第二節(jié)氨基酸藥物1.氨基酸（aminoacid）：是含有一個堿性氨基和一個酸性羧基的有機化合物，氨基一般連在α-碳上。是生物功能大分子蛋白質(zhì)的基本組成單位。

目前全球的氨基酸年產(chǎn)量已超過200萬噸，氨基酸在藥品、食品、飼料、化工等行業(yè)中有重要應(yīng)用。

2.氨基酸藥物概述從各種生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有180多種，但是參與蛋白質(zhì)組成的常見氨基酸或稱基本氨基酸只有二十種。180多種天然氨基酸大多數(shù)是不參與蛋白質(zhì)組成的，這些氨基酸被稱為非蛋白質(zhì)氨基酸。3.氨基酸類的分類1蛋白質(zhì)氨基酸：編碼氨基酸非蛋白氨基酸：D型氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等2衍生氨基酸：谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、磷葡精氨酸等

34.必需氨基酸：人及哺乳動物自身不能合成，需由食物供應(yīng)。

賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸及纈氨酸等8種氨基酸半必需氨基酸：氨基酸（胱氨酸及酪氨酸）可分別由其他氨基酸（蛋氨酸和苯丙氨酸)產(chǎn)生，若食物中提供了足夠的該氨基酸（胱氨酸及酪氨酸），可減少對其他氨基酸（蛋氨酸及苯丙氨酸）的需求量：精氨酸和組氨酸在體內(nèi)合成速度較低，難以滿足需要，也是半必需氨基酸5.H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R6.

雖然產(chǎn)生這種手性的確切機理、起源和過程仍是科學(xué)上的未解之謎，但有一點是明確的：這些分子的作用以至于生命過程均與手性有關(guān)。對映體的不同生理性質(zhì)是由于它們的分子的立體結(jié)構(gòu)在生物體內(nèi)引起不同的分子識別造成的這個現(xiàn)象稱為“手性識別”。這種識別可比喻為手與手套的關(guān)系，右手能套進(jìn)右手套，而左手就套不進(jìn)右手套。手套與左右手的相互關(guān)系氨基酸的手性對稱結(jié)構(gòu)7.合成用氨基酸的全球市場在2004年創(chuàng)下7億1,300萬美金的紀(jì)錄，未來也將以年度平均成長率7％的速度成長，并且一般預(yù)料將在2009年達(dá)到10億美金的市場規(guī)模。藥用氨基酸是個“永不衰退”的醫(yī)藥品種。8.日本氨基酸工業(yè)生產(chǎn)處于世界領(lǐng)先地位，占總產(chǎn)量35%，主要有26個品種，幾乎都用于醫(yī)藥原料。我國年產(chǎn)谷氨酸40萬噸，胱氨酸和半胱氨酸2000噸和1500噸，產(chǎn)銷居世界第一，但藥用氨基酸生產(chǎn)為4000多噸、24種，僅占世界產(chǎn)量的1%。9.氨基酸及其衍生物在醫(yī)藥中的應(yīng)用生命活動中人及動物通過消化道吸收氨基酸。通過體內(nèi)轉(zhuǎn)化而維持其動態(tài)平衡，若其動態(tài)平衡失調(diào)，則機體代謝紊亂，甚至引起病變。10.常見治療用氨基酸及其衍生物（1）治療消化道疾病的氨基酸及其衍生物（2）治療肝病的氨基酸及其衍生物（3）治療腦及神經(jīng)系統(tǒng)疾病的氨基酸及其衍生物（4）用于腫瘤治療的氨基酸及其衍生物（5）作為營養(yǎng)補充的氨基酸藥物（6）其他臨床使用的氨基酸藥物11.12.氨基酸類藥物的生產(chǎn)

目前全世界天然氨基酸的年總產(chǎn)量在百萬噸左右，其中產(chǎn)量較大者有谷氨酸、蛋氨酸及賴氨酸，其次為天門冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸等。它們主要用于醫(yī)藥、食品、飼料及化工行業(yè)中。13.氨基酸的生產(chǎn)方法蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸化學(xué)合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸等發(fā)酵法：蘇氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、精氨酸、組氨酸、脯氨酸、鳥氨酸、瓜氨酸、賴氨酸、亮氨酸等酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等14.氨基酸的制備

氨基酸工業(yè)起源于日本1909年小麥、脫脂大豆為原料制造谷氨酸1922年面筋酸水解生產(chǎn)谷氨酸1956年由短桿菌發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸我國氨基酸發(fā)酵工業(yè)1923年上海投產(chǎn)2003年以后，中國河南.蓮花味精成為全球最大的谷氨酸生產(chǎn)企業(yè)。15.一、蛋白水解法

（一）基本原理與過程以毛發(fā)、血粉及廢蠶絲等蛋白質(zhì)為原料，通過酸、堿或酶水解成多種氨基酸混合物，經(jīng)分離純化獲得各種藥用氨基酸的方法稱為水解法。16.目前用水解法生產(chǎn)的氨基酸有胱氨酸、精氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、組氨酸、脯氨酸及絲氨酸等。水解法生產(chǎn)氨基酸的主要過程為水解、分離和結(jié)晶精制三個步驟。17.（1）酸水解法

蛋白質(zhì)原料用6～10mol／L鹽酸或8mol／L硫酸于110～120℃（回流煮沸）水解12～24h，除酸后即得多種氨基酸混合物。此法優(yōu)點是水解迅速而徹底，產(chǎn)物全部為L-型氨基酸，無消旋作用。缺點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。18.（2）堿水解法蛋白質(zhì)原料經(jīng)6mol／L氫氧化鈉或4mol／L氫氧化鋇于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。19.（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)點為反應(yīng)條件溫和，無需特殊設(shè)備，氨基酸不破壞，無消旋作用。缺點是水解不徹底，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。20.目前，在藥用氨基酸的生產(chǎn)中，組氨酸、精氨酸、亮氨酸、絲氨酸、胱氨酸及酪氨酸仍需以水解法生產(chǎn)。21.二、化學(xué)合成法以a-鹵代羧酸、醛類、甘氨酸衍生物、異氰酸鹽、乙酰氨基丙二酸二乙酯、鹵代烴、a-酮酸及某些氨基酸為原料、經(jīng)氨解、水解、縮合、取代及氫化還原等化學(xué)反應(yīng)合成a-氨基酸的方法。）得到產(chǎn)物都是DL型外消旋體，必須拆分出L型氨基酸。

22.一般合成法和不對稱合成法一般合成法包括鹵代酸水解法、氰胺水解法、乙酰氨基丙二酸二乙酯法、異氰酸酯（鹽）合成法及醛縮合法等；產(chǎn)物皆為DL-型氨基酸混合物。

不對稱合成法包括直接合成、α-酮酸反應(yīng)及不對稱催化加氫等方法。產(chǎn)物為L-型氨基酸。23.化學(xué)合成法生產(chǎn)的氨基酸品種理論上所有氨基酸皆可由化學(xué)合成法制造，但在目前，只有當(dāng)采用其它方法生產(chǎn)很不經(jīng)濟(jì)時才采用化學(xué)合成法生產(chǎn)，如甘氨酸、DL-蛋氨酸及DL-丙氨酸等24.三、酶轉(zhuǎn)化法酶轉(zhuǎn)化法亦稱酶工程技術(shù)，實際上是在特定酶的作用下使某些化合物轉(zhuǎn)化成相應(yīng)氨基酸的技術(shù)。生產(chǎn)條件溫和、工藝簡單、能耗低、專一性強、回收率高；大工業(yè)生產(chǎn)尚不廣泛。25.酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的氨基酸品種目前醫(yī)藥工業(yè)中，用酶工程法生產(chǎn)的氨基酸已有十多種。DL-蛋氨酸、DL-纈氨酸、DL-苯丙氨酸、DL-色氨酸、DL-丙氨酸及DL-蘇氨酸等分別經(jīng)氨基?；覆鸱肢@得了相應(yīng)的L-氨基酸，并已投入了工業(yè)化生產(chǎn)26.固定化酶凡限制在一定的空間范圍內(nèi)并能連續(xù)反復(fù)的使用的酶都稱為固定化酶。27.四、發(fā)酵法（直接發(fā)酵法與微生物轉(zhuǎn)化法）發(fā)酵：生物化學(xué)中稱酵母無氧呼吸過程為發(fā)酵，工業(yè)上，發(fā)酵就是微生物純種培養(yǎng)過程，實質(zhì)上是利用微生物細(xì)胞中酶的作用，將培養(yǎng)基中有機物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞或其他有機物的過程。28.氨基酸發(fā)酵法有廣義與狹義之分。狹義系指通過特定微生物在以糖為碳源、以氨或尿素為氮源以及其他成分的培養(yǎng)基中生長，直接產(chǎn)生氨基酸的方法。廣義者除直接發(fā)酵法外，尚包括添加前體發(fā)酵法及酶轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)氨基酸法。29.二氨基酸的分離與精制方法

氨基酸分離方法較多，通常有溶解度法、等電點沉淀法、特殊試劑沉淀法、吸附法及離子交換法等30.

（1）溶解度法是依據(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。胱氨酸和酪氨酸均難溶于水，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。

一、氨基酸的分離方法

31.（2）等電點沉淀法不同的氨基酸等電點的pH值不同，可以分別沉淀分離。等電點(isoelectricpoint,pI)在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。氨基酸在等電點時的溶解度最小。32.（3）特殊試劑沉淀法系采用某些有機或無機試劑與相應(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；精氨酸可與苯甲醛生成水不溶性苯亞甲基精氨酸沉淀，后者用鹽酸除去苯甲醛即可得精氨酸。33.（4）吸附法是利用吸附劑對不同氨基酸吸附力的差異進(jìn)行分離的方法。如顆?；钚蕴繉Ρ奖彼?、酪氨酸及色氨酸的吸附力大于對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。34.THANKYOUSUCCESS2026/1/1835.

（5）離子交換法是利用離子交換劑對不同氨基酸吸附能力的差異進(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不同氨基酸的吸附力不同。36.二、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)。37.結(jié)晶和重結(jié)晶技術(shù)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，用50％冷乙醇結(jié)晶或重結(jié)晶加以精制38.三、生產(chǎn)實例－水解法生產(chǎn)亮氨酸39.直接發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸

按生產(chǎn)菌株的特性，直接發(fā)酵法可分為五類1、野生菌株發(fā)酵法2、營養(yǎng)缺陷型突變型菌株發(fā)酵法3、氨基酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株發(fā)酵法4、營養(yǎng)缺陷型突變菌株型兼抗性突變株發(fā)酵法5、基因工程菌40.（三）發(fā)酵法生產(chǎn)的氨基酸品種

構(gòu)成動物、植物及微生物體所有蛋白質(zhì)的氨基酸種類與構(gòu)型均無任何差異，但植物體內(nèi)所有氨基酸皆由CO2、氨和水合成，動物體除8種必需氨基酸需從外界攝取外，其余非必需氨基酸均可通過體內(nèi)氨基酸之間的轉(zhuǎn)化或碳水化合物中間代謝物而合成，而微生物利用碳源、氮源及鹽類幾乎可合成所有氨基酸。41.氨基酸發(fā)酵方式主要是液體深層通風(fēng)培養(yǎng)法，其過程是由菌種試管培養(yǎng)逐級放大進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵后除菌體，清液提出氨基酸。目前絕大部分氨基酸皆可通過發(fā)酵法生產(chǎn)，其缺點是產(chǎn)物濃度低，設(shè)備投資大，工藝管理要求嚴(yán)格，生產(chǎn)周期長，成本高。42.★直接發(fā)酵（初生氨基酸）：微生物通過固氮作用、硝酸還原及自外界吸收氨使酮酸氨基化成相應(yīng)的氨基酸，或微生物通過轉(zhuǎn)氨酶作用，將一種氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到另一種酮酸上，生成的新氨基酸也稱為初生氨基酸。★間接發(fā)酵（次生氨基酸）：在微生物作用下，以初生氨基酸為前體轉(zhuǎn)化成的其它氨基酸。43.

大多數(shù)氨基酸均可通過以初生氨基酸為原料的微生物轉(zhuǎn)化作用而產(chǎn)生。氨基酸前體為原料，經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化為氨基酸，以避免反饋抑制。44.45.賴氨酸是繼谷氨酸和蛋氨酸之后又一個在國際市場上年產(chǎn)銷量超過100萬噸的大宗氨基酸產(chǎn)品。在20世紀(jì)80年代初，全球賴氨酸的年產(chǎn)量不過區(qū)區(qū)數(shù)千噸（主要供醫(yī)藥用途）。20年后隨著生產(chǎn)水平的不斷提高和成本的下降，賴氨酸的年產(chǎn)量在20世紀(jì)90年代末已接近100萬噸。按其用途劃分，食品及醫(yī)藥用途的賴氨酸目前僅占其總產(chǎn)量的15％左右，其余均為動物飼料添加劑.賴氨酸的生產(chǎn)46.賴氨酸的工業(yè)生產(chǎn)方法天然蛋白質(zhì)水解法直接發(fā)酵法微生物轉(zhuǎn)化法47.賴氨酸的藥用價值L-賴氨酸是人體8種必需氨基酸之一，能促進(jìn)人體發(fā)育、增強免疫功能，并有提高中樞神經(jīng)組織功能的作用。臨床上多用于由于賴氨酸缺乏所致發(fā)育不良、食欲不振、低蛋白血癥、衰弱以及腦動脈硬化、老年性癡呆、記憶力減退、各種顱腦損傷等。48.藥用賴氨酸及其復(fù)合藥L－賴氨酸鹽酸鹽顆粒劑復(fù)方賴氨酸顆粒劑鹽酸賴氨酸注射液49.（1）L-賴氨酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)L-賴氨酸存在于所有蛋白質(zhì)中，為人體必需氨基酸之一。分子量為146.20，結(jié)構(gòu)為：二、賴氨酸的性質(zhì)50.主要理化性質(zhì)

L-Lys自乙醇水溶液中得針狀結(jié)晶，其鹽酸鹽為單斜晶系白色粉末，無臭、味苦，熔點263～264℃，易溶于水，幾乎不溶于乙醇和乙醚。PI為9.74，口服半致死量為LD50為4.0g/kg（體重）51.三、賴氨酸的生物合成途徑賴氨酸可由以下三類生產(chǎn)菌合成黃色短桿菌、谷氨酸棒桿菌大腸桿菌霉菌和酵母菌52.高絲氨酸缺陷型谷氨酸棒桿菌的賴氨酸發(fā)酵調(diào)控原理1。協(xié)同反饋抑制2。酶合成調(diào)節(jié)和酶活性調(diào)節(jié)

3。改變微生物遺傳特性

53.四、賴氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸的發(fā)酵可以有直接（一步）發(fā)酵和兩步發(fā)酵（直接發(fā)酵＋微生物轉(zhuǎn)化）。兩步發(fā)酵1）賴氨酸缺陷型大腸桿菌生產(chǎn)DAP.2）產(chǎn)氣桿菌或大腸桿菌生產(chǎn)L－賴氨酸54.洗脫液（PH8-14)濃縮液55.直接發(fā)酵法工藝流程

菌種：黃色短桿菌、谷氨酸棒桿菌斜面菌種→種子培養(yǎng)→發(fā)酵→上柱交換→氨水洗脫→真空濃縮→調(diào)pH=5-6→應(yīng)用于賴氨酸鹽酸鹽→重結(jié)晶，脫色→精制L-賴氨酸鹽酸鹽56.一、直接發(fā)酵法工藝過程

①

菌種培養(yǎng)菌種為北京棒狀桿菌（corymebacteriumperkinense）ASl.536。斜面培養(yǎng)基成分（％）為:葡萄糖0.5，牛肉膏1.0，蛋白胨0.5，瓊脂2.0，pH7.0。57.種子培養(yǎng)基成分（%）為:葡萄糖2.0，磷酸氫二鉀0.1，硫酸鎂0.05，硫酸銨0.4，玉米漿2.0，毛發(fā)水解廢液1.0，pH6.8～7.0，CaCO30.5。

1000ml三角瓶中種子培養(yǎng)基裝量200ml，接種一環(huán)斜面培養(yǎng)菌種，30℃振搖（沖程7.6cm，頻率108次／min），培養(yǎng)16h。二級種子培養(yǎng)接種量2.5％，培養(yǎng)48h。如此逐級擴(kuò)大培養(yǎng)。58.②

滅菌、發(fā)酵發(fā)酵培養(yǎng)液成分％

淀粉水解糖13.5，磷酸二氫鉀0.1，硫酸鎂0.05，硫酸銨1.2，尿素0.4，玉米漿1.0，毛發(fā)水解廢液1.0，甘蔗糖蜜2.0，pH6.7，滅菌前加甘油聚醚lL（指5m3發(fā)酵罐）。在5m3發(fā)酵罐中投入培養(yǎng)液3噸，在1.01×105Pa壓力下，加熱至118～120℃滅菌30min，立即通入冰鹽水冷卻至30℃，按10％（v／v）比例接種，以1:0.6（v／v）通氣量于30℃發(fā)酵42～51h，攪拌速度為180轉(zhuǎn)／min。59.主要發(fā)酵參數(shù)控制

pH