各种氨基酸理化性质1202.ppt

工艺培训 邬斌2010年12月1日2021/6/161目录氨基酸基础知识  各种氨基酸性质2021/6/162氨基酸基础知识氨基酸基础知识一、氨基酸的定义一、氨基酸的定义   氨基酸的分类可分为：必需氨基酸和非必需氨基酸　必需氨基酸必需氨基酸（essential amino acid）：指人（或其它脊椎动物）自己不能合成，需要从食物中获得的氨基酸它们是赖氨酸，色氨酸，苯丙氨酸，蛋氨酸（又叫甲硫氨酸），苏氨酸，异亮氨酸，亮氨酸，缬氨酸，组氨酸 　非必需氨基酸非必需氨基酸（nonessential amino acid）：指人（或其它脊椎动物）自己能由简单的前体合成，不需要从食物中获得的氨基酸    另有酸性、碱性、中性、杂环分类，是根据其化学性质分类分为：    非极性氨基酸：非极性氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸   极性氨基酸：极性氨基酸：    氨基酸：含有氨基（―NH2 ）和羧基（―COOH），并且氨基和羧基都直接连接在一个-CH-结构上的一类有机化合物的通称生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白质的基本物质二、氨基酸的分类二、氨基酸的分类2021/6/163v 极性中性氨基酸：色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸） 、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸 v 酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸v 碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸　    其中：属于芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸　　　　    属于亚氨基酸的是：脯氨酸　　　    含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）    注意：在识记时可以只记第一个字，如碱性氨基酸包括：赖精组          氨基酸通式是H2NCHRCOOH。

根据氨基连结在羧酸中碳原子的位置，可分为α、β、γ、δ……的氨基酸( C……C―C―C―C―COOH)          由于结构相似，具有一些共同的性质它们都是无色结晶；熔点约在230℃以上，大多没有确切的熔点，熔融时分解并放出CO2；都能溶于强酸和强碱溶液中，除胱氨酸、酪氨酸、二碘甲状腺素外，均溶于水；除脯氨酸和羟脯氨酸外，均难溶于乙醇和乙醚 1、两性解离及等电点、两性解离及等电点氨基酸基础知识氨基酸基础知识三、氨基酸的理化性质三、氨基酸的理化性质2021/6/164          氨基酸分子中有游离的氨基和游离的羧基，能与酸或碱类物质结合成盐，故它是一种两性电解质在某一ＰＨ的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的ＰＨ称为该氨基酸的等电点２、氨基酸的紫外吸收性质２、氨基酸的紫外吸收性质          芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰，由于大多数蛋白质      含有这些氨基酸残基，氨基酸残基数与蛋白质含量成正比，故通过280nm波      长的紫外吸光度的测量可对蛋白质溶液进行定量分析３、茚三酮反应３、茚三酮反应　         氨基酸的氨基与茚三酮水合物反应可生成蓝紫色化合物，此化合物最大吸 收峰在570nm波长处。

由于此吸收峰值的大小与氨基酸释放出的氨量成正比，因此可作为氨基酸定量分析方法氨基酸基础知识氨基酸基础知识2021/6/165各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 缬氨酸（Val ）   分子式 ： C5H11NO2    化学式 ： CH3 - CH(CH3) - CH(NH2) - COOH    分子量 ：75.07Ø 物理性质：本品为白色结晶或结晶性粉末；无臭，味微甜而后苦 ；在水中                       溶解，在乙醇中几乎不溶；等电点6.00 Ø 化学性质：具有氨基酸的通性Ø 生产工艺： 目前，L-缬氨酸的生产方法有提取法、合成法、发酵法等     1.提取法：提取法：动物血粉、蚕蛹及毛发水解液中L-缬氨酸的含量较高，从动物血粉和蚕蛹水解液中，应用离子交换技术从混合氨基酸中分离L-缬氨酸，分离的效率高，提取操作简单，生产周期短，但成本高，不适合现代化大工业生产猪血粉中提取L-缬氨酸的回收率为14.7%；蚕蛹水解液中分离L-缬氨酸，回收率为23.68%     2.合成法：合成法：合成法很多，一种是由异丁酸与氨生成氨基异丁醇，再与氰化氢合成氨基异丁腈，然后水解而成。

一种是由异丁醛与氰化氢合成羟基异丁腈，水解得DL-缬氨酸，经化学法或酶法拆分得L-缬氨酸也可由异丁醛与氰化钠和氯化铵直接合成氨基异丁腈，再水解而成上述三种方法的得率为36%～40%合成法所得为外消旋体，须经外消旋拆开旋光拆开的方法很多，如用酰基-DL-氨基  一、缬氨酸一、缬氨酸结构式2021/6/166各种氨基酸性质各种氨基酸性质酸的酶进行水解，再利用游离氨基酸与酰化体的溶解度差进行分离化学合成法生产成本高，反应复杂，步骤多，且有许多副产物    3.发酵法：发酵法：利用微生物发酵法生产L-缬氨酸具有原料成本低、反应条件温和及易实现大规模生产等优点，是一种非常经济的生产方法   （1）添加前体物发酵法：又称微生物转化法这种方法使用葡萄糖作为发酵碳源，再添加特异的前体物质即在氨基酸生物合成途径中的一些合适中间代谢产物，以避免氨基酸生物合成途径中的反馈调节作用，经微生物作用将其有效转化为目的氨基酸由于其前体物质如丙酮酸等稀少或价格昂贵，目前已少采用此法生产L-缬氨酸  （2）直接发酵法：是借助于微生物具有合成自身所需氨基酸的能力，通过对特定微生物ide诱变处理，选育出营养缺陷型及氨基酸结构类似物抗性突变株，以解除代谢调节中的反馈抑制和反馈阻遏作用，从而达到过量累积某种氨基酸的目的。

目前，世界上L-缬氨酸均采用直接发酵法生产国外曾对发酵法所用L-缬氨酸优良生产菌株的诱变育种和代谢调节作了一些研究，而国内尚处于研究与小规模生产阶段，菌株产酸水平不高，生产水平和产量远不能满足市场需求因此，以微生物发酵法生产L-缬氨酸的研究具有重要的意义Ø 用途：人体必需氨基酸之一，具有多种生理功能，主要用于食品、调味剂、动物饲料和化妆品的制造以及配制复合氨基酸输液、合成多肽药物和食品抗氧化剂等，尤其是在医学研究和治疗中的作用日益受到重视随着其研究的深入 ，应用范围也将进一步扩大因此，L-缬氨酸的生产具有非常广泛的前景 2021/6/167各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 甘氨酸（Gly）    分子式：C2H5NO2    化学式：NH2CH2COOH　 分子量：75.07Ø 物化性质：甘氨酸是20个氨基酸中最简单的一个，是一个非极性的氨基酸白                     色单斜晶系 或六方晶系晶体，或白色结晶粉末，无臭，有特殊甜味；                     相对密度1.16，熔点 248℃（分解），易溶于水；在水中的溶解度：                     25℃ 时为 25g/100ml，50℃时为 39.1g/100ml，75℃时为                      54.4g/100ml，100℃时为67.2g /100ml；极 难溶于乙醇，在100g无水                    乙醇中约溶解 0.06 g，几乎不溶于丙酮 和乙醚；等电点6.06。

Ø 化学性质 ：含有羧基，所以水溶液呈酸性，可以用PH试纸测出来，与盐酸反应                      生成盐酸盐；又能与碱发生中和反应；甘氨酸可以与氧气发生燃烧 ，                      生成氮气、二氧化碳、水；其中含有氮，可以从甘氨酸中提取氨气 二、甘氨酸二、甘氨酸结构式2021/6/168各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 生产工艺：目前工业化和具有工业化前景的生产工艺主要有氯乙酸氨解法、施特雷克法(cstercker法)、氢氰法合成甘氨酸及生物合成法等        1、氯乙酸氨解法、氯乙酸氨解法：该法根据原料不同，又可分以下几种工艺：   (1)水相或醇相中以乌洛托品、氯乙酸、氨水(氨气或液氨均可)为原料合成；   (2)水相中以碳酸铵或氨基甲酸胺、氯乙酸、氨水为原料合成    目前国内的生产方法以前者为主，产率在70%左右，后者产率较低(约42%)，故很少用于工业化生产由于水相合成甘氨酸中乌洛托品消耗较大，且乌洛托品价格较高，无法回收，故成本较高，而以醇溶液代替水溶液则会大大降低乌洛托品的消耗量，从而降低生产成本因此，目前国内普遍采用醇相法合成甘氨酸。

    氯乙酸氨解法的优点是原料易得，合成工艺简单，对设备要求不高，易操作，基本无公害缺点是反应时间较长，副产氯化铵等无机盐类物质难以除去，产品质量差，精制成本高，作为催化剂的乌洛托品难以回收循环使用，造成原料的极大浪费，使生产成本增加国内甘氨酸生产厂家及一些科研机构本着优化反应条件降低生产成本，提高产品质量的原则，对氯乙酸法合成甘氨酸的工艺进行了大量的研究工作，并取得一定的进展    2、施特雷克法、施特雷克法(cstercker法）：法）：是以甲醛、氰化钠、氯化铵为原料反应，在硫酸存在下醇解，然后与氢氧化钡一起加水分解而得甘氨酸产品将产物过滤，在硫酸存在下加乙醇分解，得到氨基乙腈硫酸盐将上述产物用氢氧化钡分解,得到氨基乙酸钡，然后加入定量的硫酸，使钡沉淀，过滤液浓缩，放置冷却，析出甘氨酸结晶2021/6/169各种氨基酸性质各种氨基酸性质此工艺路线较长，原料NaCN为剧毒物，反应的脱盐操作较复杂，操作条件比较苛刻其优点是易于精制，成本低，适用于大规模工业化生产    3、氢氰酸法合成甘氨酸新工艺：、氢氰酸法合成甘氨酸新工艺：该工艺以廉价的丙烯腈副产物氢氰酸代替氰化钠，生产成本更低。

美国、日本等普通采用此法生产甘氨酸，我国中科院大连化物所于90年代初开发成功以HCN为原料合成甘氨酸的工艺该工艺以氢氰酸为主体原料，在生产过程中，可直接利用气态HCN或任意比例的HCN水溶液醛类可利用气体、溶液或高聚物，氨源可用氨加二氧化碳或碳酸铵、碳酸氢铵等，各原料的投料量近于理论量，产品收率可达73%，产品含量大于95%该工艺由于反应步骤少，因此工艺过程缩短，操作步骤简化，设备投资减少，生产成本大大降低无三废处理，易于放大生产，所得甘氨酸产品质量明显优于氯乙酸法所得的产品    4、生物合成法、生物合成法：21世纪是生物合成的世纪，生物合成甘氨酸成为十分重要,潜力巨大的合成路线，美国、日本、欧洲长期以来坚持开发生物合成甘氨酸的研究以前由于存在酶的活性低，合成甘氨酸的微生物菌需求量大，甘氨酸的产率低等因素，使生物合成法的工业化受到限制20世纪80年代后期，日本三菱公司把经过筛选的好氧土壤杆菌属、短杆菌属、棒状杆菌属等微生物菌属加入到含有碳源、氮源及无机营养液的介质中进行培植，然后将该类菌种在25～45℃，pH值在4～9的情况下，使乙醇胺转化为甘氨酸，用浓缩中和离子交换处理得到甘氨酸    进入20世纪90年代以后，国外合成甘氨酸的技术有了新的进展。

日本Nitto化学2021/6/1610各种氨基酸性质各种氨基酸性质工业公司将培养的假细胞菌属,酪蛋白菌属、产碱杆菌属等菌属以0.5%(质量分数，干重)加入到含甘氨酸胺基质中，在30℃、pH值7.9～8.1情况下，反应45h，几乎所有的甘氨酸胺水解生成甘氨酸，转化率达99%尽管目前生物法尚处于研究阶段，但是其具有高选择性，无污染，因此将是极具发展潜力的合成路线Ø 用途：    食品级甘氨酸：食品级甘氨酸：用做调味剂 、甜味剂、防腐剂；利用它本身的氨基和羧基，对食盐和醋等味感起缓冲作用；用作饲料添加剂中的诱食剂(引诱剂)；食品酿造 、肉食加工和清凉饮料的配方及糖精钠的去苦剂 ；用作奶油 、干酪、人造奶油 、速食面 、小麦粉和猪油等的稳定剂；在味精中有 10% 的成份为甘氨酸     医药级甘氨酸：医药级甘氨酸：医学微生物和生物化学氨基酸代谢研究的用药；金霉素缓冲剂\抗帕鑫森氏病药物L-多巴\ 维生素B6\ 以及苏氨酸等氨基酸的合成原料；氨基酸营养输液；化妆品原料     饲料级甘氨酸：饲料级甘氨酸：主要作为家禽、畜禽特别是宠物等食用的饲料增加氨基酸的添加剂与引诱剂    工业级甘氨酸：工业级甘氨酸：作农药中间体；电镀液添加剂；PH 调节剂 。

2021/6/1611各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 丙氨酸（Ala ）　分子式:C3H7NO2　 结构式: CH3（NH2）CHCOOH　 相对分子质量：89.1Ø 物理性质：丙氨酸分为α-丙氨酸和β-丙氨酸，它们是共分异构体α-丙氨酸亦                       称2－氨基丙酸，200℃以上升华，随加热速度不同约在264～296℃                      之间分解β-丙氨酸亦称3－氨基丙酸，无色晶体，熔点198℃（分                        解），溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚；等电点 6.11Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：霉菌、酵母、细菌、放线菌等微生物都能够由糖类和无机氮源、有机氮源发酵生产L-丙氨酸这就是所谓的直接发酵法后来又开发了酶法及固定化法等，原料则使用延胡索酸或L-天冬氨酸    发酵法生产L-丙氨酸，主要是以降解葡萄糖等碳源生成的丙酮酸为底物，经过氨基转移反应或还原氨基化反应完成的酶法是以L-天冬氨酸为 底物，经过L-天冬氨酸-β-脱羧酶的反应，生成L-丙氨酸还有一种是采用共同固定化大肠杆菌和德阿昆哈假单胞菌（天冬氨酸-β-脱羧酶），由反丁二烯直接酶法生产L-丙氨酸。

    目前主要采用酶法来生产L-丙氨酸Ø 用途：具有甜味，常用作调味料三、丙氨酸三、丙氨酸结构式2021/6/1612各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø苯丙氨酸（Phe ）　分子式：C9H11NO2 　　分子量：165.19 Ø 物理性质：苯丙氨酸是人体必需氨基酸之一，常温下为白色结晶或结晶性粉                      末固体，减压升华，溶于水，难溶于甲醇、乙醇、乙醚等电                       点5.49Ø 化学性质：苯丙氨酸具有氨基酸的通性，包括与酸碱反应，生成内盐、氨基                      与2,4-二硝基氟苯（DNFB）亚硝酸、卤代烃反应、羧基的成酯、                      酸酐、酰胺反应苯丙氨酸可与茚三酮反应生成显蓝～紫红物质 Ø 生产工艺：苯丙氨酸可通过微生物发酵、酶法以及化学合成的方法制备    1.合成法合成法：制备苯丙氨酸的收率低，通常从天然产物中提取将脱脂大豆用盐酸水解后，除去酸性氨基酸，用活性炭或脱色树脂吸附苯丙氨酸和酪氨酸然后，用溶剂将苯丙氨酸溶出、分离也可采用先把水解液中的苯丙氨酸转变为2,5-二溴苯磺酸盐，然后利用溶解度的差异，从亮氨酸、精氨酸等氨基酸中分离出来的方法。

 化学合成路线长，副产物多，且产物为光学消旋体，需进行光学拆分，因而成本高　四、苯丙氨酸四、苯丙氨酸结构式2021/6/1613各种氨基酸性质各种氨基酸性质    2.酶法酶法：酶法生产是利用L-苯丙氨酸的合成前体物如苯丙酮酸或肉桂酸经过微生物细胞内酶系催化合成L-苯丙氨酸，用氨基转移酶由苯丙酮酸生产L-苯丙氨酸的方法，也可由发酵方式来进行，因其生产产物单一、浓度高、光学纯度高和回收率高而备受关注    3.微生物发酵法：微生物发酵法：微生物发酵法生产L-苯丙氨酸主要有两类：一是前体物发酵，以氨基酸生物合成途径中的某些中间体为原料来发酵生产氨基酸，此法可以绕过终产物对合成途径中某一关键酶的反馈调节，缺点是原料来源有限、成本高；二是直接发酵法，是利用适合的生产菌株，直接由无机碳源、氮源等原料来大量生产氨基酸由于可以利用廉价易得的原料，反应又可以在常温常压下进行，因而这是生产氨基酸的主要方向    目前，国内外用于工业化生产L-苯丙氨酸的主要是微生物发酵Ø 用途：：     医药医药：L-苯丙氨酸是人体和动物不能靠自身自然合成的必需氨基酸之一，是复配氨基酸输液的重要成份； 用于医药，是苯丙氨苄、甲酸溶肉瘤素等氨基酸类抗癌药物的中间体，也是生产肾上腺素、甲状腺素和黑色素的原料；已有研究表明，L-苯丙氨酸可作为抗癌药物的载体将药物分子直接导入癌瘤区，可以抑制癌瘤生长，又可以降低药物的毒副。

     食品：食品：可添加于焙烤食品中，强化苯丙氨酸的营养作用，还与糖类发生氨基-羧化反应以改善食品店品香；L-苯丙氨酸是生产新型保健型甜味剂的主要原料2021/6/1614各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø亮氨酸 （Leu） 　分子式：C6H13NO2　化学式：(CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH　   分子量：131.17 Ø物理性质：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，在乙醇或乙醚中极微溶解；等电点6.01Ø 化学性质：具有氨基酸的通性Ø 生产工艺：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     1.提取法：提取法： L一亮氨酸在蛋白质中的含量较高，采用蛋白质在酸性条件下水解法生产L一亮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，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    2.化学合成法：化学合成法：又分Storeker， n一卤代酸氨解法等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 五、亮氨酸亮氨酸结构式2021/6/1615各种氨基酸性质各种氨基酸性质    3.酶催化法：酶催化法：利用转氨酶转氨给α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    4.微生物发酵法：微生物发酵法：  （1）微生物转化法：又称添加前体发酵法利用葡萄糖作为发酵碳源，再添加特异的前体物质，经特定微生物的代谢转化作用将其有效转化为目的氨基酸   （2）直接发酵法：利用微生物具有合成自身L-亮氨酸的能力，通过对出发菌株的诱变处理，选育出营养缺陷型及氨基酸结构类似物抗性突变株，以解除代谢调节中的反馈抑制和反馈阻遏作用，达到过量累积L-亮氨酸的目的。

      目前，以微生物直接发酵法生产L-亮氨酸，在国外（日本）已形成一定规模的工业生产能力Ø 用途：营养增补剂；调味增香剂；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 2021/6/1616各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 异亮氨酸（Lle）     分子式：C6H13NO2    化学式：CH3CH2CH(CH3)CH(NH2)COOH    分子量：131.17 Ø物理性质：菱形叶片状或片状晶体，味苦；熔点为284℃；溶于水，微溶                    于乙醇；等电点6.05Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：    L-异亮氨酸的生产方法有提取法、化学合成法、发酵法三类，但目前在工业生产上实施的主要是发酵法由于化学合成法生产L-异亮氨酸与其它异构体分离困难，因而未能实现工业化生产发酵法就是利用微生物的代谢作用，生物合成并过量累积L-异亮氨酸，包括添加前体物发酵法和直接发酵法前种方法中由于L-异亮氨酸的前体物质少或昂贵，目前已很少采用此法；直接发酵法广泛应用工业化生产，目前异亮氨酸产生菌大多由谷氨酸产生菌黄色短杆菌、谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌诱变育种而来。

Ø 用途：L-异亮氨酸主要用于配制复合氨基酸制剂,特别是应用于高支链氨基酸输               液（如3H输液等）及口服液（肝安干糖浆等）六、异亮氨酸六、异亮氨酸结构式2021/6/1617各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 色氨酸（Trp ）    分子式：C11H12N2O2     分子量：204.23 Ø 物理性质：白色或微黄色结晶或结晶性粉末；无臭，味微苦；在水中微溶，在                     乙醇中极微溶解，在氯仿中不溶，在甲酸中易溶，在氢氧化钠试液                     或稀盐酸中溶解Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：色氨酸的生产最早主要依靠蛋白质水解法和化学合成法，但是随着对                        微生物法生产色氨酸研究的不断深入，微生物法已经走向实用并且处                      于主导地位微生物法大体上可分为酶法、微生物转化法和直接发酵                      法近年来还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法                      与转化法相结合生产色氨酸的研究。

另外，重组DNA技术在微生物育                      种和酶工业上的应用极大地推动了酶法和直接发酵法生产色氨酸的工                     业化进程七、色氨酸七、色氨酸结构式2021/6/1618各种氨基酸性质各种氨基酸性质    1.酶法：酶法：色氨酸的酶法合成是利用微生物中L-色氨酸生物合成酶系的催化功能生产L-色氨酸这些酶包括色氨酸酶、色氨酸合成酶、丝氨酸消旋酶等该法既可以直接加入细胞壁溶解酶使细胞壁后再使用，也可以将所需的酶固定化后再使用，一般由酶源菌体的培养、菌体的分离洗涤、固定化和反应几个阶段组成    2.微生物转化法微生物转化法：使用葡萄糖作为碳源，同时添加特异的前体物质，经特定微生物的代谢转化作用将其有效转化为L-色氨酸    3.直接发酵法：直接发酵法：以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉价原料为碳源，利用优良的L-色氨酸生产菌种来生产L-色氨酸对这种方法的研究进行的比较早，但在相当长的一段时间内达不到工业化生产的要求主要原因是葡萄糖到L-色氨酸的生物合成途径比较漫长，其代谢流比较弱，而且L-色氨酸的很成需要多种前体物，若想进一步提高L-色氨酸的积累量，就必须设法增强合成这些前体物的代谢流。

另一方面，L-色氨酸生物合成途径中的调控机制比较复杂，除了反馈抑制和反馈阻遏这一粗调系统之外，还存在着细调系统—弱化子系统随着重组DNA技术在微生物育种的应用，为优良的L-色氨酸生产菌株的筛选和产酸水平的提高提供了可靠的技术保障，使微生物直接发酵方法生产L-色氨酸成为一种廉价的工业生产方法Ø 用途：对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料方面2021/6/1619各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 酪氨酸（Trp ） 分子式：C9H11NO3  　分子量：181.20Ø 物理性质：白色结晶体或结晶粉末，无味；易溶于甲酸，难溶于水，不溶于 乙醇和乙醚 Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：L-酪氨酸的生产方法主要有提取法、酶转化法提取法生产L-酪氨酸是利用天然蛋白质资源如干酪素、猪血粉等为原料，经过水解、浓缩、结晶、脱色等步骤，分离提取L-酪氨酸，因为提取中L-酪氨酸的含量较低，因而提取法收率较低；直接发酵法利用短杆菌和棒杆菌经常规诱变育种处理，通过发酵过程生产L-酪氨酸，这是L-酪氨酸生产的主要方法；酶转化法以苯酚和丙酮酸的底物，经ß-酪氨酸酶生物转化生产L-酪氨酸，其中底物苯酚对酶催化有抑制作用，高浓度下可使酶活力丧失。

Ø 用途：医药用作甲状腺功能亢进；食品添加剂；作为一种重要的生化试剂，是合成多肽类激素、抗生素、L-多巴等药物的主要原料；广泛用于农业科学研究，也作饮料添加剂和配制人工昆虫饲料 八、酪氨酸八、酪氨酸 结构式2021/6/1620各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 天冬氨酸（Asp）     分子式：C4H7NO4    化学式：HOOCCH2CH(NH2)COOH 　 分子量：133.10 Ø 物理性质：白色结晶或白色结晶性粉末；味微酸；在热水中溶解，在水中微                      溶，难溶于乙醇和乙醚 ，在稀盐酸及氢氧化钠溶液中易溶；等电                      点2.85Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：目前以发酵法为主，其菌株是由谷氨酸生产菌诱变得来的，也是生物素缺陷型菌株有类似特点的一族氨基酸称为天冬氨酸族，包括天冬氨酸、赖氨酸、高丝氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸天冬氨酸族氨基酸生物合成途径：葡萄糖经过糖酵解途径生成丙酮酸，丙酮酸经CO2固定反应生成四碳二羧酸，后经氨基化反应生成天冬氨酸再经几步反应生成其他氨基酸，如下页生物合成途径。

Ø 用途：          医药：医药：可以用于治疗心脏病、肝脏病、高血压症，具有防止和恢复疲劳的作用，可以制成氨基酸输液；用作氨解毒剂；肝功能促进剂；疲劳恢复剂 九、天冬氨酸九、天冬氨酸结构式2021/6/1621各种氨基酸性质各种氨基酸性质　 食品工业食品工业：是一种良好的营养增补剂，添加于各种清凉饮料；也是甜味素（阿斯巴甜）- 天冬酰苯丙氨酸甲酯的主要原料 　 化工：化工：可以作为制造合成树脂的原料亦可作为化妆品的营养性添加剂等2021/6/1622各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 天冬酰胺（Asn ）     分子式：C4H8N2O3; 　化学式： H2NCOCH2CH(NH2)COOH　分子量：132.12 Ø 物理性质：常以一水合物存在,为斜方半面形结晶，熔点234～235°；等电点                      5.41Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：以发酵法制取为主Ø 用途：L-天冬酰胺是L-天门冬氨酸的β-羟基酰胺化合物，在食品上用作营养增              补剂，抗酒精中毒剂，在医药上用作氨基酸输液成分，在化工业上用作               铁盐的稳定剂，在环保行业上作为水处理膜的重要原料。

 十、天冬酰胺十、天冬酰胺2021/6/1623各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 谷氨酸（Glu）     分子式：C5H9NO4     化学式：HOOCCH2 –CH2–CH(NH2) - COOH 　分子量：147.13 Ø 物理性质：一种酸性氨基酸分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸                        谷氨酸有左旋体、右旋体和外消旋体左旋体，即L-谷氨酸L-谷                      氨酸是一种鳞片状或粉末状晶体，呈微酸性，无毒 微溶于冷水，                     易溶 于热水，在200℃时升华，247℃－ 249℃分解；不溶于乙醇                     和甲醇等电点3.22Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：过去生产味精主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法进行，现改用微生                      物发酵法来进行大规模生产 Ø 用途：　医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育；食                  品工业上，味精是常用的增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。

 十一、谷氨酸十一、谷氨酸结构式2021/6/1624各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 赖氨酸（Lys ）     分子式：C6H14N2O2     化学式：H2NCH2CH2CH2CH2CH(NH2)COOH 　分子量：146 Ø 物理性质：白色或近白色，几乎无臭；263～264℃熔化并分解，通常较稳定，                      高温易结块，稍着色；碱性条件与还原糖接触并加热分解；易溶于                      水，35 ℃ 40g/100mg；在磷酸、盐酸、氢氧化钠条件下发生外消                      旋反应Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：赖氨酸发酵法分为二步发酵法（又称前体添加法）和直接发酵法两                        种      二步发酵法二步发酵法：50年代初开发的二步发酵法以赖氨酸的前体二氨基庚二酸为原料，借助微生物生产的酶（二氨基庚二酸脱羧酶），使其脱羧后转变为赖氨酸由于二氨基庚二酸也是用发酵法生产的，所以称二步发酵法70年代后，日本采用固定化二氨基庚二酸脱羧酶或含此酶的菌体,使内消旋2，6-二氨基庚二酸脱羧连续生产赖氨酸，改进了这一工艺。

尽管这样,该工艺仍较复杂,现已被直接发酵法取代 十二、赖氨酸十二、赖氨酸结构式2021/6/1625各种氨基酸性质各种氨基酸性质 直接发酵法直接发酵法：：广泛采用的赖氨酸生产法常用的原料为甘蔗或甜菜制糖后的废糖蜜、淀粉水解液等廉价糖质原料此外，醋酸、乙醇等也是可供选用的原料直接发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌的突变株等 3种这种方法是在50年代后期开发的70年代以来，由于育种技术的进展，选育出一些具有多重遗传标记的突变株，使工艺日趋成熟，赖氨酸的产量也得到成倍增长工业生产中最高产酸率已提高到每升发酵液100～120g,提取率达到80～90％左右    酶法：酶法：主要用生产尼龙原料己内酰胺时生成的大量副产物环己烯为起始原料，用化学方法合成 DL-氨基己内酰胺，然后以此作为酶反应的底物，经罗伦氏隐球酵母生产的L-氨基己内酰胺水解酶，和从奥巴无色杆菌菌体中分离到的α-氨基己内酰胺外消旋酶共同作用,转变为L-赖氨酸该工艺由于反应速度快，原料便宜，产酸率高，已投入工业生产Ø 用途：应用于食品和医药；在医药上可作为利尿剂的辅助药物，治疗因血中氯化物减少而引起的铅中毒现象，还可与酸性药物（如水杨酸等）生成盐来减轻不良反应，与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。

 2021/6/1626各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 谷氨酰胺（Gln ）     分子式：C5H10N2O3     结构式：NH2COCH2 – (CH3) C(NH2) - COOH 　分子量：146.15 Ø 物理性质：白色结晶或晶性粉末，能溶于水，不溶于甲醇、乙醇、醚、苯、丙                      酮、氯仿和乙醇乙酯，无臭，稍有甜味 ；在中性溶液中不稳定，在                      醇、碱或热水中易分解成谷氨醇或丙酯化为 吡咯羧醇；等电点5.65Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：     谷氨酰胺工业生产以发酵法为主利用葡萄糖为原料生物合成L-谷氨酰胺涉及到糖酵解（EMP）、三羧酸循环（TCA循环）、乙醛酸循环、伍德-沃克曼反应，以及谷氨酰胺合成水平和分支氨基酸合成水平的调控葡萄糖         丙酮酸        α-酮戊二酸       谷氨酸         L-谷氨酰胺的代谢主流，减弱向天冬氨酸、缬氨酸、丙氨酸分支代谢流的强度Ø 用途：用于食品添加剂 ；医药方面可以治疗胃及十二指肠溃疡、胃炎及胃酸过多，也用于改善脑功能。

十三、谷氨酰胺十三、谷氨酰胺2021/6/1627各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 蛋氨酸（Met）：又名甲硫氨酸  ，对人而言是唯一的含硫必需氨基酸，有L型及D型两种     分子式：C5H11NO2S    化学式：CH3-S-CH2-CH2-CH(NH2)COOH 　分子量：149.13 Ø 物理性质：白色薄片状结晶或结晶性粉末，有特殊气味，味微甜；熔280~281℃                    （分解），10%水溶液的PH值5.6~6.1；有旋光性（有手性碳原子）；                     对热及空气稳定，对强酸不稳定，可导致脱甲基作用；溶于水、稀酸                       和稀碱，极难溶于乙醇，几乎不溶于乙醚；等电点5.74 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：发酵法合成蛋氨酸工艺路线收率极低，不具备工业化生产价值，因此全球蛋氨酸生产主要采用化学法，按原料路线分主要有丙烯醛法、氨基内酯法、丙二酸酯法等，近年来有开发出固-液相转移催化法目前世界上主要蛋氨酸生产公司均采用丙烯醛和甲硫醇为原料生成甲巯基丙醛， 甲硫基内醛再进行缩合水解生产蛋氨酸，但是各大公司有不同的水解和酸化路线，产生的副产物也不同，拥有不同的专利技术。

十四、蛋氨酸十四、蛋氨酸结构式2021/6/1628各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø用途：含硫必需氨基酸，与生物体内各种含硫化合物的代谢密切相关蛋氨酸可利用其所带的甲基，对有毒物或药物进行甲基化而起到解毒的作用因此，蛋氨酸可用于防治慢性或急性肝炎、肝硬化等肝脏疾病，也可用于缓解砷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、吡啶和喹啉等有害物质的毒性反应 2021/6/1629各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 苏氨酸（Thr ）     分子式：C4H9NO3     化学式：CH3CH(OH)CH(NH2)COOH 　分子量：119.12  Ø 物理性质：是一种必需的氨基酸，白色斜方晶系或结晶性粉末，无臭，味微甜；                      253℃熔化并分解；高温下溶于水，25°C溶解度为20.5g/100ml；等                      电点6.16；不溶于乙醇、乙醚和氯仿 Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：主要有发酵法，蛋白质水解法和化学合成法三种，目前微生物发酵法已经成为生产苏氨酸的主流方法长期以来，国际市场对苏氨酸的需求持续稳定增长，是需求增长最快的氨基酸品种之一，特别是在化学及生化、食品添加剂、饲料添加剂等方面的用量增长快速，大有取代色氨酸而成为除赖氨酸、蛋氨酸以外的发展最迅速的第三大氨基酸。

Ø 用途：主要用于医药、化学试剂、营养强化剂，可以强化乳制品，具有恢复人体 疲劳，促进生长发育的效果；L-苏氨酸是一种饲料的原料十五、苏氨酸十五、苏氨酸2021/6/1630各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø丝氨酸（Ser ）     分子式：C3H7NO3     化学式：(HO)H2CCH(NH2)COOH    分子量：105.09 Ø 物理性质：白色结晶或晶性粉末，溶于水，不溶于甲醇、乙醇、醚、苯、丙酮、                       氯仿和乙醇乙酯，无臭，稍有甜味 ；在中性溶液中不稳定，在醇、碱                      或热水中易分解成谷氨醇或丙酯化为 吡咯羧醇；等电点5.68Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：由于L-丝氨酸在微生物体内处于中间代谢，停留时间短，自然筛选的                      微生物不能适应大规模的工业生产无论是蛋白水解法还是微生物发                      酵法，获取L-丝氨酸都非常困难，这些决定了其价格昂贵，是市场上                      非常昂贵的氨基酸之一。

Ø 用途：有抗衰老作用可以用于医药；食品上可用于减肥和健身饮料；是高级化妆               品的要素之一十六、丝氨酸十六、丝氨酸2021/6/1631各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 组氨酸（His ）     分子式：C6H9N3O2　分子量：155.15Ø 物理性质：L-组氨酸无色片状或针状结晶，无臭，稍有苦味；227℃软                      化，277℃分解，溶于水，旋光度 -39.4°(c=1.13，水中) Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：以干面粉，猪、牛血粉，猪毛或蹄甲为原料制取，也可由葡萄糖为原                     料发酵制得再经过一次浓缩、 一次脱色、 上柱、浓缩赶氨、 脱色                     、 浓缩结晶、 精制工艺可制得组氨酸成品Ø 用途：L-组氨酸具有较多功能，广泛应用于医药、饲料及食品行业，尤其在医学              研究中的作用日益受到重视L-组氨酸也是氨基酸输液及综合氨基酸制剂              的主要成分十七、组氨酸十七、组氨酸 结构式2021/6/1632各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø 脯氨酸（Pro ）     分子式：C5H9NO2 　分子量：115.13 Ø 物理性质：为白色结晶或结晶性粉末；微臭，味微甜；在水中易溶，在乙醇中溶                      解，在乙醚或正丁醇中不溶；等电点6.30。

Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：工业制造L-脯氨酸，最早是用动物胶水解提取的1965年前后，永                        吉、大和谷、野口等相继报道了L-脯氨酸的发酵生产方法发酵法主                      要采用谷氨酸生产菌的突变株，近年已引入基因工程技术，用非谷氨                      酸生产菌由糖质原料发酵生产L-脯氨酸Ø 用途：L-脯氨酸是非必需氨基酸，具有特殊甜味，用于制作医药品、配制氨基酸                输液等十八、脯氨酸十八、脯氨酸结构式2021/6/1633各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø精氨酸（Arg ）     分子式：C6H14N4O2 　分子量：174.20 Ø 物理性质：白色斜方晶系（二水物）晶体或白色结晶性粉末；熔点244℃；经水                      重解结晶后，于己于105℃失去结晶水；其水溶液呈强碱性，可从空                       气中吸收二氧化碳；溶于水（15%，21℃），不溶于乙醚，微溶于乙                     醇；等电点10.76。

Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：工业生产主要由发酵法制取，以突变菌株发酵生产精氨酸Ø 用途：促进动物生长可用于饲料作为生长剂；对伤口复原、提高免疫力，抑制病               毒等明显的作用，可用于医药十九、十九、精氨酸精氨酸 2021/6/1634各种氨基酸性质各种氨基酸性质Ø半胱氨酸（Cys ）     分子式：HSCH2CH（NH2）COOH     分子量：121.16 Ø 物理性质：白色结晶或晶性粉末，能溶于水，不溶于甲醇、乙醇、醚、苯、丙                      酮、氯仿和乙醇乙酯，无臭，稍有甜味 ；在中性溶液中不稳定，在                      醇、碱或热水中易分解成谷氨醇或丙酯化为 吡咯羧醇；等电点5.05Ø 化学性质：具有氨基酸通性Ø 生产工艺：目前L-半胱氨酸的生产主要依靠人或动物的毛发经酸水解或碱水解提取L-半胱氨酸后，再经过电解还原制得L-半胱氨酸该方法收率低，能耗高，水解过程产生大量刺激性气体，废酸处理困难随着L-半胱氨酸生产技术的发展，微生物转化法制生产L-半胱氨酸逐渐取代了毛发水解制备L-半胱氨酸微生物转化法制备工艺以其反应条件温和、专一性强、对环境友好等优点而日益受到重视。

Ø 用途：半胱氨酸是一种天然产生的氨基酸，在食品加工中用途广泛，它主要用于焙烤制品中，是作为面团改良剂的必需成分随着我们对氨基酸营养性质的了解和增加，半胱氨酸也可能用于功能食品中 二十、半胱氨酸二十、半胱氨酸结构式2021/6/16352021/6/1636 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！。