氨基酸类药物精选课件.ppt

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1、关于氨基酸类药物第一页，本课件共有26页二、氨基酸类药物的生产方法二、氨基酸类药物的生产方法1、目目前前全全世世界界天天然然氨氨基基酸酸的的年年总总产产量量在在百百万万吨吨左左右右，其其中中产产量量较较大大者者有有谷谷氨氨酸酸、蛋蛋氨氨酸酸及及赖赖氨氨酸酸，其其次次为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等。它它们们主主要要用用于于医医药药、食食品品、饲料及化工饲料及化工行业中。行业中。2、氨氨基基酸酸的的生生产产方方法法有有天天然然蛋蛋白白质质水水解解法法、发发酵酵法法、酶转化法酶转化法及及化学合成法化学合成法等四种。等四种。3、氨氨基基酸酸及及其其衍衍生生物物类类药药物

2、物已已有有百百种种之之多多，但但主主要要是是以以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法或酶转化法生产。方法或酶转化法生产。第二页，本课件共有26页（一）水解法（一）水解法1、基本原理与过程、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、碱或酶水解成碱或酶水解成多种氨基酸混合物，经分离纯化获得各多种氨基酸混合物，经分离纯化获得各种药用氨基酸的方法称为水解法。种药用氨基酸的方法称为水解法。目前用水解法生产的氨基酸有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

3、、亮氨酸、L-异亮氨酸、异亮氨酸、L-组氨酸、组氨酸、L-脯氨酸及脯氨酸及L-丝氨丝氨酸酸等。等。水解法生产氨基酸的主要过程为水解法生产氨基酸的主要过程为水解、分离水解、分离和和结晶结晶精精制三个步骤。制三个步骤。第三页，本课件共有26页（1）蛋白质水解方法）蛋白质水解方法目前蛋白质水解分为目前蛋白质水解分为酸水解法、碱水解法酸水解法、碱水解法及及酶水解法酶水解法三种。三种。酸酸水水解解法法：蛋蛋白白质质原原料料用用610molL盐盐酸酸或或8molL硫硫酸酸于于110120（回回流流煮煮沸沸）水水解解1224h，除除酸酸后后即即得得多多种种氨氨基基酸酸混混合合物物。此此法法优优点点是是水水解

4、解迅迅速速而而彻彻底底，产产物物全全部部为为L-L-型型氨氨基基酸酸，无无消消旋旋作作用用。缺缺点点是是色色氨氨酸酸全全部部被被破破坏坏，丝丝氨氨酸酸及及酪酪氨氨酸酸部部分分被被破破坏坏，且且产产生生大量废酸污染环境。工业上较普遍采用。大量废酸污染环境。工业上较普遍采用。第四页，本课件共有26页 碱碱水水解解法法：蛋蛋白白质质原原料料经经6molL氢氢氧氧化化钠钠或或4molL氢氢氧氧化化钡钡于于100水水解解6h即即得得多多种种氨氨基基酸酸混混合合物物。该该法法水水解解迅迅速速而而彻彻底底，且且色色氨氨酸酸不不被被破破坏坏，但但含含羟羟基基或或巯巯基基的的氨氨基基酸酸全全部部被被破破坏坏，且

5、且产产生生消消旋旋作作用用。工工业业上上多多不采用。不采用。酶酶水水解解法法：蛋蛋白白质质原原料料在在一一定定pH和和温温度度条条件件下下经经蛋蛋白水解酶白水解酶作用分解成作用分解成氨基酸氨基酸和和小肽小肽的过程称为酶水解法。的过程称为酶水解法。此此法法优优点点为为反反应应条条件件温温和和，无无需需特特殊殊设设备备，氨氨基基酸酸不不破破坏坏，无无消消旋旋作作用用。缺缺点点是是水水解解不不彻彻底底，产产物物中中除除氨氨基基酸酸外外，尚尚含含较较多多肽肽类类。工工业业上上很很少少用用该该法法生生产产氨氨基基酸酸而主要用于生产水解蛋白及蛋白胨。而主要用于生产水解蛋白及蛋白胨。第五页，本课件共有26页

6、（2）氨基酸分离方法）氨基酸分离方法氨氨基基酸酸分分离离方方法法较较多多，通通常常有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等。法、特殊试剂沉淀法、吸附法及离子交换法等。溶溶解解度度法法：是是依依据据不不同同氨氨基基酸酸在在水水中中或或其其它它溶溶剂剂中中的的溶解度差异溶解度差异而进行分离的方法。而进行分离的方法。胱胱氨氨酸酸和和酪酪氨氨酸酸均均难难溶溶于于水水，但但在在热热水水中中酪酪氨氨酸酸溶溶解解度度较较大大，而而胱胱氨氨酸酸溶溶解解度度变变化化不不大大，故故可可将将混混合合物物中中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分开。胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分

7、开。特特殊殊试试剂剂沉沉淀淀法法：系系采采用用某某些些有有机机或或无无机机试试剂剂与与相相应氨基酸形成应氨基酸形成不溶性衍生物不溶性衍生物的分离方法。的分离方法。第六页，本课件共有26页吸吸附附法法：是是利利用用吸吸附附剂剂对对不不同同氨氨基基酸酸吸吸附附力力的的差差异异进进行行分分离离的的方方法法。如如颗颗粒粒活活性性炭炭对对苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸及及色色氨氨酸酸的的吸吸附附力力大大于于对对其其它它非非芳芳香香族族氨氨基基酸酸的的吸吸附附力力，故故可可从氨基酸混合液中将上述氨基酸分离出来。从氨基酸混合液中将上述氨基酸分离出来。离子交换法：离子交换法：是利用是利用离子交换剂对不同氨基酸

8、吸附能离子交换剂对不同氨基酸吸附能力的差异力的差异进行分离的方法。氨基酸为进行分离的方法。氨基酸为两性电解质两性电解质，在，在特定条件下，不同氨基酸的带电性质及解离状态不同，特定条件下，不同氨基酸的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。故同一种离子交换剂对不同氨基酸的吸附力不同。第七页，本课件共有26页（3）氨基酸的精制方法）氨基酸的精制方法分分离离出出的的特特定定氨氨基基酸酸中中常常含含有有少少量量其其它它杂杂质质，需需进进行行精精制制，常常用用的的有有结结晶晶和和重重结结晶晶技技术术，也也可可采采用用溶溶解解度度法法或或结结晶与溶解度法相结合晶与溶解度法相结合

9、的技术。的技术。丙丙氨氨酸酸在在稀稀乙乙醇醇或或甲甲醇醇中中溶溶解解度度较较小小，且且pI为为6.0，故故丙氨酸可在丙氨酸可在pH6.0时，用时，用50冷乙醇结晶或重结晶加以精制。冷乙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的方方法法精精制制氨氨基基酸酸。如如在在沸沸水水中中苯苯丙丙氨氨酸酸溶溶解解度度大大于于酪酪氨氨酸酸100倍倍，若若将将含含少少量量酪酪氨氨酸酸的的苯苯丙丙氨氨酸酸粗粗品品溶溶于于15倍倍体体积积（wv）的的热热水水中中，调调pH4.0左左右右，经经脱脱色色过过滤滤可可除除去去大大部部分分酪酪氨氨酸酸；滤滤液液浓浓缩缩至至原原体体积积的的13，

10、加加2倍倍体体积积（vv）的的95乙乙醇醇，4放放置置，滤滤取取结结晶晶，用用95%乙醇洗涤，烘干即得苯丙氨酸精品。乙醇洗涤，烘干即得苯丙氨酸精品。第八页，本课件共有26页2、用水解法生产氨基酸的品种及工艺、用水解法生产氨基酸的品种及工艺绝绝大大多多数数氨氨基基酸酸均均可可采采用用酸酸水水解解法法生生产产，但但目目前前由由于于发发酵酵方方法法及及酶酶工工程程技技术术的的迅迅速速发发展展，仅仅有有几几种种氨氨基基酸酸仍仍采采用酸水解法生产用酸水解法生产。现胱氨酸与亮氨酸生产为例。现胱氨酸与亮氨酸生产为例。L-胱氨酸（胱氨酸（L-Cystine，L-Cys2）的制备：）的制备：（1）L-胱胱氨氨酸

11、酸的的结结构构与与性性质质：以以毛毛、发发及及蹄蹄甲甲等等角角蛋蛋白白中中含含量量最最多多。其其分分子子由由两两分分子子半半胱胱氨氨酸酸脱脱氢氢氧氧化化而而成，结构为：成，结构为：第九页，本课件共有26页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。可被还原为还原为L-半胱氨酸半胱氨酸。（2）工艺路线）工艺路线第十页，本课件共有26页（3）工艺过程）工艺过程水水解解：

12、在在1-1.5h内内升升温温至至110117水水解解7h（自自100时计）后出料时计）后出料,玻璃布过滤玻璃布过滤,收集滤液。收集滤液。中中和和：用用30%工工业业碱碱调调至至pH4.8，静静置置36h，涤涤纶纶布布滤滤取沉淀，离心甩干得取沉淀，离心甩干得L-胱氨酸粗品胱氨酸粗品。粗制粗制：加入：加入10mol/L盐酸、水，升温至盐酸、水，升温至6570，搅，搅拌拌0.5小时，加活性炭小时，加活性炭16kg/0.2t粗品粗品，于，于8090保温保温0.5h，滤除活性炭。用，滤除活性炭。用30%工业碱调滤液至工业碱调滤液至pH4.8，静，静置结晶，吸出上清液后，底部沉淀经离心甩干得胱氨酸粗置结晶

13、，吸出上清液后，底部沉淀经离心甩干得胱氨酸粗品（品（）。）。第十一页，本课件共有26页精精制制、中中和和：粗粗品品加加入入1mol/LHCl，升升温温至至70，加加活活性性炭炭1.52.5kg/50kg粗粗品品，85搅搅拌拌0.5h，过过滤滤，加加1.5倍倍体体积积蒸蒸馏馏水水，升升温温至至7580，搅搅拌拌下下用用12氨氨水水（化化学学纯纯）中中和和至至pH3.54.0，析析出出结结晶晶，滤滤取取胱胱氨氨酸酸结结晶，蒸馏水洗至无氯离子，真空干燥得晶，蒸馏水洗至无氯离子，真空干燥得L-胱氨酸成品。胱氨酸成品。检检验验与与含含量量测测定定：应应为为六六角角形形或或六六角角柱柱形形白白色色结结晶晶

14、，含含量量在在98.5以以上上，干干燥燥失失重重小小于于0.5，炽炽灼灼残残渣渣小小于于0.2，氯氯化化物物小小于于0.15，铁铁盐盐小小于于0.001，重重金金属属小小于于20ppm。作作用用与与用用途途：L-胱胱氨氨酸酸具具有有增增强强造造血血机机能能、升升高高白白细细胞胞、促促进进皮皮肤肤损损伤伤的的修修复复及及抗抗辐辐射射作作用用。临临床床上上用用于于治治疗疗辐辐射射损损伤伤、重重金金属属中中毒毒、慢慢性性肝肝炎炎、牛牛皮皮癣癣及及病病后后或或产产后后继发性脱发继发性脱发。第十二页，本课件共有26页(二二)发酵法发酵法1、基本原理与过程、基本原理与过程工工业业上上，发发酵酵实实质质上上

15、是是利利用用微微生生物物细细胞胞中中酶酶的的作作用用，将培养基中有机物转化为细胞或其它有机物的过程。将培养基中有机物转化为细胞或其它有机物的过程。利利用用微微生生物物代代谢谢中中间间产产物物加加入入NH3或或HNO3，合合成成氨基酸。氨基酸。第十三页，本课件共有26页第十四页，本课件共有26页初初生生氨氨基基酸酸：微微生生物物通通过过固固氮氮作作用用、硝硝酸酸还还原原及及自自外外界界吸吸收收氨氨使使酮酮酸酸氨氨基基化化成成相相应应的的氨氨基基酸酸，或或微微生生物物通通过过转转氨氨酶酶作作用用，将将一一种种氨氨基基酸酸的的氨氨基基转转移移到到另另一一种种酮酮酸酸上，生成的新氨基酸也称为上，生成的

16、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：在在微微生生物物作作用用下下，以以初初生生氨氨基基酸酸为为前前体体转化转化成的其它氨基酸。成的其它氨基酸。大大多多数数氨氨基基酸酸均均可可通通过过以以初初生生氨氨基基酸酸为为原原料料的的微微生生物物转转化作用而产生。化作用而产生。第十五页，本课件共有26页第十六页，本课件共有26页2、发酵法生产的氨基酸品种及工艺、发酵法生产的氨基酸品种及工艺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可合合成成所所有有氨氨基基酸酸。目目前前绝绝大大部部分分氨氨基基酸酸皆皆可可通通过过发发酵酵法法生生产产，其其缺缺点点是是产产物物浓浓度度

17、低低，设设备备投投资资大大，工工艺艺管管理理要要求求严严格格，生生产产周周期期长长，成成本本高高。本本文文仅仅以以L-异异亮亮氨氨酸酸直直接接发发酵酵法法为为例，说明发酵法的基本过程。例，说明发酵法的基本过程。第十七页，本课件共有26页L-L-异亮氨酸（异亮氨酸（L-IsoleucineL-Isoleucine，L-IleL-Ile）的制备）的制备（1 1）L-L-异异亮亮氨氨酸酸的的结结构构与与性性质质：L-Ile存存在在子子所所有有蛋蛋白白质质中中，为为人人体体必必需需氨氨基基酸酸之之一一，分分子子式式为为C6H13NO2，分分子量为子量为131.17，结构式为：，结构式为：第十八页，本课

18、件共有26页L-Ile在在乙乙醇醇中中形形成成菱菱形形叶叶片片状状或或片片状状晶晶体体，分分解解点点为为285286，L-Ile溶溶于于热热醋醋酸酸，在在20乙乙醇醇中中溶溶解解度度为为0.072，在在25水水中中为为4.12，在在75水水中中为为6.08，不不溶溶于乙醚。于乙醚。（2 2）工艺路线）工艺路线第十九页，本课件共有26页（3 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：葡萄糖葡萄糖2尿素尿素0.3玉米浆玉米浆2.5豆饼水解液豆饼水解液0.1（以干豆饼计）（以干豆饼计）pH6.5。二级种子培养基另加二级种子培养基另加菜籽油菜籽油0.4，其

19、余同一级种子培，其余同一级种子培养基。养基。一一级级种种子子培培养养：1000ml三三解解瓶瓶中中培培养养基基装装量量为为200ml，接接种种一一环环牛牛肉肉膏膏斜斜面面AS1.998菌菌种种，摇摇床床30培培养养（冲程（冲程7cm，频率，频率105次次min）16h。二级种子培养：接种量二级种子培养：接种量3.5，培养，培养8h，如此逐级，如此逐级第二十页，本课件共有26页放大培养得足够量菌种。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（发酵培养液组成（%）为）为:硫酸铵硫酸铵4.5豆饼水解液豆饼水解液0.4，玉米浆，玉米浆2.0碳酸钙碳酸钙4.5pH7.2，淀粉水解还原糖初

20、糖浓，淀粉水解还原糖初糖浓度度11.5。在在5m3发酵罐中添加发酵罐中添加3吨发酵培养液，加热至吨发酵培养液，加热至118120，维持在，维持在1.1105Pa压力，灭菌压力，灭菌30min，立即通，立即通冰盐水冷却冰盐水冷却至至25。接入。接入1菌种（菌种（vv），维持），维持180转转min的搅拌的搅拌速度，升温至速度，升温至3031，以以0.2L（minL）通气量发酵）通气量发酵60h，在，在2450h之间不断补加之间不断补加尿素尿素至至0.6，氨水至，氨水至0.27。第二十一页，本课件共有26页 除菌体、酸化除菌体、酸化 发发酵酵结结束束后后，发发酵酵液液加加热热至至100并并维维持持

21、10min，冷冷却却过滤，滤液加工业硫酸和草酸至过滤，滤液加工业硫酸和草酸至pH3.5，过滤除沉淀。，过滤除沉淀。离子交换、吸附分离离子交换、吸附分离 上上述述滤滤液液每每分分钟钟以以树树脂脂量量1.5的的流流速速进进H十十-型型732离离子子交交换换柱柱（40100cm），以以100L去去离离子子水水洗洗柱柱，再再以以60、0.5molL氨氨水水按按3L/min的的流流速速进进行行洗洗脱脱，分分部部收收集洗脱液。集洗脱液。第二十二页，本课件共有26页 浓缩赶氨浓缩赶氨合合并并pH312的的洗洗脱脱液液，7080减减压压蒸蒸馏馏、浓浓缩缩至至粘粘稠稠状状，加加去去离离子子水水至至原原体体积积的

22、的14，再再浓浓缩缩至至粘粘稠稠状状。如此重复三次。如此重复三次。脱色、浓缩、中和脱色、浓缩、中和上上述述浓浓缩缩物物加加去去离离子子水水至至原原体体积积的的14，搅搅拌拌均均匀匀，加加2molL盐盐酸酸调调pH3.5，加加上上1（wv）活活性性炭炭，70搅搅拌拌脱脱色色1h。滤滤除除活活性性炭炭，滤滤液液减减压压浓浓缩缩至至适适当当体体积积，用用2molL氨氨水水调调pH6.0，5沉沉淀淀过过夜夜,过过滤滤抽抽干干，105烘干得：烘干得：L-异亮氨酸半成品。异亮氨酸半成品。第二十三页，本课件共有26页精制、烘干精制、烘干每每10kgL-异异亮亮氨氨酸酸半半成成品品加加8L浓浓盐盐酸酸和和20

23、L去去离离子子水水，加加热热至至80，搅搅拌拌溶溶解解，加加10kg氯氯化化钠钠至至饱饱和和，加加工工业业碱碱液液调调pH10.5，过过滤滤，滤滤液液用用碱碱调调pH1.5，5放放置置过过夜夜。滤滤取取沉沉淀淀，用用80L，去去离离子子水水加加热热至至80搅搅拌拌溶溶解解，加加适适量量氯氯化化钠钠和和1%（wv）活活性性炭炭，70搅搅拌拌脱脱色色lh过过滤滤，滤滤液液减减压压浓浓缩缩至至适适当当浓浓度度，用用氨氨水水调调pH6.0，5放放置置结结晶晶过过夜夜。次次日日过过滤滤收收集集结结晶晶，抽抽干干，于于105烘烘房房中中烘烘干干得得L-异异亮氨酸成品。亮氨酸成品。（4）检验）检验应应为为菱菱形形叶叶片片状状或或片片状状晶晶体体，含含量量应应为为98.5101.5，干干燥燥失失重重不不超超过过0.3，炽炽灼灼残残渣渣不不大大于于含含量量测测定定与与L-亮氨酸的规定相同。亮氨酸的规定相同。第二十四页，本课件共有26页氯氯化化物物低低于于0.05，硫硫酸酸盐盐低低于于0.03，铁铁盐盐低低于于0.003,重金属低于重金属低于0.0015，砷盐低于，砷盐低于1.5ppm。（5）作作用用与与用用途途L-Ile为为必必需需氨氨基基酸酸，是是复复方方氨氨基基酸酸输输液的重要成份之一。液的重要成份之一。第二十五页，本课件共有26页感感谢谢大大家家观观看看第二十六页，本课件共有26页