL - 1 的酸來反應(yīng),并不是用量越多得率越高,存在著最佳點(diǎn),結(jié)果表明以10 molL- 1 160mL

7、 的用量為最佳最終產(chǎn)品得率,同時(shí)隨著酸量的增多,水解終點(diǎn)漸趨提前,這一點(diǎn)比酸的濃度加大終點(diǎn)提前更加明顯,這可能由于酸用量越大,毛發(fā)與酸液的接觸越充分,越有利于水解進(jìn)行的緣故。3.水解時(shí)間及溫度對水解收率的影響酸的水解時(shí)間短,水解進(jìn)行不徹底,若水解時(shí)間過長又會造成氨基酸被破壞。溫度控制太低,會使水解時(shí)間延長,溫度較高,雖有利于水解速率的加快,但對胱氨酸的破壞亦隨之加劇,一般以110 118 為宜?？刂扑獬潭仁翘岣呤章实年P(guān)鍵之一。4.中和時(shí)控制pH在4.85.1胱氨酸的等電等是pl=5.02,此時(shí)溶解度最小，析出量最大。5.活性炭和EDTA活性炭加入粗品重量的45%，活性炭不足則脫色不完全，但過

8、多會吸附產(chǎn)物，降低胱氨酸的產(chǎn)率。EDTA加入粗品重量的0.1%，EDTA用途很廣，可用作彩色感光材料沖洗加工的漂白定影液，染色助劑，纖維處理助劑，化妝品添加劑，血液抗凝劑，洗滌劑，穩(wěn)定劑，合成橡膠聚合引發(fā)劑。EDTA是螯合劑的代表性物質(zhì)，能和堿金屬、稀土元素和過渡金屬等形成穩(wěn)定的水溶性絡(luò)合物。此外EDTA也可使有害放射性金屬從人體中迅速排泄，從而起到解毒作用，同時(shí)也是水的處理劑。在此實(shí)驗(yàn)中起到的是脫鐵的作用。 五、 新的工藝路線人發(fā)洗滌去雜質(zhì)烘干凈毛發(fā)濃鹽酸在110118水解 。6h水解液（雙縮尿檢查）30%NaOH中和至PH到4.85.1（5060）放置，過濾粗品（1）+15%HCl+5%活

9、性炭+0.1%EDTA，0.5h過濾濾液10%氨溶液中和至PH4.85.1放置抽濾濾餅用少量水洗滌，再用75%的乙醇洗滌至無氯離子粗品（2）說明：1.雙縮脲檢查：取水解液3ml，加入少量粉末活性炭，在80水浴中脫色數(shù)分鐘，過濾；向?yàn)V液中加10%氫氧化鈉溶液3ml使呈堿性，然后沿管壁加2%硫酸銅溶液45滴，觀察有無紫紅色出現(xiàn)，若出現(xiàn)，水解未完全需繼續(xù)水解。2.重結(jié)晶精制：將濾液置于60恒溫水浴中，逐滴加10%氨溶液，調(diào)pH值至4.0（必須一滴一滴加，并不停的攪拌）左右，白色的胱氨酸結(jié)晶逐漸析出，放置過夜，抽濾，用少量純化水洗滌結(jié)晶，再用75%乙醇洗滌，抽干。將胱氨酸純品置表面皿上，于5060干燥，稱重，計(jì)算產(chǎn)率。3.純度鑒定：稱取胱氨酸樣品與對照品適量，配成相同濃度的溶液，用紙色譜法檢查，以苯酚：水（7：3）為展開劑，以0.5%茚三酮-丙酮溶液為顯色劑。在色譜圖上應(yīng)為單一斑點(diǎn)，Rf值應(yīng)符合規(guī)定。六、