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亮氨酸的制备方法有哪些

2023-07-18 来源:小侦探旅游网

一、亮氨酸的制备方法有哪些

氨基酸的制造是从1820年水解蛋白质开始的。1908年日本人Ikeda发现谷氨酸钠是鲜味的强化剂,开始了工业化生产氨基酸的历史。1957年日本开始运用微生物进行谷氨酸发酵生产,从此揭开了微生物发酵方法生产氨基酸的历史新篇章。20世纪六十年代左右,关于L一亮氨酸生物合成以及其代谢调节机制相继阐明。这为微生物发酵法生产L一亮氨酸定向育种及酶法生产L-亮氨酸提供了理论基础。

L一亮氨酸的生产方法主要有提取法、化学合成法、酶催化法、微生物发酵法等。

水解法

氨基酸是蛋白质的组成单位,在酸性条件下,将L一亮氨酸含量较高的蛋白质水解,得到各种氨基酸的混合物,经分离、纯化、精致等工序获得L一亮氨酸产品。

我国大部分厂家采用蛋白质水解法生产L一亮氨酸和L-胱氨酸。蛋白质水解法生产L一亮氨酸的优点是生产设备简单,技术要求不高,并且L一亮氨酸在蛋白质中的含量较高。但是蛋白质水解法生产的缺点是费时、污染严重、收率低、产品质量得不到保证,大规模生产受到限制。

合成法

亮氨酸化学合成法有A.Strecker, n一卤代酸氨解、相转移催化等几种方法。虽然化学合成法原理简单,价格低廉,但操作复杂,反应条件苛刻,副产物多,产率不高,并且有的方法涉及到有毒物质。化学合成法得到亮氨酸是消旋的DL一亮氨酸,为了得到L一亮氨酸,必须进行光学异构体的拆分。因此化学合成法很少用于L一亮氨酸的生产。

酶催化法

酶催化法生产L一亮氨酸通常是利用转氨酶转氨给a一酮基异己酸生成L一亮氨酸和组氨酸将相关的酶和NADH共价结合在膜上,让底物缓缓地经过膜而进行酶催化反应生成L一亮氨酸。如1981年,Wichmann er al.建立了一种用超滤膜制成的膜反应器,膜上共价结合了亮氨酸转氨酶、甲酸转氨酶、和NADH,当底物。一酮基异己酸通过膜反应器后,可被催化生成L一亮氨酸,其中NADH通过甲酸同步氧化成CO2实现再生。

酶法生产氨基酸的优点是转化能力强,可避免代谢调控中的反馈抑制和反馈阻遏,并且其生物反应器紧凑,产物组分相对单一,易进行后工序加工处理,可以提高产品质量,降低成本。但酶法生产中所用到的酶需通过微生物发酵生成并提取精制,工艺过程比较复杂,且成本较高,因此目前尚未得到广泛的应用。如果能够低成本获得高酶活的酶,则酶法生产L一亮氨酸是一条经济可行的工艺路线。

发酵法

1987年德国学者Groegere采用添加前体物。一酮基异己酸生产L一亮氨酸,当培养基中添加前体物。一酮基异己酸的浓度为20g/L,谷氨酸棒杆菌ATCC 13032发酵57h,可生成16g/L L一亮氨酸,质量转化率91-96%;而采用分批流加培养法,可流加a一酮基异己酸32 g/L,发酵23h,产L一亮氨酸24 g/L,从。一酮基异己酸到L一亮氨酸的转化是经过转氨酶的催化生成的。

二、亮氨酸的生产工艺

一, 浓缩段

原料:蒸汽

将一次母液通入浓缩罐内,通入蒸汽,温度120℃,气压-0.09MPa,浓缩时间6h,结晶。

终点产物:结晶液(去一次中和段)

二,一次中和段

辅料:硫酸,纯水

结晶液进入一次中和罐,通入硫酸,纯水,温度80℃,中和时间4h,过滤

终点产物:1,滤液(回收利用)2,滤渣(去氨解段)

三, 氨解段

辅料:氨水,纯水,蒸汽

滤渣进入氨解罐,通入氨水,纯水,蒸汽,温度80℃,氨解时间3h,过滤

终点产物,1,滤液(回收利用)2,滤渣(去脱色段)(胱氨酸)

四,脱色段。

辅料:蒸汽,纯水,活性炭

滤渣进入脱色罐,通(投)入蒸汽,纯水,活性炭,温度80℃,脱色时间2h,过滤,

终点产物:1,滤渣(回收利用)2,滤液(去二次中和段)

五,二次中和段

辅料:氨水,蒸汽

滤液进入二次中和罐,通入氨水,蒸汽,温度80℃,中和时间4h,过滤,

终点产物,1,滤液(回收利用)2,滤渣(即L-亮氨酸粗品,去精制段)

六,精制段

辅料:蒸馏水,蒸汽(组氨酸盐酸盐)

用蒸馏水冲洗上段工序产品并离心甩干,送入烘干机,通入蒸汽烘干,包装,入库,烘干温度100℃,烘干时间3h。

终点产物:L-亮氨酸成品

三、亮氨酸的用途与好处

亮氨酸可作为营养增补剂、调味增香剂。 可配制氨基酸输液及综合氨基酸制剂,降血糖剂,植物生长促进剂。

亮氨酸的作用包括与异亮氨酸和缬氨酸一起合作修复肌肉,控制血糖,并给身体组织提供能量。它还提高生长激素的产量,并帮助燃烧内脏脂肪,这些脂肪由于处于身体内部,仅通过节食和锻炼难以对它们产生有效作用。

亮氨酸,异亮氨酸和缬氨酸都是支链氨基酸,它们有助于促进训练后的肌肉恢复。其中亮氨酸是最有效的一种支链氨基酸,可以有效防止肌肉损失,因为它能够更快的分解转化为葡萄糖。增加葡萄糖可以防止肌肉组织受损,因此它特别适合健美运动员。白氨酸还促进骨骼,皮肤,以及受损肌肉组织的愈合,医生通常建议手术后患者采取亮氨酸补充剂。

由于它很容易转化为葡萄糖,因此亮氨酸有助于调节血糖水平。白氨酸缺乏的人会出现类似低血糖的症状,如头痛,头晕,疲劳,抑郁,精神错乱,和易怒等。

亮氨酸最好的食物来源包括糙米,豆类,肉类,坚果,大豆粉,和全麦。由于它是一种必不可少的氨基酸,这意味着身体不能自己生产,只能通过饮食获得。从事高强度体力活动和低蛋白质饮食的人,应该考虑采取白氨酸补充。尽管有独立补充形式,但是最好还是与异亮氨酸和缬氨酸一起摄入。因此,选择混合型补充剂更为方便。

但是和任何东西一样,过量摄入亮氨酸也会造成副作用,大量摄入已知与糙皮病,维生素A缺乏症等问题有关系,并会引起皮炎,腹泻,精神失常等问题。饮食中含有过多亮氨酸还会增加体内氨的数量,并破坏肝,肾功能。因此,除非咨询过医生,否则肝或肾功能受损患者不应该采用大剂量的亮氨酸,这会导致病情恶化。

四、亮氨酸的药理毒理

亮氨酸((2R)-2-amino-3,3-dimethylbutanoic acid)化学名称为L-2-氨-4-甲基戊酸,白色结晶或结晶性粉末;无臭,味微苦。在甲酸中易溶,在水中略溶,在乙醇或***中极微溶解。密度为1.038g/cm3 ,熔点大于300oC,沸点为217.7oC at 760 mmHg。

亮氨酸的作用包括与异亮氨酸和缬氨酸一起合作修复肌肉,控制血糖,并给身体组织提供能量。

亮氨酸,异亮氨酸和缬氨酸都是支链氨基酸,它们有助于促进训练后的肌肉恢复。其中亮氨酸是最有效的一种支链氨基酸,可以有效防止肌肉损失,因为它能够更快的分解转化为葡萄糖。

缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸为支链氨基酸,进入体内后能纠正血浆中支链氨基酸和芳香氨基酸失衡,防止因脑内芳香氨基酸浓度过高引起的肝昏迷,本品能促进蛋白质合成和减少蛋白质分解,有利于促进肝细胞的再生和修复,并可改善低蛋白血症。

直接在肌肉、脂肪、心、脑等组织代谢,产生能量供机体利用。

适应症:

用于慢性肝性脑病、肝硬化、慢性活动性肝炎及慢性迁延性肝炎等疾病引起的氨基酸代谢紊乱。

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