蛋氨酸的开发与应用进展.docx

蛋氨酸的开发与应用进展1、 理化性质蛋氨酸（methionine ），又名甲硫氨酸，学名为2-氨基一 4 一甲巯 基丁酸或甲硫氨基酸或甲硫基丁氨酸相对分子质量149.22外观为 白色或淡黄色结晶，易溶于水、稀酸和稀碱，微溶于乙醇、不溶于乙 醚蛋氨酸略有甜味，左旋体熔点为2801,2811 （分解）密度为1.340 1%蛋氨酸水溶液pH值为5.66.1蛋氨酸可分为右旋（L 一蛋氨酸）和或 左旋体（D —蛋氨酸）一般氨基酸或旋体是无效的，但蛋氨酸例外,D —蛋氨酸与L—蛋氨酸生理作用相同由于反应时不必分离，故使用 DL 一蛋氨酸2、 工艺开发2・1、蛋氨酸蛋氨酸的生产有丙二酸醋法、氨基内酯法、缩合水解法、酪肮水 解法等，自20世60代发展起来后仍为目前生产的最主要方法目前 工业上普遍采用的是缩合水解法缩合水解法的原料之一是乙烯副产 丙烯，使丙烯直接氧化生成丙烯醛，后者与甲硫醇在甲酸或乙酸铜催 化下缩合成0—甲硫基代丙醛，再与氰化钠和硫酸氢铵等反应加热到 90度，生成甲硫基乙基乙内酰胺，不需分离和提纯，即可与28%的氢 氧化钠水解成蛋氨酸钠后用盐酸酸化得成品蛋氨酸可以提高产率进 行生产，可降低排放废水中的负载量。

该方法包括如下步骤:将从碳酸 钾、碳酸氢钾和氢氧化钾中选出的至少一种化合物加入包含5-（［3 一甲 基琉乙基）乙内酰脲的溶液中，用二氧化碳饱和所得溶液，分离沉淀出 来的蛋氨酸并留下第一滤液，将第一滤液的部分或全部转移，加热转 移的滤液，向其中加入一水溶性的溶剂并用二氧化碳饱和使蛋氨酸和 碳酸氢钾沉淀，分离出这些沉淀，则留下第二滤液，如果需要第二滤 液可返回第一步骤甲硫醇的生产，国外由于硫化氢大量回收，液体 硫化氢已作为商品出售，价格低廉，所以大多采用甲醇一硫化氢法进 行生产以法国AEC公司的规模为最大，技术较先进此外，国外还 有许多以甲醇、二硫化碳为原料合成甲硫醇的专利报道该法具有“三 废”少、原料便于运输和储存、设备占地而积小等优点世界四大蛋氨 酸生产公司均采用缩合水解法生产工艺，其原料路线基木相同，即丙 烯、甲硫醇、氰化钠（氢氰酸）前几步工艺是一样的，但在生产蛋氨 酸或蛋氨酸羟基类似物时，各公司有不同的水解和酸化路线，产生的 副产物也不同2.1.1、罗纳一普朗克公司工艺用甲硫基丙醛与氰化钠、碳酸氢铵经缩合生成甲硫基乙基乙内酰 脲（俗称海因），然后与氢氧化钠水解，生成蛋氨酸钠，再用硫酸酸化 制得成品蛋氨酸，并副产无水硫酸钠，原料二氧化碳和氨在工艺过程 中循环。

将合格的丙烯、空气、水按一定比例通入丙烯醛反应塔，在 催化剂的存在下进行反应，反应物经吸收塔吸收后再进入精馏塔蒸馏 得产品丙烯醛将丙烯醛和甲硫醇通入甲硫基丙醛合成塔使其反应， 反应产物为甲硫基丙醛将此反应产物通入合成塔，加入氢氰酸（或钠 盐）、碳酸氢铵进行反应，再加氢氧化钠水解，用硫酸中和，经减压蒸 馏、结晶、离心干燥得蛋氨酸产品一种容易地制备晶形好、体积比 重大、易于处理的蛋氨酸的方法是在碳酸钾存在的条件下，5-（［3 — 甲琉基乙基）乙内酰脲水解后得到的水解液以二氧化碳中和使蛋氨酸 结晶析出的方法特点是使用带有套管的析晶槽，最初先向其中加入 水解液总量的20%-30%及凝聚剂，边搅拌边通入二氧化碳进行分批结 晶析出（分批晶析），接着，边搅拌边连续加入余下的70%-80%的水解 液、凝聚剂及二氧化碳，不将生成的生料剔除进行连续结晶析出（半连 续析晶）在5-（3 一甲基琉基乙基）乙内酰脲在碳酸钾的存在下水解制 备蛋氨酸时，作为其装置材料使用含有Cr,Ni,Mo,N元素的不锈钢，装置材料在气相部和液相部中，其耐腐蚀性增强2.1.2、甲硫基丙醛一步法日本采用的是用甲硫基丙醛与氰化钠、碳酸氢铵缩合生成海因。

Ca(OH)2水解，盐酸酸化，副产食盐和CaCO3，工艺过程中NH3循环 使用德国采用的是用甲硫基丙醛一步法生产蛋氨酸的绿色工艺，即 使丙烯醛、甲硫醇,HCN,NH4OH在极性溶剂中反应，产率可达89% 以水作溶剂，产率可达90%以上主要催化剂为脂肪族、芳香族、脂 环羧酸特别是C1-C6的脂肪酸，如甲、乙、丙、丁、正庚酸都很有效 催化剂的用量为丙烯醛的1%-2%，反应温度751，反应时间为2h , 可用不同的催化剂一步法制取蛋氨酸具体工艺操作过程如下：将 *|山.：1；「，.、1\ .|« ..在500度下活化3h后制成催化剂，使原料丙烯与空 气和水蒸汽以1:10:2的摩尔比混合与催化剂一同送入固定反应器内， 3501下反应，接触时间0.8h，生成气体产物经汽提分出丙烯醛，再经 蒸馏、萃取得成品，转化率93%将14kg丙烯醛(含0.1%阻聚剂对苯 二酚),26kg30%氢氰酸水溶液，12kg甲硫醇及1.5kg乙酸混合均匀，该 混合液与60kg碳酸氢钠在220g水中于701下反应2h后，经蒸发得 成品此法为日木改进后的一步法制备新工艺所用催化剂采用下述方法制备:将Nb2O溶液滴入TiOCHMe2溶液内，经反应后制成含复合 氢氧化物的组分，于3501下活化后制成TiO2-Nb2O。

复合催化剂 使IIA^II^H||;:U|r||;.r|| Jin与催化剂在高压釜内于 /I下水 解2h制成蛋氨酸，收率95%日本曹达公司的工艺用甲硫基丙醛与氰化钠、碳酸氢馁缩合生成 海因用Ca(OH)2水解，盐酸酸化，副产食盐和CaCO3，工艺过程中 nh3循环使用用甲硫基丙醛与氰氢酸缩合，经甲硫基氰丙醇制海因， 水解，酸化最近德国提出甲硫基丙醛一步法生产蛋氨酸，即丙烯醛、 甲硫醇,HCN等在极性溶剂中反应，产率可达89%，以水作溶剂，产 率可达90%以上主要催化剂为脂肪族、芳香族、脂环羧酸(特别是 C1-C4的脂肪酸，如甲、乙、丙、丁、正庚酸都很有效)催化剂的用 量为丙烯醛的1%-2%，反应温度7008012.1.3游离整体细胞法以P.dacunhae发酵培养，以培养液作为源，直接添加固体L一大冬氨酸实现转化工艺过程是将P.dacunhae菌种用表而活性处理后装入茄子瓶内进行摇瓶种子培养后再移入发酵罐内，通入无菌 空气使酶液进行生化酶反应后再经过滤得粗品，再经后处理得产品2.1.4 一步法一步合成氨基酸的技术是一项既有效又不污染环境的合成胺和氨 基酸方法此法可同时将氨基酸的3个成分即氨基、羧基和侧链结合 在一起。

与传统合成法相比，这是一个重大的改进，因传统方法一次 只能连结上一种基团传统合成法既慢费用也很高，因为前一步合成 的中间体必须加以保护，以防止下一步反应被破坏和其他多成分合 成法也不同，此法利用硼化合物而非有剧毒的氰化物反应剂，只产生 一种反应副产物硼酸此法适合工业上采用，因为反应在室温下进行， 氨基酸容易从溶液中沉淀出来，分离简便此法还可用于生产手性化 合物，并很适合发展相关的组合化学技术，即自动大批制造上万种不 同取代基的化合物，然后从中筛选出可用作饲料的化合物2.1.5、提纯用阴阳离子交换树脂分离、提纯大然氨基酸是工业上普遍采用的 方法之一，但在非天然氨基酸的分离提纯上，尚未见工业化报道实 验利用吸附目的产物D 一蛋氨酸的D018型阳离子交换树脂的NHQ+ 型柱和吸附杂质离子而不吸附目的产物D 一蛋氨酸的330型阴离子交 换树脂的OH 一型柱进行比较，选择从AC-D 一蛋氨酸水解液中去除酸和杂质，提纯D一蛋氨酸的适用离子交换树脂离子交换树脂的预 处理用清水反复冲洗树脂至无杂质和色素，用3倍树脂体积的无水甲 醇浸泡1d，用清水冲洗至无色将两种不同的离子交换树脂，分别装 入两个相同的内径为20mm的漏斗式玻璃柱，树脂层高度320mm， 用水将树脂间气泡排净。

离子交换柱的处理，首先用2倍树脂体积的 4mo1的氢氧化钠溶液淋洗树脂，用纯化水洗至流出液pH值为中性， 再用2倍树脂体积的4mo1/L盐酸溶液淋洗树脂，用纯化水洗至流出 液为中性，重复上述操作步骤一次D018树脂在第3次用4 mol/L 盐酸溶液淋洗完毕后，用纯化水洗至流出液pH值为中性，用3倍树 脂体积的2mo1/L的氨水淋洗并浸泡1d，使树脂转化为NHQ+型，用 纯化水淋洗树脂柱，洗至流出液pH值为中性，待用330树脂在第2 次用4mo1盐酸溶液淋洗完毕后，用纯化水洗至流出液pH值为中性， 用3倍树脂体积的2.Omo1儿氢氧化钠溶液淋洗并浸泡1d，使树脂转 型为OH —型，用纯化水淋洗树脂柱，至流出液pH值为中性，待用 分别取200m1同一批次的水解液 流经13018树脂NHQ+型柱和330 树脂OH型柱，根据浓缩流出液所得的D 一蛋氨酸，计算收率的高低， 从而确定流速1、 按锌与氨基酸物质的量比为1.2 ,称取7.2g七水合硫酸锌和 7.5g蛋氨酸置于三颈瓶中，用20m1蒸馏水溶解，加入氢氧化钠溶液 调节体系的pH值在6-7之间，三颈瓶的一口装一盛有氢氧化钠溶液 的滴液漏斗;另一口装上球型冷凝管，加热回流。

在反应过程中，以适 当的速度滴加氢氧化钠溶液以保持体系的pH值在6-7之间，回流1h 后，鳌合反应完成停止加热、冷却，使结晶析出抽滤，母液转入 烧杯中蒸发掉部分溶剂，冷却滤析出的晶体合并结晶产品，用 lOml蒸馏水洗涤3次干燥，得产品8.1g，产率90%2、 在250m1烧杯中，加入40m1水，加热至沸，缓缓加入7.5g 蛋氨酸，并加入定量的盐酸溶液，加热至蛋氨酸全部溶解，溶液呈透 明淡黄色在不断搅拌，并加热维持温度在70-801之间，将Zn(OH)2 缓慢加到蛋氨酸溶液中，继续搅拌反应40min冷却，过滤，用水洗 涤至滤液中无酸根时，再用lOml无水乙醇洗涤一次，将产品移至表 面皿上，于110度上烘干，称重得白色产物8.4g，产率为93%3应用拓展在食品方而，可用于氨基酸强化，由于蛋氨酸具有特殊气味，主要用于鱼糕类制品中，医药蛋氨酸是一种氨基酸，可用于营养强化剂商品蛋氨酸的含量98.596蛋氨酸有左旋体L 一蛋氨酸和右旋体D 一蛋氨酸，这两种蛋氨酸在生物化学方面均有效蛋氨酸是一种惟一 含硫醚的氨基酸.氧化可生成L 一蛋氨酸亚矾.进一步氧化成矾与硫酸 或氢磺酸加热时，生成L一高半胱氨酸内酯。

蛋氨酸是氨基酸输液和 复合氨基酸的的主要组分还可用于合成药用维生素利用蛋氨酸具有 的抗脂肪肝作用，可用于制作保肝制剂蛋氨酸也是人体必需氨基酸 之一，可用作营养增补剂，用于食品和保健品的加工此外，蛋氨酸 还可用作制造香料的原料蛋氨酸能在人体和动物体内生成酪氨酸和 半胱氨酸，后者是蛋白质的组分之一蛋氨酸能维持机体生长发育和 氮平衡，具有抗脂肪肝作用，适用于防治肝脏疾病和砷或苯等中毒， 也用于海参疗痢疾和慢性传染病后因蛋白质不足而引起的营养不良 症氨基酸是蛋白质的基木单元，是生命的起源物质，用氨基酸制成 的药品在营养、急救和治疗上用途很广，还可用于合成药用维生素 蛋氨酸也是人体必需氨基酸之一，可用于食品和保健品的加工蛋氨 酸锌含有丰富的蛋氨酸及微量元素锌，适合动物和人体消化吸收适 口性、热能促进人体内其他营养成份的吸收，并又有杀菌作用，对肠 炎、皮肤病、贫血有较好的防治作用改善动物的免疫功能，增加抵抗能力，降低死亡率锌是动物体内所需要的微量元素之一，它是多 种金属酶和胰岛素的组成成分在反当动物羊的日粮中，微量元素氨 基酸鳌合物的化学稳定性适中，氨基酸对金属离子起保护作用，可防 止微量元素在肠道内形成不溶性化合物或被吸附在有碍元素吸收的不 溶性胶体上，同是二价离子的微量元素与钙有竞争吸收作用，而体外 先行络合的微量元素氨基酸整合物则可另辟消化吸收途径，使效率大系统对某增。

微量元素氨基酸鳌合物进入机体以后，按不同组织和种氨基酸需要比例和数量的不同，可把相应氨基酸鳌合的微量元素，直接输送到各特定的靶组织和系统中，通过靶。