蘇氨酸

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L-蘇氨酸是一種必需的氨基酸,蘇氨酸主要用於醫藥、化學試劑食品強化劑、飼料添加劑等方面。特別是飼料添加劑方面的用量增長快速,它常添加到未成年仔豬和家禽的飼料中,是豬飼料的第二限制氨基酸和家禽飼料的第三限制氨基酸。在配合飼料中加入L-蘇氨酸,具有如下的特點:①可以調整飼料的氨基酸平衡,促進禽畜生長;②可改善肉質;③可改善氨基酸消化率低的飼料的營養價值;④可降低飼料原料成本;因此在歐盟國家(主要是德國、比利時、丹麥等)和美洲國家,已廣泛地應用於飼料行業。

結構

  名 稱:L-蘇氨酸(L-Threonine)(β-羥基-α-氨基丁酸)

  簡寫:Thr   法定編號:CAS 72-19-5   結 構 式: CH3CH(OH)CH(NH2)COOH   分 子 式: C4H9NO3

蘇氨酸分子構圖

[1]分子量:119.12   外 觀: 黃白結晶狀粉末   乾燥失重: 1.0%(max)   灼燒殘渣: 0.5%(max)   純度: 98.5%(min)   比旋光度: -26.0° -29.0°   重金屬 (Pb): 10PPM Max   砷 (AS): 2PPM Max   pH 值:5.0-6.5   在生物化學中是一種生糖兼生酮氨基酸

性狀

  白色斜方晶系或結晶性粉末。無臭,味微甜。253℃熔化並分解。高溫下溶於水,25°C溶解度為20.5g/100ml。等電點為pH6.16。不溶於乙醇乙醚氯仿

發現

  是由W.C.Rose1935年纖維蛋白水解物中分離鑒定出來的。1936年,Meger對它的空間結構進行了研究,因結構與蘇糖相似,故將其命名為蘇氨酸。蘇氨酸有四種異構體,天然存在並卻對機體有生理作用的是L-蘇氨酸。

代謝途徑

  蘇氨酸在機體內代謝途徑和其他氨基酸不同,是唯一不經過脫氫酶作用和轉氨基作用,而是通過蘇氨酸脫水酶(TDH)和蘇氨酸脫酶(TDG)以及醛縮酶催化而轉變為其他物質的氨基酸。途徑主要有3條:通過醛縮酶代謝為甘氨酸乙醛;通過TDG代謝為氨基丙酸、甘氨酸、乙酰COA;通過TDH代謝為丙酸和α-氨基丁酸。

主要用途

  蘇氨酸是一種重要的營養強化劑,可以強化穀物、糕點、乳製品,和色氨酸一樣有恢復人體疲勞,促進生長發育效果。醫藥上,由於蘇氨酸的結構中含有羥基,對人體皮膚具有持水作用,與寡糖鏈結合,對保護細胞膜起重要作用,在體內能促進磷脂合成脂肪酸氧化。其製劑具有促進人體發育抗脂肪肝藥用效能,是複合氨基酸輸液中的一個成分。同時,蘇氨酸又是製造一類高效低過敏抗生素——單酰胺菌素的原料。   隨著人民生活水平提高和養殖業的發展,蘇氨酸作為飼料用氨基酸,廣泛用於添加仔豬飼料、種豬飼料、肉雞飼料、對蝦飼料和鰻魚飼料等。具有下列特點:   ——可調整飼料中氨基酸平衡,促進生長;   ——可改善肉質;   ——可改善氨基酸消化率低的飼料原料的營養價值;   ——可生產低蛋白的飼料,有助於節約蛋白質資源;   ——可降低飼料原料成本;   ——可降低畜禽糞便尿液中的含氮量,畜禽舍中氨氣濃度及釋放速度。   目前,德國科學家在人體血液中發現了一種蘇氨酸,實驗發現,它可以阻止艾滋病病毒附著和侵入體細胞,通過干擾艾滋病病毒的表面蛋白,使其不能發揮作用。這種氨基酸的發現為抗艾滋病藥物的研製提供了路徑。   具體說下應用於飼料

應用於飼料的必要性

  目前國內飼料資源相對缺乏,特別是豆粕、魚粉等蛋白質飼料的匱乏,嚴重地制約著畜牧業的發展。蘇氨酸通常是豬飼料中的第二或第三限制性氨基酸,是家禽飼料的第三或第四限制性氨基酸,隨著賴氨酸蛋氨酸合成品在配合飼料中的廣泛應用,它逐漸成為影響畜禽生產性能的主要限制性因素,尤其是在低蛋白日糧中添加賴氨酸后,蘇氨酸成為生長豬的第一限制性氨基酸。   如果飼料中不使用蘇氨酸,則對飼料中蘇氨酸的調節就只能依賴於蛋白質原料,而蛋白質原料中不僅含有蘇氨酸,還含有其他必需和非必需氨基酸,使用蛋白質原料而不使用蘇氨酸調節氨基酸平衡導致的結果是,飼料的氨基酸平衡無法得到盡可能多的改善,大量必需氨基酸的浪費就無法進一步減少,飼料的配方成本就無法進一步降低,可以說,蘇氨酸是改善氨基酸平衡必須邁過的一道檻兒,是所有配方師無法迴避的瓶頸性問題。   使用蘇氨酸可以減少必需和非必需氨基酸的浪費,或者說可以降低飼料的粗蛋白質水平,它的道理和使用賴氨酸鹽酸鹽是一樣的,飼料的粗蛋白質水平可以通過使用晶體氨基酸得到合理的降低,動物的生產性能不但不會受到損害,反而有可能得到改善。[2]

飼料中的添加劑量

  蘇氨酸需要量應根據賴氨酸需要量確定,在生產實踐中當滿足賴氨酸和蛋氨酸需要后,應根據迴腸可消化蘇氨酸及其與賴氨酸適宜的比例配製日糧,以達到提高配合飼料的品質和動物生產水平的目的。下面是我們建議的蘇氨酸用量。   豬飼料 飼料中所占的比例(%)   教槽期 0.95-1.1   保育期 0.75-0.9   生長期 0.65-0.75   育肥期 0.45-0.55   懷孕期 0.42-0.50   泌乳期 0.55-0.65   雞飼料 飼料中所占的比例(%)   肉雞0~3周齡 0.68~0.80   肉雞3~6周齡 0.63~0.75   肉雞6~9周齡 0.70~0.72   蛋雞0~6周齡 0.53~0.70   蛋雞6~14周齡 0.45~0.55   蛋雞14~20周齡 0.40~0.42   蛋雞20周齡 0.35[3]

營養研究

  1、用於平衡氨基酸,促進蛋白質合成和沉積   可消除因賴氨酸過量造成的體重下降,減輕色氨酸或蛋氨酸過量引起的生長抑制吸收XX體內后可轉變為其它氨基酸,特別是在飼料氨基酸不平衡時更為明顯。   2、提高採食量   蘇氨酸對採食量有一定的調節作用,採食量和日增重隨蘇氨酸水平的升高而增加;當超過最大需要量時,隨著蘇氨酸水平的升高,採食量和日增重下降,即蘇氨酸過多或過少都會降低採食量和日增重量。   3、免疫作用   蘇氨酸缺乏會抑制免疫球蛋白及T.B淋巴細胞的產生,進而影響免疫功能,在禽類免疫球蛋白分子中蘇氨酸是主要的限制性氨基酸,添加蘇氨酸可提高雛雞對新城疫病毒抗體效價。   4、調節脂肪代謝   在動物日糧中添加蘇氨酸對機體脂肪代謝有明顯的影響,它能促進磷質合成和脂肪酸氧化。   5、降低仔豬腹瀉率   實驗證明蘇氨酸是小腸黏液蛋白的主要組分,在豬小腸表面糖蛋白的合成中是必需的,在維護豬特別是乳仔豬腸道健康和腸粘膜功能中有重要作用。通過在低蛋白日糧中添加合成氨基酸降低日糧粗蛋白含量,既經濟且對動物生產性能無不良影響。對於早期斷奶仔豬尤其重要,由於仔豬消化系統尚未發育完全,日糧中蛋白含量高時易誘發營養性下痢利用添加合成氨基酸的低蛋白日糧可減少仔豬下痢發生率。[4]

蘇氨酸的測定

  方法名稱: 蘇氨酸原料葯—蘇氨酸的測定—電位滴定法   應用範圍: 本方法採用滴定法測定蘇氨酸原料葯中蘇氨酸的含量。   本方法適用於蘇氨酸原料葯。   方法原理: 供試品加無水甲酸和冰醋酸溶解后,照電位滴定法用高氯酸滴定液滴定,並將滴定的結果用空白試驗校正,根據滴定液使用量,計算蘇氨酸的含量。   試劑: 1.冰醋酸   2.無水甲酸   3. 高氯酸滴定液(0.1mol/L)   4.基準鄰苯二甲酸氫鉀   儀器設備:   試樣製備: 1. 高氯酸滴定液(0.1mol/L)   配製:取無水冰醋酸(按含水量計算,每1g水加醋酐5.22mL)750mL,加入高氯酸(70~72%)8.5mL,搖勻,放冷,加無水冰醋酸適量使成1000mL,搖勻,放置24小時。若所測供試品易乙酰化,則須用水分測定法測定本液的含水量,再用水和醋酐調節至本液的含水量為0.01%~0.2%。   標定:取在105℃乾燥至恆重的基準鄰苯二甲酸氫鉀約0.16g,精密稱定,加無水冰醋酸20mL使溶解,加結晶紫指示液1滴,用本液緩緩滴定至藍色,並將滴定結果用空白試驗校正。每1mL高氯酸滴定液(0.1mol/L)相當於20.42mg的鄰苯二甲酸氫鉀。根據本液的消耗量與鄰苯二甲酸氫鉀的取用量,算出本液的濃度。   操作步驟: 精密稱取供試品約0.1g,加無水甲酸3mL與冰醋酸50mL使溶解,照電位滴定法用高氯酸滴定液(0.1mol/L)滴定,並將滴定的結果用空白試驗校正。每1mL高氯酸滴定液(0.1mol/L)相當於11.91mg的C4H9NO3。   注:「精密稱取」系指稱取重量應準確至所稱取重量的千分之一。「精密量取」系指量取體積準確度應符合國家標準中對該體積移液管的精度要求。   參考文獻: 中華人民共和國藥典,國家藥典委員會編,化學工業出版社,2005年版,二部,p.237。

國內外市場情況

  蘇氨酸的生產方法主要有發酵法,蛋白質水解法和化學合成法三種,目前微生物發酵法已經成為生產蘇氨酸的主流方法。長期以來,國際市場對蘇氨酸的需求持續穩定增長,是需求增長最快的氨基酸品種之一,特別是在化學及生化、食品添加劑、飼料添加劑等方面的用量增長快速,大有取代色氨酸而成為除賴氨酸、蛋氨酸以外的發展最迅速的第三大氨基酸。   國外蘇氨酸產業發展較早,美國、法國、德國、日本等國家對蘇氨酸的合成、分離、應用等方面進行了一系列的研究,特別是日本在發酵法生產蘇氨酸方面有一定的優勢,味之素公司是世界上最大的蘇氨酸生產企業,該公司生產的蘇氨酸佔據全球市場60%以上的份額,味之素歐洲公司蘇氨酸生產能力為3.5萬噸,味之素Heetleand公司生產能力1萬噸,該公司為擴大市場佔有率,計劃將其蘇氨酸產能提高到5萬噸。   德國德固賽公司也是蘇氨酸生產大戶,並且是世界唯一能夠同時生產三大氨基酸產品(蛋、賴、蘇)的企業,目前其在斯洛伐克的工廠蘇氨酸產能在1萬噸,並計劃在未來幾年內將蘇氨酸產能提升至2~3萬噸。   日本協和發酵工業公司和美國ADM公司分別擁有1萬噸和5000噸的蘇氨酸生產規模,此外韓國希傑公司,Cheil三星印尼公司等也生產蘇氨酸。到2005年為止,國外的四大氨基酸發酵企業Ajinomoto、Degussa 、ADM 、Kyowa Hakko ,這四家企業年產蘇氨酸總計已接近6萬噸。   我國蘇氨酸產業發展較晚,在上世紀90年代以前國內基本沒有生產,在90年代以後才開始生產。經過十年的發展,到20世紀末產量也未能突破200噸,產品的主要市場也是醫藥行業,主要用於種氨基酸輸液(氨基酸輸液常用於手術前後的身體恢復,營養不良及慢性消耗性疾病等的輔助治療,是臨床用量很大的品種。特別是我國的人口結構趨於老齡化,並且醫療保健意識不斷提高,使得氨基酸輸液產量達一億五千萬瓶,增長率超過15%)。   伴隨著國際市場蘇氨酸的廣泛應用,國內的一些知名飼料企業也開始大量在飼料中應用蘇氨酸,以期提高飼料的品質,進一步滿足飼料業的需要。市場的巨大需求使我國不少企業紛紛投入力量研製開發蘇氨酸產品,國內氨基酸生產巨頭吉林大成集團通過引進和自主研發相結合,在國內率先研發成功微生物法生產蘇氨酸,並建成二條年生產能力達1萬噸的生產線,並隨著發酵技術和提取工藝的日趨成熟,其產能將進一步擴大。除大成集團外,國內一些小廠也生產少量蘇氨酸,但工藝,產品質量均不成熟。   多年來,全球的蘇氨酸生產量的70%左右消往歐洲,這是因為歐洲大部分飼養戶是以蘇氨酸含量較少的小麥為飼料,最近幾年,隨著亞洲、北美等地區對蘇氨酸需求的快速增長,使蘇氨酸生產跨入了一個嶄新的階段,目前全球蘇氨酸以每年20%多的增長率高速增長。在1993年,全世界蘇氨酸產量不足4000噸,1996年為5000噸,1999年猛增至2.5萬噸,2002年4萬噸,到2005年產量已接近7萬噸,比10年前增長了15倍多。 [5]

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