第二十一章-氨基酸类药物.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二十一章 氨基酸类药物,一、氨基酸及其衍生物在医药中的应用,氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，蛋白质的生物功能与构成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序及由其形成的空间构象有密切的关系。,氨基酸通过体内转化而维持其动态平衡，若其动态平衡失调，则机体代谢紊乱，甚至引起病变。,必需氨基酸：人及哺乳动物自身不能合成，需由食物供应。,氨基酸具有丰富的营养价值，能治疗多种疾病，,氨基酸及其衍生物能够治疗消化道疾病、肝病、脑及神经系统疾病、肿瘤和其它与氨基酸相关联的疾病。,二、氨基酸类药物的生产方法,1,、目前全世界天然氨基酸的年总产量在,百万吨,左右，其中产量较大者有,谷氨酸、蛋氨酸,及,赖氨酸,，其次为,天门冬氨酸、苯丙氨酸,及,胱氨酸,等。它们主要用于,医药、食品、饲料及化工,行业中。,2,、氨基酸的生产方法有天然,蛋白质水解法、发酵法、酶转化法,及,化学合成法,等四种。,3,、氨基酸及其衍生物类药物已有百种之多，但主要是以,20,种氨基酸为原料经,酯化、酰化、取代,及,成盐,等化学方法或酶转化法生产。,（一）水解法,1,、基本原理与过程,以毛发、血粉及废蚕丝等蛋白质为原料，通过,酸、碱或酶水解成,多种氨基酸混合物，经分离纯化获得各种药用氨基酸的方法称为水解法。,目前用水解法生产的氨基酸有,L-,胱氨酸、,L-,精氨酸、,L-,亮氨酸、,L-,异亮氨酸、,L-,组氨酸、,L-,脯氨酸及,L-,丝氨酸,等。,水解法生产氨基酸的主要过程为,水解、分离,和,结晶,精制三个步骤。,（,1,）蛋白质水解方法,目前蛋白质水解分为,酸水解法、碱水解法,及,酶水解法,三种。,酸水解法,：蛋白质原料用,6,10mol,L,盐酸或,8mol,L,硫酸于,110,120,（回流煮沸）水解,12,24h,，除酸后即得多种氨基酸混合物。此法,优点,是水解迅速而彻底，产物全部为,L-,型氨基酸,，无消旋作用。,缺点,是,色氨酸,全部被破坏，,丝氨酸,及,酪氨酸,部分被破坏，且产生大量废酸污染环境。工业上较普遍采用。,碱水解法,：蛋白质原料经,6mol,L,氢氧化钠或,4mol,L,氢氧化钡于,100,水解,6h,即得多种氨基酸混合物,。该法,水解迅速而彻底,，且,色氨酸不被破坏,，但,含羟基,或,巯基,的氨基酸全部被破坏，且,产,生消旋作用,。工业上多不采用。,酶水解法,：蛋白质原料在一定,pH,和温度条件下经,蛋白水解酶,作用分解成,氨基酸,和,小肽,的过程称为酶水解法。,此法,优点,为反应条件温和，无需特殊设备，氨基酸不破坏，无消旋作用。,缺点,是水解不彻底，产物中除氨基酸外，尚含较多肽类。工业上,很少用,该法生产氨基酸而主要用于生产水解蛋白及蛋白胨。,（,2,）氨基酸分离方法,氨基酸分离方法较多，通常有溶解度法、等电点沉淀法、特殊试剂沉淀法、吸附法及离子交换法等。,溶解度法,：是依据不同氨基酸在水中或其它溶剂中的,溶解度差异,而进行分离的方法。,胱氨酸,和,酪氨酸,均,难溶于水,，但在,热水,中,酪氨酸,溶解度,较,大，而,胱氨酸,溶解度变化,不大,，故可将混合物中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分开。,特殊试剂沉淀法：,系采用某些有机或无机试剂与相应氨基酸形成,不溶性衍生物,的分离方法。,吸附法：,是利用吸附剂对,不同氨基酸吸附力的差异,进行分离的方法。如,颗粒活性炭,对苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的吸附力大于对其它,非芳香族,氨基酸的吸附力，故可从氨基酸混合液中将上述氨基酸分离出来。,离子交换法：,是利用,离子交换剂对不同氨基酸吸附能力的差异,进行分离的方法。氨基酸为,两性电解质,，在特定条件下，不同氨基酸的带电性质及解离状态不同，故同一种离子交换剂对不同氨基酸的吸附力不同。,（,3,）氨基酸的精制方法,分离出的特定氨基酸中常含有少量其它杂质，需进行精制，常用的有,结晶和重结晶技术,，也可采用,溶解度法,或,结晶与溶解度法相结合,的技术。,丙氨酸在稀乙醇或甲醇中溶解度较小，且,pI,为,6.0,，故丙氨酸可在,pH6.0,时，用,50,冷乙醇结晶或重结晶加以精制。,溶解度与结晶技术相结合,的方法精制氨基酸。如在沸水中,苯丙氨酸,溶解度,大于酪氨酸,100,倍，若将含少量酪氨酸的苯丙氨酸粗品溶于,15,倍体积（,w,v,）的热水中，调,pH4.0,左右，经脱色过滤可除去大部分酪氨酸；滤液浓缩至原体积的,1,3,，加,2,倍体积（,v,v,）的,95,乙醇，,4,放置，滤取结晶，,用,95%,乙醇洗涤，烘干即得苯丙氨酸精品。,（,3,）工艺过程,水解,：在,1-1.5h,内升温至,110,117,水解,7h,（自,100,时计）后出料,玻璃布过滤,收集滤液。,中和,：用,30%,工业碱调至,pH4.8,，静置,36h,，涤纶布滤取沉淀，离心甩干得,L-,胱氨酸粗品,。,粗制,：加入,10mol/L,盐酸、水，升温至,65,70,，搅拌,0.5,小时，加活性炭,16kg/0.2t,粗品,，于,80,90,保温,0.5h,，滤除活性炭。用,30%,工业碱调滤液至,pH4.8,，静置结晶，吸出上清液后，底部沉淀经离心甩干得胱氨酸粗品（,）。,精制、中和,：,粗品,加入,1mol/LHCl,，,升温至,70,，加活性炭,1.5,2.5kg/50kg,粗品,，,85,搅拌,0.5h,，过滤，加,1.5,倍体积蒸馏水，升温至,75,80,，搅拌下用,12,氨水（化学纯）中和至,pH3.5,4.0,，析出结晶，滤取胱氨酸结晶，蒸馏水洗至无氯离子，真空干燥得,L-,胱氨酸成品。,检验与,含量测定,：应为六角形或六角柱形白色结晶，含量在,98.5,以上，干燥失重小于,0.5,，炽灼残渣小于,0.2,，氯化物小于,0.15,，铁盐小于,0.001,，重金属小于,20ppm,。,作用与用途,：,L-,胱氨酸具有,增强造血机能、升高白细胞、促进皮肤损伤的修复及抗辐射作用,。临床上用于治疗,辐射损伤、重金属中毒、慢性肝炎、牛皮癣,及,病后或产后继发性脱发,。,(,二,),发酵法,1,、基本原理与过程,工业上，发酵实质上是利用微生物细胞中酶的作用，将培养基中有机物转化为细胞或其它有机物的过程。,利用微生物代谢中间产物加入,NH,3,或,HNO,3,，合成氨基酸。,初生氨基酸,：微生物通过,固氮作用、硝酸还原,及自外界吸收氨使,酮酸氨基化,成相应的氨基酸，或微生物通过,转氨酶,作用，将一种氨基酸的氨基转移到另一种,酮酸,上，生成的新氨基酸也称为,初生氨基酸,。,次生氨基酸,：在微生物作用下，以初生氨基酸为前体,转化,成的其它氨基酸。,大多数氨基酸均可通过以初生氨基酸为原料的微生物转化作用而产生。,2,、发酵法生产的氨基酸品种及工艺,微生物利用碳源、氮源及盐类几乎可合成所有氨基酸,。,目前绝大部分氨基酸皆可通过,发酵法,生产，其,缺点,是产物浓度低，设备投资大，工艺管理要求严格，生产周期长，成本高。本文仅以,L-,异亮氨酸直接发酵法为例，说明发酵法的基本过程。,L-,异亮氨酸（,L-Isoleucine,，,L-Ile,）的制备,（,1,）,L-,异亮氨酸的结构与性质,：,L-Ile,存在子所有蛋白质中，为,人体必需氨基酸,之一，分子式为,C,6,H,13,NO,2,，分子量为,131.17,，结构式为：,L-Ile,在乙醇中形成,菱形叶片状,或,片状,晶体，分解点为,285,286,，,L-Ile,溶于热醋酸,，在,20,乙醇,中溶解度为,0.072,，在,25,水中为,4.12,，在,75,水中为,6.08,，不溶于乙醚。,（,2,）工艺路线,（,3,）工艺过程,菌种培养,种子培养基组成（,%,）为：,葡萄糖,2,尿素,0.3,玉米浆,2.5,豆饼水解液,0.1,（以干豆饼计）,pH6.5,。,二级种子培养基另加,菜籽油,0.4,，其余同一级种子培养基。,一级种子培养：,1000ml,三解瓶中培养基装量为,200ml,，接种一环牛肉膏斜面,AS1.998,菌种，摇床,30,培养（冲程,7cm,，频率,105,次,min,）,16h,。,二级种子培养：接种量,3.5,，培养,8h,，如此逐级,放大培养得足够量菌种。,灭菌、发酵,发酵培养液组成（,%,）为,:,硫酸铵,4.5,豆饼水解液,0.4,，玉米浆,2.0,碳酸钙,4.5 pH7.2,，淀粉水解还原糖初糖浓,度,11.5,。,在,5m,3,发酵罐中添加,3,吨发酵培养液，加热至,118,120,，维持在,1.1105Pa,压力，灭菌,30min,，立即通,冰盐水冷却,至,25,。接入,1,菌种（,v,v,），维持,180,转,min,的搅拌速度，升温至,30,31,，,以,0.2L,（,min,L,）通气量发酵,60h,，在,24,50h,之间不断补加,尿素,至,0.6,，氨水至,0.27,。,除菌体、酸化,发酵结束后，发酵液加热至,100,并维持,10min,，冷却过滤，滤液加工业硫酸和草酸至,pH3.5,，过滤除沉淀。,离子交换、吸附分离,上述滤液每分钟,以树脂量,1.5,的流速进,H,十,-,型,732,离子交换柱,（,40100cm,），以,100L,去离子水洗柱,，再以,60,、,0.5mol,L,氨水按,3L/min,的流速进行洗脱,，分部收集洗脱液。,浓缩赶氨,合并,pH3,12,的洗脱液，,70,80,减压蒸馏、浓缩,至粘稠状，加去离子水至原体积的,1,4,，再浓缩至粘稠状。如此重复三次。,脱色、浓缩、中和,上述浓缩物加去离子水至原体积的,1,4,，搅拌均匀，加,2mol,L,盐酸调,pH3.5,，加上,1,（,w,v,）,活性炭,，,70,搅拌,脱色,1h,。滤除活性炭，滤液减压浓缩至适当体积，用,2mol,L,氨水调,pH6.0,，,5,沉淀过夜,过滤抽干，,105,烘干得：,L-,异亮氨酸半成品。,精制、烘干,每,10kg L-,异亮氨酸半成品加,8L,浓盐酸,和,20L,去离子水,，加热至,80,，搅拌溶解，加,10kg,氯化钠,至饱和，加工业,碱液调,pH10.5,，过滤，滤液用碱调,pH 1.5,，,5,放置过夜。滤取沉淀，用,80L,，去离子水加热至,80,搅拌溶解，加适量,氯化钠,和,1%,（,w,v,）,活性炭,，,70,搅拌,脱色,lh,过滤，滤液减压浓缩至适当浓度，用,氨水调,pH6.0,，,5,放置结晶过夜,。次日过滤收集结晶，抽干，于,105,烘房中烘干得,L-,异亮氨酸成品。,（,4,）检验,应为,菱形叶片,状或,片状,晶体，含量应为,98.5,101.5,，干燥失重不超过,0.3,，,炽灼残渣,不大于含量测定与,L-,亮氨酸的规定相同。,氯化物低于,0.05,，硫酸盐低于,0.03,，铁盐低于,0.003,重金属低于,0.0015,，砷盐低于,1.5ppm,。,（,5,）作用与用途,L-Ile,为必需氨基酸，是复方氨基酸输液的重要成份之一。,