626-72-2 / L-高胱氨酸的應用

背景及概述^[1][2]

近年來，隨著氨基酸在食品、醫(yī)藥、日用化妝品等行業(yè)的諸多用途，目前國內(nèi)外原料氨基酸的年需求量日益增加，國內(nèi)外對于原料氨基酸的年需求量日益增，價格已由3萬人民幣/噸上漲到7.8萬人民幣。L-高胱氨酸的出口價為10萬人民幣/噸，而L-高胱氨酸的出口價幾乎到具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

理化性質(zhì)及結構^[1]

L-高胱氨酸廣泛存在于人發(fā)、豬毛、羊毛、馬毛、羽毛等動物角蛋白質(zhì)中,是由兩個 β -疏基 -α-氨基丙酸組成的含硫氨基酸。其性質(zhì)呈六角形板狀白色結晶或結晶性粉末,微溶于水,不溶于乙醇及其它有機溶劑,溶于無機酸和堿。L-高胱氨酸是人體內(nèi)具有生理活性的一種脂肪族氨基酸，化學質(zhì)量為，分子式為（C8H16N2O4S2），常溫下為白色粉末、味酸、易溶于水，微溶于乙醇，由于其側(cè)鏈上的巰基極性極強，同時其組成蛋白質(zhì)過程中，同一條或者不同多肽鏈為兩個L-高胱氨酸殘基間以S-S連接，從而使得蛋白質(zhì)具備穩(wěn)定的立體結構。因此這就決定L-高胱氨酸在醫(yī)藥、食品、飼料、化妝品等行業(yè)具有很多廣泛的用途。

L-高胱氨酸

應用^[3]

1. 生物醫(yī)藥中的應用。

在醫(yī)藥方面，L-高胱氨酸因為在生物體內(nèi)具有抱合作用，因此對于例如甲酸、乙酸、四氯化碳、酒精等毒物具有廣泛的解毒作用，并且可以維持角蛋白生成中巰基酶的活性。L-高胱氨酸鹽酸鹽具有能夠恢復肝功能的用途，對于血清病、銻劑及放射性藥物中毒，也有一定的治療作用。

L-高胱氨酸鹽酸鹽的衍生物可以用于藥物，例如乙酷L-高胱氨酸鹽酸鹽是一種呼吸道溶解性祛痰劑，通過其特殊的S-H基團，可以快速使得點液中的粘蛋白斷裂，使得黏液的粘度迅速下降，因此僅需幾分鐘就可以使得痰液快速咳出或者吸出。因為它的這種功能，可以快速治療急慢性支氣管炎，哮喘、擴張、肺結核、肺炎、肺氣腫等引起的痰液粘稠，呼吸困難等病癥。同時L-高胱氨酸鹽酸鹽及其衍生物還有諸如消炎、止痛、抑制細菌和癌細胞生長的作用。

2. 在食品行業(yè)中的應用

在食品行業(yè)中，L-高胱氨酸與五碳糖或者六碳糖類共同加熱可以產(chǎn)生肉類的香味，同時將半腕氨酸加入玉米的加工品中，可以促使玉米的香味增加10-40倍。所以半腕氨酸廣泛用于肉制品、乳制品、面包等制品中，可以增強食品穩(wěn)定性、可以提高抗壞血酸的穩(wěn)定作用并減慢脂肪的自動氧化，所以對于食品的存儲以及芳香性都有積極的影響。

在天然果汁中添加L-高胱氨酸，可以防止維生素氧化和防止果汁變?yōu)楹稚⒉⑶已娱L天然果汁的存儲時間，日本經(jīng)常將L-高胱氨酸添加到牛奶中，防止奶粉變質(zhì)、經(jīng)常喝可以延年益壽。

3. 物化妝品中的應用

L-高胱氨酸具備防止生物衰老的功能。將L-高胱氨酸引入化妝品，可以防止皮膚老化，使得皮膚紅潤，并且用做資發(fā)劑，可以使得發(fā)型長久保持。

制備^[2]

1. 毛發(fā)水解法

（一）毛發(fā)水解

將 10mol/L 濃鹽酸于蒸餾瓶中，加熱至 70-80℃，投入毛發(fā)，加熱至 100℃，再于 1-1.5h 內(nèi)升溫至 110-117℃水解 7h（自 100℃時計）后過濾，收集濾液。在水解過程中，濃鹽酸揮發(fā)，產(chǎn)生大量 H Cl氣體，利用直型冷凝管將其導入接收瓶中，用 NaOH 溶液中和，避免污染環(huán)境。

（二）水解液中鹽酸的分離

將收集的濾液進行減壓蒸餾，蒸出部分鹽酸回收（如圖2），將回收后的鹽酸調(diào)節(jié)至濃度為10m ol/L，重新用于水解。

（三）剩余鹽酸的中和

測定蒸余液中鹽酸的濃度，用一定量的 30% NaOH 中和，使 pH 值達到 4.8，析出L-高胱氨酸粗結晶。

2.化學合成法

化學合成法的合成原理是利用氯代烷烴類化學物經(jīng)過氧化、加成、還原、取代等反應，最后得到L-高胱氨酸，化學合成法的步驟較為復雜，且提取率只要。經(jīng)過多步驟反應的原因在于過程中會產(chǎn)生型消旋體，只有通過化學拆分才能得到所需的L-高胱氨酸。

3.生物工程法

L-高胱氨酸的生物工程法生產(chǎn)目前仍然處于嘗試階段，大規(guī)模的生產(chǎn)仍受到一定條件的限制。主要原因在于微生物體內(nèi)的L-高胱氨酸合成過程復雜，合成過程中的主要問題在于的來源問題。國外仍有研究在進行，試圖以工程菌株和突變菌株進行發(fā)酵工藝生產(chǎn)。同時，使用微生物酶法來制備氨基酸也有了較多研究，但是目前的缺點在于造價昂貴，產(chǎn)量較低，很多研究仍然僅僅停留在實驗室階段。

主要參考資料

[1]何曉旭. L-胱氨酸輔助室溫離子交換法制備Ag_2S/CdS納米異質(zhì)結[D]. 2015.

[2] 李存法, 何金環(huán). L-胱氨酸制備工藝的改進[J]. 實驗室科學, 2006(1):53-53.

[3] 宋曉沛, 趙云雨. 實驗室中水解法制備L-胱氨酸的廢氣液處理[J]. 牡丹江大學學報, 2010(5):104-105.