氨基酸药物精选PPT.ppt

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1、关于氨基酸药物第1页，讲稿共84张，创作于星期二1、分类：、分类：（1）根据氨基酸在pH5.5溶液中带电状况分为酸酸性性、中中性及碱性性及碱性氨基酸三类。（2）依R基团基团差异亦分为：脂肪族脂肪族氨基酸、芳香族芳香族氨基酸及杂环杂环氨基酸三类三类其中L-组组氨氨酸酸、L-色色氨氨酸酸、L-脯脯氨氨酸酸及及L-羟羟脯脯氨氨酸酸为杂杂环氨基酸环氨基酸，L-酪氨酸及酪氨酸及L-苯丙氨酸苯丙氨酸为芳香族氨基酸芳香族氨基酸，其余均为脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸。第2页，讲稿共84张，创作于星期二2、性质：、性质：（1）物理通性：）物理通性：天然氨基酸纯品均为白白色色结结晶晶性性粉粉末末，熔熔点点及及分分解解

2、点点均在200以上以上。在有机溶剂有机溶剂中溶解度一般较小。均均为为两两性性电电解解质质，各有一定等等电电点点。除甘氨酸外都有旋旋光性光性。氨氨基基酸酸能使水的介电常数增高,而一般的有机化合物乙醇、丙酮等却使水的介介电电常常数数降降低低。是以离离子子晶晶格格组成，而一般的有机化合物是由分子晶格分子晶格组成的。第3页，讲稿共84张，创作于星期二（2）化学通性：）化学通性：-氨氨基基酸酸共同的化学反应有两两性性解解离离及林林海海定定反反应应(ninhydingreactiong)、酰酰化化、烷烷基基化化、酯酯化化、酰酰氯氯化化、酰酰胺胺化化、叠叠氮氮化化、脱脱羧羧及及脱脱氨氨反反应应、肽肽键键结结

3、合合反反应应及及与与甲醛和亚硝酸的反应甲醛和亚硝酸的反应等。特殊基团反应特殊基团反应：酪氨酸的酚羟基酪氨酸的酚羟基可产生米伦反应米伦反应与福林达尼斯福林达尼斯反应；精氨酸的胍基精氨酸的胍基产生坂口反应坂口反应；第4页，讲稿共84张，创作于星期二色氨酸色氨酸的吲哚基吲哚基与芳醛芳醛产生红色反应红色反应；组氨酸的咪唑基组氨酸的咪唑基产生Pauly反应反应；苯丙氨酸硝化后于碱性条件下苯丙氨酸硝化后于碱性条件下产生桔黄色反应桔黄色反应；胱胱氨氨酸酸及及半半胱胱氨氨酸酸经酸或碱破坏后可与醋醋酸酸铅铅产生铅铅黑反应黑反应；半半胱胱氨氨酸酸在碱性条件下与亚亚硝硝基基铁铁氰氰化化钠钠（硝硝普普盐盐）反应生成紫

4、红色化合物紫红色化合物。色色氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸及及酪酪氨氨酸酸均有特征紫紫外外吸吸收收光光谱谱，色色氨氨酸酸最大吸收波长为279nrn，苯苯丙丙氨氨酸酸为259nm，酪酪氨氨酸酸为278nm。但构成天然蛋白质的20种氨基酸在可可见见光光区区均无吸收均无吸收。第5页，讲稿共84张，创作于星期二氨基酸的上述理化性质是蛋白质与氨基酸合合成成、转转化化、分分离纯化离纯化及定性定量检测的依据定性定量检测的依据二、氨基酸及其衍生物在医药中的应用二、氨基酸及其衍生物在医药中的应用1、氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位基本组成单位，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、种

5、类、数量、排列顺序数量、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蛋白质的动态平衡维持机体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。通过体体内内转转化化而维持其动动态态平平衡衡，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。第6页，讲稿共84张，创作于星期二2、许多氨基酸尚有其特定的药理效应、许多氨基酸尚有其特定的药理效应。（）氨基酸的营养价值及其与疾病治疗的关系（）氨基酸的营养价值及其与疾病治疗的关系氨基酸为构成天然蛋白质的基本单位，故蛋蛋白白质质营营养养价价值值实际是氨氨甚甚酸酸作作用用的反映。健康人靠膳

6、膳食食中的蛋白质获取各种氨基酸满足机体需求。缺乏蛋白质则影响机体生长及正常生理功能，抗病力减弱抗病力减弱引起病变病变。消化道功能严重障碍者消化道功能严重障碍者及手术后病人手术后病人常因禁食无法获得足够蛋白质，自身蛋白质过量消耗，致使营养不良而导营养不良而导致病情恶化或预后不良致病情恶化或预后不良。第7页，讲稿共84张，创作于星期二临床上常通过直接输入氨氨基基酸酸制制剂剂改善患者营养状况，增加治疗机会，促进康复。赖赖氨氨酸酸、色色氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、蛋蛋氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、亮亮氨氨酸酸、异亮氨酸及缬氨酸等异亮氨酸及缬氨酸等8种氨基酸种氨基酸必必需需氨氨基基酸酸：人及哺乳动物自身不能合

7、成，需由食物供应。半半必必需需氨氨基基酸酸：氨氨基基酸酸（胱胱氨氨酸酸及及酪酪氨氨酸酸）可分别由其他氨氨基基酸酸（蛋氨酸和苯丙氨酸)产产生生，若食物中提供了足够的该氨氨基基酸酸（氨酸及酪氨酸），可减少对其他氨氨基基酸酸（蛋氨酸及苯丙氨酸）的需求量。第8页，讲稿共84张，创作于星期二氨氨基基酸酸（精精氨氨酸酸及及组组氨氨酸酸）合合成成速速度度较较低低，通常难以满足需求，需由外界补充一部分。（二）治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物（二）治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物（三）治疗肝病的氨基酸及其衍生物（三）治疗肝病的氨基酸及其衍生物（四）治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物（四）治疗脑及神经系统疾病

8、的氨基酸及其衍生物（五）用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物（五）用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物（六）其它氨基酸类药物的临床应用（六）其它氨基酸类药物的临床应用第9页，讲稿共84张，创作于星期二第二节第二节氨基酸类药物的生产方法氨基酸类药物的生产方法1、目前全全世世界界天天然然氨氨基基酸酸的年总产量在百百万万吨吨左右，其中产量较大者有谷谷氨氨酸酸、蛋蛋氨氨酸酸及及赖赖氨氨酸酸，其次为天天门门冬冬氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸及及胱胱氨氨酸酸等。它们主要用用于于医医药药、食食品品、饲饲料料及化工行业中及化工行业中。2、目前构成天然蛋白质的20种氨基酸的生产方法有天天然然蛋白质水解法、发酵法、酶转化法及化学

9、合成法等四种。蛋白质水解法、发酵法、酶转化法及化学合成法等四种。3、氨基酸及其衍衍生生物物类类药药物物已有百百种种之多，但主要是以以20种种氨氨基基酸酸为为原原料料经经酯酯化化、酰酰化化、取取代代及及成成盐盐等等化化学学方方法法或或酶转化法生产。酶转化法生产。第10页，讲稿共84张，创作于星期二一、水解法一、水解法（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、酸、碱或酶水解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-胱氨酸、胱氨酸、L-精氨酸、精氨酸、L-亮氨酸、亮氨酸、L-异亮氨酸、异亮

10、氨酸、L-组氨酸、组氨酸、L-脯氨酸及脯氨酸及L-丝氨酸丝氨酸等。水解法生产氨基酸的主要过程为水解、分离和结晶精水解、分离和结晶精制制三个步骤。第11页，讲稿共84张，创作于星期二1、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、碱水解法及酶水解法酸水解法、碱水解法及酶水解法三种。三种。（1）酸酸水水解解法法蛋白质原料用610molL盐盐酸酸或8molL硫硫酸酸于110120（回流煮沸）水解1224h，除酸后即得多种氨基酸混合物。此法优点是水解迅迅速速而彻彻底底，产物全部为L-型型氨氨基基酸酸，无消消旋旋作作用用。缺点是色色氨氨酸酸全部被破坏，丝丝氨氨酸酸及及酪酪氨氨酸酸部分被破坏

11、，且产生大量废酸污染环境。第12页，讲稿共84张，创作于星期二（2）碱碱水水解解法法蛋白质原料经6molL氢氢氧氧化化钠钠或或4molL氢氢氧氧化化钡钡于100水解6h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，但含羟羟基基或或巯巯基基的氨基酸全部被破坏，且产生消旋作用且产生消旋作用。工业上多不采用。（3）酶酶水水解解法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，无无消消旋旋作作用用。缺点是水水解解不不彻彻底底，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

12、主要用于生产水解蛋白及蛋白胨水解蛋白及蛋白胨。第13页，讲稿共84张，创作于星期二2、氨基酸分离方法、氨基酸分离方法氨基酸分离方法较多，通常有溶溶解解度度法法、等等电电点点沉沉淀淀法、特殊试剂沉淀法、吸附法及离子交换法法、特殊试剂沉淀法、吸附法及离子交换法等。（1）溶溶解解度度法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。胱胱氨氨酸酸和和酪酪氨氨酸酸均难溶于水，但在热热水水中中酪酪氨氨酸酸溶解度较大，而胱胱氨氨酸酸溶溶解解度度变变化化不不大大，故可将混合物中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分开。（2）特特殊殊试试剂剂沉沉淀淀法法系采用某些有有机机或或无无机机试试剂

13、剂与相应氨基酸形成不溶性衍生物不溶性衍生物的分离方法。第14页，讲稿共84张，创作于星期二如邻邻二二甲甲苯苯-4-磺磺酸酸能能与与亮亮氨氨酸酸形成不不溶溶性性盐盐沉沉淀淀，后者与氨水反应氨水反应又可获得游离亮氨酸游离亮氨酸；组组氨氨酸酸可可与与HgC12形成不溶性汞汞盐盐沉沉淀淀，后者经处理后又可获得游离组氨酸组氨酸；精精氨氨酸酸可可与与苯苯甲甲醛醛生成水不溶性苯苯亚亚甲甲基基精精氨氨酸酸沉淀，后者用盐酸盐酸除去苯甲醛苯甲醛即可得精氨酸。第15页，讲稿共84张，创作于星期二（3）吸吸附附法法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。如颗颗粒粒活活性性炭炭对苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸

14、酸及色色氨氨酸酸的吸附力大于对其它非非芳芳香香族族氨基酸的吸附力，故可从氨基酸混合液中将上述氨基酸分离出来。（4）离子交换法）离子交换法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。第16页，讲稿共84张，创作于星期二3、氨基酸的精制方法、氨基酸的精制方法分离出的特定氨基酸中常含有少量其它杂质，需进行精制，常用的有结结晶晶和和重重结结晶晶技技术术，也可采用溶溶解解度度法法或或结晶与溶解度法相结合的技术结晶与溶解度法相结合的技术。丙氨酸在稀稀乙

15、乙醇醇或或甲甲醇醇中溶解度较小，且pI为为6.0，故丙氨酸可在pH6.0时，用50冷冷乙乙醇醇结晶或重结晶加以精制。溶溶解解度度与与结结晶晶技技术术相相结结合合的方法精制氨基酸。如在沸水中苯苯丙丙氨氨酸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pH4.0左左右右，经脱色过滤可除去大部分酪氨酸；滤液浓缩至原体积的13，加2倍体积（vv）的95乙乙醇醇，4放置，滤取结晶，第17页，讲稿共84张，创作于星期二用95%乙醇洗涤乙醇洗涤，烘干即得苯丙氨酸精品。（二）用水解法生产氨基酸的品种及工艺（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

16、酸水水解解法法生产，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（1）L-胱胱氨氨酸酸的的结结构构与与性性质质L-胱氨酸存在于所有蛋白质分子中，尤以毛毛、发发及及蹄蹄甲甲等等角角蛋蛋白白中含量最多。其分子由两分子半胱氨酸脱氢氧化脱氢氧化而成，结构为：第18页，讲稿共84张，创作于星期二L-胱氨酸自稀酸中形成六六角角形形或或六六角角柱柱形形晶晶体体，分分解解点点258261，pI为为5.05，25D为为-232。在25水中溶解度为0.011，在75水中为0.052。溶

17、于无机酸及无机碱，在热热碱碱液液中中可可被被分分解解。不溶于乙乙醇醇、乙乙醚醚及及丙丙酮酮。可被还还原原为为L-半胱氨酸半胱氨酸。（2）工艺路线）工艺路线第19页，讲稿共84张，创作于星期二（3）工艺过程）工艺过程水水解解110117水解7h（自100时计）后出料,玻璃布过滤,收集滤液。中中和和直至pH4.8，静置36h，涤纶布滤取沉淀，离心甩干得L-胱氨酸粗品。粗制粗制升温至6570，搅拌半小时，加活性炭16kg，于8090保温半小时，滤除活性炭。调滤液至pH4.8，静置结晶，吸出上清液后，底部沉淀经离心甩干得胱氨酸粗品（）。第20页，讲稿共84张，创作于星期二精精制制中中和和升温至70，加

18、活性炭1.52.5kg，85搅拌半小时，过滤，加1.5倍体积蒸馏水，升温至7580，搅拌下用12氨氨水水（化学纯）中和至pH3.54.0，析出结晶，滤取胱氨酸结晶，蒸馏水洗至无氯离子，真空干燥得L-胱氨酸成品。（4）检检验验应为六角形或六角柱形白色结晶，含量在98.5以上，干燥失重小于0.5，炽灼残渣小于0.2，氯化物小于0.15，铁盐小于0.001，重金属小于20ppm。第21页，讲稿共84张，创作于星期二含量测定含量测定：（5）作作用用与与用用途途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

19、发。第22页，讲稿共84张，创作于星期二2、L-亮氨酸（亮氨酸（L-Leucine，L-leu）的制备）的制备（1）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，以玉米麸质及血粉玉米麸质及血粉中含量最丰富，其次在角甲、棉籽角甲、棉籽饼和鸡毛饼和鸡毛中含量也较多。L-亮氨酸为人体必需氨基酸之一亮氨酸为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：第23页，讲稿共84张，创作于星期二L-Leu自水水及及乙乙醇醇中得白色片片状状结结晶晶，pI为为5.98，熔熔点点为为293，在25水水中溶解度为2

20、.19，乙醇中为0.017;在75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：第24页，讲稿共84张，创作于星期二（3）工艺过程：）工艺过程：水水解解、赶赶酸酸取6molLHC1500L于1吨水解罐中，投入100kg动物血粉，110120回回流流水水解解24h后，于7080减压浓缩至糊状。加50L水稀释后，再浓缩至糊状，如此赶酸赶酸三次，冷却至室温滤除残渣。吸吸附附、脱脱色色上述滤液稀释1倍后，以每分钟0.5L的流速流进颗粒活性炭柱（30180cm）至流出液出现苯苯丙丙氨氨酸酸为止，用去离子水以同样流速洗至流出液pH4.0为止，穿柱液与洗涤液合并。第25页，讲

21、稿共84张，创作于星期二浓浓缩缩、沉沉淀淀与与解解析析上述流出液减减压压浓浓缩缩至进柱液体积的13，搅拌下加入110体积（vv）的邻邻二二甲甲苯苯-4-磺磺酸酸，产产生生亮亮氨氨酸酸磺磺酸酸盐盐沉沉淀淀。滤取沉淀并用2倍体积（wv）去离子水搅拌洗涤两次，抽滤压干得亮氨酸磺酸盐。滤饼加2倍体积（wv）去离子水搅匀，用用6mol/L氨氨水水中中和和至至pH68，7080保保温温搅搅拌拌1h，冷却过滤。沉淀用2倍体积（wv）去离子水搅拌洗涤两次，过滤得亮氨酸粗品。精制精制L-亮氨酸粗品用40倍体积（wv）去离子水加热溶加热溶解解，加0.5活性炭于70搅拌脱色1h，过滤，滤液浓缩至原体积的14，冷却后

22、即析出白色片状亮氨酸结晶。过滤收集结晶，用少量水洗涤、抽干，7080烘干得L-亮氨酸成品。第26页，讲稿共84张，创作于星期二（4）检检验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。含量测定含量测定（5）作作用用与与用用途途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。第27页，讲稿共84张，创作于星期二二、发酵法二、发酵法（）基本原理与过程（）基本原理与过程1、发酵的基本原理、发酵的基本原理生物化学中称酵母无无氧氧呼呼吸吸过程为发发酵酵，

23、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，发发酵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。第28页，讲稿共84张，创作于星期二第29页，讲稿共84张，创作于星期二初初生生氨氨基基酸酸：微生物通过固固氮氮作作用用、硝硝酸酸还还原原及自外界吸收氨使酮酮酸酸氨氨基基化化成相应的氨基酸，或微生物通过转转氨氨酶酶作用，将一种氨基酸的氨基转移到另一种酮酮酸酸上，生成的新氨基酸也称为初生氨基酸。初生氨基酸。次次生生氨氨基基酸酸：在微生物作用下，以初初生生氨氨基基酸酸为为前前体体转转化成的其它氨基酸

24、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生物物转转化化作用而产生。第30页，讲稿共84张，创作于星期二第31页，讲稿共84张，创作于星期二2、发酵法的基本过程、发酵法的基本过程发酵法生产氨基酸的基本过程包括培养基配制培养基配制与灭菌灭菌处理处理，菌种诱变与选育菌种诱变与选育，菌种培养菌种培养、灭菌灭菌及接种发酵接种发酵，产品提取及分离纯化等步骤。现代生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70杂种细胞杂种细胞产

25、生两亲菌株所产生的氨基酸氨基酸。第32页，讲稿共84张，创作于星期二氨基酸发发酵酵方方式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，清液用于提提取取、分分离离纯纯化化和和精精制制有关氨基酸，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型均均无无任任何何差差异异，但植物体内所有氨基酸皆由CO2、氨氨和和水水合合成成，动物体除8种必需氨基酸需从外界摄取外，其余非必需氨基酸均可通过体内氨基酸之间的转化或碳水化合物中间代谢物而合成，

26、而微微生生物物利利用用碳碳源源、氮氮源源及及盐盐类类几几乎乎可合成所有氨基酸。可合成所有氨基酸。第33页，讲稿共84张，创作于星期二目前绝绝大大部部分分氨氨基基酸酸皆可通过发酵法生产，其缺点是产物浓度低，设备投资大，工艺管理要求严格，生产周期长，成本高。本文仅以L-异亮氨酸及L-赖氨酸直接发酵法为例，说明发酵法的基本过程。1、L-异亮氨酸（异亮氨酸（L-Isoleucine，L-Ile）的制备）的制备（1）L-异异亮亮氨氨酸酸的的结结构构与与性性质质：L-Ile存在子所有蛋白质中，为人体必必需需氨氨基基酸酸之之一一，分子式为C6H13NO2，分子量为131.17，结构式为：第34页，讲稿共84

27、张，创作于星期二L-Ile在乙醇中形成菱形叶片状或片状晶体，分解点为285286，L-Ile溶溶于于热热醋醋酸酸，在20乙醇中溶解度为0.072，在25水中为4.12，在75水中为6.08，不溶于乙醚溶于乙醚。（2）工艺路线）工艺路线第35页，讲稿共84张，创作于星期二（3）工艺过程）工艺过程菌种培养菌种培养种子培养基组成（种子培养基组成（%）为：）为：葡萄糖2尿素0.3玉米浆2.5豆饼水解液0.1（以干豆饼计）pH6.5。二级种子培养基另加菜籽油0.4，其余同一级种子培养基。一级种子培养：1000ml三解瓶中培养基装量为200ml，接种一环牛肉膏斜面AS1.998菌种，摇床30培养（冲程7c

28、m，频率105次min）16h。二级种子培养：接种量3.5，培养8h，如此逐级第36页，讲稿共84张，创作于星期二放大培养得足够量菌种。灭菌、发酵灭菌、发酵发酵培养液组成（%）为:硫酸铵4.5豆饼水解液0.4，玉米浆2.0碳酸钙4.5pH7.2，淀粉水解还原糖初糖浓度11.5。在5m3发酵罐中添加3吨发酵培养液，加热至118120，维持在1.1105Pa压力，灭菌30min，立即通冰盐水冷却至25。接入1菌种菌种（vv），维持180转min的搅拌速度，升温至3031，第37页，讲稿共84张，创作于星期二以0.2L（minL）通气量发酵60h，在2450h之间不断补加尿素至0.6，氨水至0.27

29、。除菌体、酸化除菌体、酸化发酵结束后，发酵液加热至100并维持10min，冷却过滤，滤液加工业硫酸和草酸至pH3.5，过滤除沉淀。离子交换、吸附分离离子交换、吸附分离上述滤液每分钟以树脂量1.5的流速进H十-型732离子交换柱（40100cm），以100L去离子水洗柱，再以60、0.5molL氨水按3L/min的流速进行洗脱，分部收集洗脱液。第38页，讲稿共84张，创作于星期二浓缩赶氨浓缩赶氨合并pH312的洗脱液，7080减压蒸馏、浓缩至粘稠状，加去离子水至原体积的14，再浓缩至粘稠状。如此重复三次。脱色、浓缩、中和脱色、浓缩、中和上述浓缩物加去离子水至原体积的14，搅拌均匀，加2molL盐

30、酸调pH3.5，加上1（wv）活性炭，70搅拌脱色1h。滤除活性炭，滤液减压浓缩至适当体积，用2molL氨水调pH6.0，5沉淀过夜,过滤抽千，105烘干得：L-异亮氨酸半成品。第39页，讲稿共84张，创作于星期二精制、烘干精制、烘干每10kgL-异亮氨酸半成品加8L浓盐酸和20L去离子水，加热至80，搅拌溶解，加10kg氯化钠至饱和，加工业液碱调pH10.5，过滤，滤液用碱调pH1.5，5放置过夜。滤取沉淀，用80L，去离子水加热至80搅拌溶解，加适量氯氯化化钠钠和1%（wv）活性炭，70搅拌脱色lh过滤，滤液减压浓缩至适当浓度，用氨水调pH6.0，5放置结晶过夜。次日过滤收集结晶，抽干，于

31、105烘房中烘干得L-异亮氨酸成品。（4）检验）检验应为菱形叶片状或片状晶体，含量应为98.5101.5，干燥失重不超过0.3，炽灼残渣不大于含量测定与L-亮氨酸的规定相同。第40页，讲稿共84张，创作于星期二0.3%，氯化物不超过0.05，硫酸盐不超过0.03，铁盐不超过0.003,重金属不超过0.0015，砷盐不超过1.5ppm。（5）作作用用与与用用途途L-Ile为必需氨基酸，是复方氨基酸输液的重要成份之一。2、L-赖氨酸（赖氨酸（L-Lysine，L-Lys）的制备）的制备（1）L-赖氨酸的结构和性质L-赖氨酸存在于所有蛋白质中，为人体必需氨基酸之一人体必需氨基酸之一。分子量为146.

32、20，结构为：第41页，讲稿共84张，创作于星期二L-Lys自乙醇水溶液中得针针状状结结晶晶，其盐盐酸酸盐盐为为单单斜斜晶晶系系白白色色粉粉末末，无臭、味苦，熔熔点点263264，易溶于水，几乎不溶于乙醇和乙醚。PI为为10.56，（2）工艺路线）工艺路线第42页，讲稿共84张，创作于星期二（3）工艺过程）工艺过程菌种培养菌种培养菌种为北北京京棒棒状状杆杆菌菌（corymebacteriumperkinense）ASl.563。斜面培养基成分（）为斜面培养基成分（）为:葡萄糖0.5，牛肉膏1.0，蛋白胨0.5，琼脂2.0，pH7.0。种子培养基成分（种子培养基成分（%）为）为:葡萄糖2.0，磷

33、酸氢二钾0.1，硫酸镁0.05，硫酸铵0.4，玉米浆2.0，毛发水解废液1.0，pH6.87.0，CaCO30.5。1000ml三角瓶中种子培养基装量200ml，接种一环斜面培养菌种，30振摇（冲程7.6cm，频率108次min），培养16h。第43页，讲稿共84张，创作于星期二二级种子培养接种量2.5，培养48h。如此逐级扩大培养。灭菌、发酵灭菌、发酵发酵培养液成分（）为发酵培养液成分（）为淀粉水解糖13.5，磷酸二氢钾0.1，硫酸镁0.05，硫酸铵1.2，尿素0.4，玉米浆1.0，毛发水解废液1.0，甘蔗糖蜜2.0，pH6.7，灭菌前加甘油聚醚lL（指5m3发酵罐）。在5m3发酵罐中投入培

34、养液3吨，在1.01105Pa压力下，加热至118120灭菌30min，立即通入冰盐水冷却至30，按10（vv）比例接种，以1:0.6（vv）通气量于30发酵4251h，搅拌速度为180转min。第44页，讲稿共84张，创作于星期二发酵液处理：离心除菌体；发酵液处理：离心除菌体；80加热；加热；离子交换：铵型离子交换：铵型732树脂树脂;PH=5.0为饱和为饱和(串联串联)浓缩结晶：收集浓缩结晶：收集PH=8.014.0洗脱液（氨水洗脱）洗脱液（氨水洗脱）第45页，讲稿共84张，创作于星期二三、酶转化法三、酶转化法（一）基本原理及过程（一）基本原理及过程酶酶转转化化法法亦称为酶酶工工程程技技术

35、术，实际上是在特特定定酶酶的作用下使某些化合物转化某些化合物转化成相应氨基酸相应氨基酸的技术。酶工程法酶工程法与直接发酵法生产氨基酸之反应本质相同本质相同，皆属酶转化反应，但前者为单酶或多酶的高密度转化单酶或多酶的高密度转化，而后者为多酶低密度多酶低密度转化。酶工程技术酶工程技术工艺简单，产物浓度高产物浓度高，转化率及生产效率转化率及生产效率较高，副产物少。固定化酶或细胞固定化酶或细胞可进行连续操作，节省能源和劳务，并可长期反复使用。第46页，讲稿共84张，创作于星期二（二）酶转化法生产的氨基酸品种及工艺（二）酶转化法生产的氨基酸品种及工艺目前医药工业中，用酶工程法生产的氨基酸已有十多种十多种

36、。DL-蛋氨酸、DL-缬氨酸、DL-苯丙氨酸、DL-色氨酸、DL-丙氨酸及DL-苏氨酸等分别经氨基酰化酶拆分氨基酰化酶拆分获得了相应的L-氨基酸，并已投入了工业化生产。1、L-天冬氨酸及天冬氨酸及L-丙氨酸的制备丙氨酸的制备（1）L-天冬氨酸及天冬氨酸及L-丙氨酸的结构与性质丙氨酸的结构与性质L天天冬冬氨氨酸酸（L-Asparticacid，Asp）的的结结构构与与性性质质L-Asp存在于所有蛋白质分子中，含两两个个羧羧基基和一个氨基，为酸酸性性氨基酸，分子式为C4H7NO4，分子量为133.10，结构式为：第47页，讲稿共84张，创作于星期二L-Asp的化学名称为-氨基丁二酸或氨基琥珀酸，纯

37、品为白色菱形叶片状结晶菱形叶片状结晶，等电点为等电点为2.77，熔点为269271。溶于水及盐酸溶于水及盐酸，不溶于乙醇及乙醚不溶于乙醇及乙醚，在25水中水中溶解度为溶解度为0.8，在，在75水中为水中为2.88，在乙醇中为0.00016。在碱性溶液中为左旋性左旋性，在酸性溶液中为右旋性右旋性。25D为+5.05（C0.52.0，在水中），25D为+25.4（C0.52.0，在5molLHCl中）。第48页，讲稿共84张，创作于星期二L-丙氨酸（丙氨酸（L-Alanine，简称，简称L-Ala）的结构与性质）的结构与性质L-Ala存在于所有蛋白质分子中,为中性氨基酸中性氨基酸。分子式为C3H7

38、NO2，分子量为89.09，结构式为：L-Ala自自水水和和乙乙醇醇中中形形成成菱菱形形结结晶晶，等等电电点点为为6.0，分解点为297，在在25水水中中溶溶解解度度为为16.65，在在75水水中中为为28.5，在20乙醇中为0.16，不溶于丙酮及乙醚。25D为+18（C0.52.0，在水中），25D为-14.6（C0.52.0，在5molLHCl中）。第49页，讲稿共84张，创作于星期二（2）L-Asp和和L-Ala的酶转化反应的酶转化反应（3）工艺路线）工艺路线第50页，讲稿共84张，创作于星期二固定化酶固定化酶凡限制在一定的空间范围内并能连续反复的使用的酶都称为固定化酶。固定化酶。通常采

39、用的固定化方法可大体概括为四种类型：吸附法、吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法。共价偶联法、交联法和包埋法。吸吸附附法法这是通过载体表面和酶分子表面间的次次级级键键相相互互作作用用而达到固定目的的方法，又可分：物物理理吸吸附附和和离离子交换吸附子交换吸附。物物理理吸吸附附是通过氢氢键键、疏疏水水键键和和电电子子亲亲和和力力等物理作用力将酶固定于不溶性载体不溶性载体的方法。常用的载体载体有：皂土、硅胶、氧化铝、磷酸钙胶和微孔玻璃等无机吸附剂，纤维素、胶原、赛珞玢赛珞玢以及火棉胶等有机吸附剂有机吸附剂。第51页，讲稿共84张，创作于星期二最常用的交换剂有CM（羧羧甲甲基基）纤纤维维素素、DEAE（

40、二二乙乙基基氨氨基基乙乙基基）纤纤维维素素、DEAE葡葡聚聚糖糖凝凝胶胶等。离子交换剂的吸附容量一般大于物理吸附剂，约50150mg蛋白g载体。共价偶联法共价偶联法这是借助共共价价键键将酶的活性非非必必需需侧侧链链基基团团和载体的功能基团功能基团进行偶联以制备固定化酶的方法。常用的载载体体有：纤维素、葡聚糖凝胶、琼脂糖、聚丙烯酰胺、多聚氨基酸、乙烯与顺丁烯二酸酐共聚物、聚苯乙烯、尼龙等；还有无机载体如多孔玻璃等。第52页，讲稿共84张，创作于星期二交联法交联法利用双功能或多功能试剂双功能或多功能试剂在酶分子间或酶分子与酶分子间或酶分子与惰性蛋白间、或酶分子与载体间进行交联反应以共价键惰性蛋白间

41、、或酶分子与载体间进行交联反应以共价键制备固定化酶。包埋法包埋法将聚聚合合物物的单单体体和酶溶液混合后，再借助聚聚合合促促进进剂剂（包包括括交交联联剂剂）的作用进行聚合，将酶包埋于聚合物中以达到固定化的目的。（1）胶格包埋胶格包埋最常用的包埋剂是聚丙烯酰胺凝胶聚丙烯酰胺凝胶，它以丙烯酰胺丙烯酰胺为单体、N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂亚甲基双丙烯酰胺为交联剂聚合而成。第53页，讲稿共84张，创作于星期二（2）微微囊囊型型包包埋埋是用直径几十到几百微米、厚约25nm的半透膜半透膜将酶分子进行包埋固定化的方法。（3）脂质体包埋脂质体包埋脂质体是指具有脂双层结构脂双层结构和一定包裹空间的微球体微球体

42、。辅酶及偶联酶辅酶及偶联酶的固定化辅酶物质的固定化一般采用载体共价偶联法载体共价偶联法。第54页，讲稿共84张，创作于星期二（4）工艺过程）工艺过程菌种培养菌种培养大大肠肠杆杆菌菌（Esscherichiacoli）AS1.881的的培培养养斜斜面面培培养养基基为普通肉汁培养基为普通肉汁培养基；摇摇瓶瓶培培养养基基成成分分（）为玉米浆7.5，反丁烯二酸2.0，MgSO47H2O0.02，氨水调pH6.0,煮沸后过滤，500ml三角烧瓶中培养基装量50100m1。从新鲜斜面上或液体中培养种子，接种于摇瓶培养基中，37振摇培养24h，逐级扩大培养至10002000L规模。培养结束后用1molLHC

43、l调pH5.0，升温至45并保温1h，冷却至室温，转转筒筒式式高高速速离离心心机机收收集集菌菌体体（含含天天冬冬氨氨酸酶）酸酶），备用。第55页，讲稿共84张，创作于星期二德阿昆哈假单胞菌（德阿昆哈假单胞菌（Pseudomonasdacunhae）68变异株变异株的培养的培养斜面培养基组成（）为斜面培养基组成（）为蛋白胨0.25，牛肉膏0.52，酵母膏0.25，NaC10.5，pH7.0，琼脂2.0。种子培养基种子培养基与斜面培养基相同，唯不加琼脂，250ml三角烧瓶中培养基装量为40m1。摇瓶培养基组成摇瓶培养基组成（）为L-谷氨酸3.0，蛋白胨0.9，酪蛋白水解液0.5，磷酸二氯钾0.05

44、，MgSO47H2O0.01，用氨水调pH7.2，500ml三角瓶中培养基装量为80ml。第56页，讲稿共84张，创作于星期二将培养24h的新鲜斜面菌种接种于种子培养基中，30振摇培养8h，再接种子摇瓶培养基中，30振荡培养24h，如此逐级扩大至10002000L的培养罐培养。培养结束后用1molLHCl调pH至4.75，于30保温1h，用转筒式高速离心机离心收集菌体（含含L-天天冬冬氨氨酸酸-脱脱羧羧酶酶），备备用。用。细细胞胞固固定定Ecoli的的细细胞胞固固定定取湿菌体20kg悬浮于80L，生理盐水（或离心后的培养清液）中，保保温温至至40，再加入90L保保温温至至40的12明明胶胶溶液

45、及10L1.0戊戊二二醛醛溶液，充分搅拌均匀，放置冷却凝固，再漫漫于于0.25戊戊二二醛醛溶溶液液中。于5过夜后，切成35mm的立方小块，浸于0.25戊戊二二醛醛溶液中5过夜、蒸馏水充分洗涤，滤干得含天冬氨酸酶的固定化E.coli，备用。第57页，讲稿共84张，创作于星期二假单胞菌体固定假单胞菌体固定取湿菌体20kg，加生理盐水搅匀并稀释至40L，另取溶于生理盐水的5角角叉叉菜菜胶胶溶液85L，两液均保温至45后混合，冷却至5成胶。浸于600L2%KCl和和0.2molL己己二二胺胺的的0.5molLpH7.0的的磷磷酸酸缓缓冲冲液液中中，5下搅拌10分钟，加戊戊二二醛醛至至0.6molL浓浓

46、度度，5搅拌30分钟，取出切成35mm的立方小块，用2%KCl溶液充分洗涤后，滤去洗涤液，即得含含L-天冬氨酸天冬氨酸-脱羧酶的固定化细胞脱羧酶的固定化细胞，备用。第58页，讲稿共84张，创作于星期二转化反应转化反应将保保温温至至37的lmolL延延胡胡索索酸酸铵铵（含1mmolLMgC12，pH8.5）底物溶液按一定空间速度（Sv）连续流过生物反反应应堆堆I，控制达到最最大大转转化化率率（95）为限度，收集转化液制备制备L-Asp或用于生物反应堆反应堆的再转化。当需要生产L-丙氨酸时，向上述转化液中加磷磷酸酸吡吡哆哆醛醛至0.1mmolL浓浓度度，调pH6.0，保温至37，按一定空间速度流入

47、1.515105Pa压力下的生物反应堆，控制达到最最大大转转化化率率（95）为限，收集转化液，用于制取L-丙氨酸丙氨酸。第59页，讲稿共84张，创作于星期二产产品品纯纯化化与与精精制制生生物物反反应应堆堆转化液经过滤澄清，搅拌下用1molLHCl调调pH2.8，5结结晶晶过夜，滤取结晶，用少量冷水洗涤抽干，105干干燥燥得L-Asp粗粗品品。粗品用稀稀氨氨水水溶溶解解（pH5）成15溶液，加1%（wv）活活性性炭炭，70搅搅拌拌脱脱色色1h过过滤滤,滤液于5结晶过夜，滤取结晶，85真空干燥得药用药用L-Asp。生生物物反反应应堆堆转化液过滤澄清，于于6070下减压浓缩至原体积的50，冷却后加等

48、体积甲甲醇醇，5结结晶晶过过夜夜，滤取结晶并用少量冷甲醇洗涤抽干，80真空干燥得L-Ala粗品。粗品用3倍倍体体积积（wv）去离子水于80搅拌溶解，加0.5%（wv）药药用用活活性性炭炭于70搅搅拌拌脱脱色色1h，过滤，滤液冷后加等体积甲醇，5结结晶晶过过夜夜，滤取结晶，于80真空干燥得药用LAla。第60页，讲稿共84张，创作于星期二（5）检验）检验（6）作用与用途）作用与用途L-Asp有助于鸟氨酸循环，促进氨和CO2生成尿素，降低血中氨和CO2,增强肝功能，消除疲劳，用于治疗慢性肝炎、肝硬化及高血氨症。同时L-Asp和L-Ala都是复合氨基酸输液的原料。2，酶拆分法制备，酶拆分法制备L-苯

49、丙氨酸苯丙氨酸（1）L-苯苯丙丙氨氨酸酸（L-phenylalanine，L-phe）的的结结构构与与性性质质L-phe，存在于所有蛋白质中，为人人体体必必需需氨氨基基酸酸之一之一，其分子式为C9H11NO2，分子量为165.19，结构为：第61页，讲稿共84张，创作于星期二L-Phe自水中结晶成白色叶叶片片状状晶晶体体，无臭，微苦，pI为为5.48；分分解解点点为为283284。在25水中溶解度为2.96，在75水中为6.62，微溶于甲醇及乙醇，不溶于乙醚。1%水水溶溶液液pH为为5.46.0。25D为-4.47（C0.52.0，在5molLHCl中），25D为-34.5（C0.52.0，在

50、水中）。（2）酶酶拆拆分分DL-Phe的的原原理理：DL-Phe与醋醋酸酸酐酐反反应应生成乙乙酰酰-DL-Phe（Ac-DL-Phe），氨氨基基酰酰化化酶酶可可专专一一性性水水解解Ac-L-Phe的的酰酰胺胺键键生生成成L-Phe，而不不水水解解Ac-D-Phe酰酰胺胺键键，再利用利用L-Phe与与Ac-D-Phe在水中溶解度的差异进行分离在水中溶解度的差异进行分离。Ac-D-Phe又又可可经经消消旋旋生生成成Ac-DL-Phe，再行水解和分离，如此反复进行，可将DL-Phe全部转化为L-Phe。DL-Phe拆分的基本反应过程如下：第62页，讲稿共84张，创作于星期二（3）工艺路线）工艺路线（