亮氨酸

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亮氨酸一般多用於麵包、面類製品。配製氨基輸液及綜合氨基酸製劑,降血糖劑,植物生長促進劑。可用作香料,可改善食品風味。在醫藥行業,L一亮氨酸是臨床選用的複合氨基酸靜脈注XX液不可缺少的原料,對於維持危重病人營養需要,搶救患者的生命起著積極的作用。亮氨酸還在調節氨基酸與蛋白質代謝方面起重要作用。研究發現,亮氨酸是骨骼肌與心肌中唯一可調節蛋白質周轉的氨基酸。另外也有研究表明,亮氨酸能促進骨骼肌蛋白質的合成。亮氨酸的代謝產物。一酮異己酸一也具有調節蛋白質代謝的作用。

基本信息

  中文學名:亮氨酸、白氨酸

亮氨酸

中文別名:α-氨基-γ-甲基戊酸、α-氨基異己酸   英文名:Leucine   化學式:C6H13NO2   分子式:(CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH   分子量:131.18   類別:氨基酸類葯   本品為L-2-氨基-4- 甲基戊酸。按乾燥品計算,含C6H13NO2不得少於98.5%。

理化性質

  外觀與性狀:本品為白色結晶或結晶性粉末;無臭,味微苦。   熔點:332℃(消旋體),293~295℃(左旋體)   酸鹼性:pH約為為5.5 ~6.5   溶解性:本品在甲酸中易溶,在水中略溶,在乙醇乙醚中極微溶解。   相對密度(水=1):左旋體1.293   比旋度:取本品,精密稱定,加6mol/L鹽酸溶液溶解並釋稀成每1ml 中含40mg的溶液,依法測定(附錄Ⅵ E),比旋度為+14.5°至+16.0°[1]

化學分析

性狀檢驗

  溶液酸度測定:取本品0.50g ,加水50ml,加熱使溶解,放冷至室溫,依法測定(附錄Ⅵ H),pH值應為5.5 ~6.5 。   溶液透光度測定取本品0.50g ,加水50ml,加熱使溶解,放冷至室溫,照分光光度法(附錄Ⅳ A),在430nm 的波長處測定透光率,不得低於98.0%。   氯化物檢驗:取本品0.25g ,依法檢查(附錄Ⅷ A),與標準氯化鈉溶液5.0ml 製成的對照液比較,不得更濃 (0.02%)。   硫酸鹽檢驗:取本品1.0g,依法檢查(附錄Ⅷ B),與標準硫酸鉀溶液2.0ml 製成的對照液比較,不得更濃(0.02%)。   銨鹽檢驗:取本品0.10g ,依法檢查(附錄Ⅷ K),與標準氯化銨溶液2.0ml 製成的對照液比較,不得更濃(0.02%)。   重金屬檢驗:熾灼殘渣項下遺留的殘渣,依法檢查(附錄Ⅷ H第二法),含重金屬不得過百萬分之十。   砷鹽檢驗:取本品2.0g,加水5ml,加硫酸1ml與亞硫酸10ml,在水浴上加熱至體積約剩2ml ,加水5ml,滴加氨試液至對酚酞指示液顯中性,加鹽酸5ml ,加水使成28ml,依法檢查(附錄Ⅷ J第一法),應符合規定(0.0001%)。   其他氨基酸測定:取本品,加水製成每1ml 中含4mg 的溶液,作為供試品溶液;精密量取上述溶液適量,加水釋稀成每1ml 中含20μg 的溶液,作為對照溶液。照薄層色譜法(附錄Ⅴ B)試驗,吸取上述兩種溶液各5μl ,分別點于同一硅膠G薄層板上,以正丁醇-水-冰醋酸(3:1:1 )為展開劑,展開后,晾乾,噴以茚三酮丙酮溶液(1 →50),在80℃乾燥5 分鐘,立即檢視,供試品溶液所顯雜質斑點的顏色,與對照溶液的主斑點比較,不得更深(0.5 %)。   乾燥失重:取本品,在105 ℃乾燥3 小時,減失重量不得過0.2 %(附錄Ⅷ L)。   熾灼殘渣:取本品1.0g,依法檢查(附錄Ⅷ N),遺留殘渣不得過0.1 %。 鐵鹽 取本品1.5g ,依法檢查(附錄Ⅷ G),與標準鐵溶液1.5ml 製成的對照液比較,不得更深(0.001%)。   熱原測定:取本品,加氯化鈉注XX液製成每1ml中含20mg的溶液,依法檢查(附錄Ⅺ D),劑量家兔體重每1kg 注XX10ml,應符合規定(供注XX用)。

含量測定

  取本品約0.1g,精密稱定,加無水甲酸1ml 溶解后,加冰醋酸25ml,照電位滴定法(附錄Ⅶ A),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13.12mg的C6H13NO2。   方法名稱: 亮氨酸測定—電位滴定法   應用範圍: 本方法採用滴定法測定亮氨酸的含量。本方法適用於亮氨酸 。   方法原理: 供試品置錐形瓶中,加無水甲酸與冰醋酸溶解后,照電位滴定法,用高氯酸滴定液(0.1mol/L)滴定。讀出高氯酸滴定液使用量,計算亮氨酸的含量。   試劑:   1.水(新沸放置至室溫)   2.高氯酸滴定液(0.1mol/L)   3. 結晶紫指示液   4. 無水甲酸   5 .冰醋酸   6. 基準鄰苯二甲酸氫鉀   儀器設備: 電位滴定儀   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,在室溫下緩緩滴加醋酐23mL,邊加邊搖,加完后再振搖均勻,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,則須用水份測定法測定本頁的含水量,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,並將滴定的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,即可。   貯藏:置棕色玻璃瓶中,密閉保存。   ②結晶紫指示液   取結晶紫0.5g,加冰醋酸100mL使溶解,即得。   操作步驟: 精密稱取供試品約0.1g,置錐形瓶中,加無水甲酸1mL溶解后,加冰醋酸25mL,照電位滴定法,用高氯酸滴定液(0.1mol/L)滴定,並將滴定結果用空白試驗校正。記錄消耗高氯酸滴定液的體積數(mL),每1mL高氯酸滴定液(0.1mol/L)相當於13.12mg的C6H13NO2。   注1:「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」系指量取體積的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.445。

製備方法

  氨基酸的製造是從1820年水解蛋白質開始的。1908年日本人Ikeda發現谷氨酸鈉是鮮味的強化劑,開始了工業化生產氨基酸的歷史。1957年日本開始運用生物進行谷氨酸發酵生產,從此揭開了微生物發酵方法生產氨基酸的歷史新篇章。20世紀六十年代左右,關於L一亮氨酸生物合成以及其代謝調節機制相繼闡明。這為微生物發酵法生產L一亮氨酸定向育種及酶法生產L-亮氨酸提供了理論基礎。   L一亮氨酸的生產方法主要有提取法、化學合成法、酶催化法、微生物發酵法等。

蛋白質水解

  氨基酸是蛋白質的組成單位,在酸性條件下,將L一亮氨酸含里較高的蛋白質水解,得到各種氨基酸的混合物,經分離、純化、精緻等工序獲得L一亮氨酸產品。   我國大部分廠家採用蛋白質水解法生產L一亮氨酸和L-胱氨酸。蛋白質水解法生產L一亮氨酸的優點是生產設備簡單,技術要求不高,並且L一亮氨酸在蛋白質中的含量較高。但是蛋白質水解法生產的缺點是費時、污染嚴重、收率低、產品質量得不到保證,大規模生產受到限制

化學合成法

  亮氨酸化學合成法有A.Strecker, n一鹵代酸氨解、相轉移催化等幾種方法。雖然化學合成法原理簡單,價格低廉,但操作複雜,反應條件苛刻,副產物多,產率不高,並且有的方法涉及到有毒物質。化學合成法得到亮氨酸是消旋的DL一亮氨酸,為了得到L一亮氨酸,必須進行光學異構體的拆分。因此化學合成法很少用於L一亮氨酸的生產。

酶催化法

  酶催化法生產L一亮氨酸通常是利用轉氨酶轉氨給a一酮基異己酸生成L一亮氨酸和組氨酸將相關的酶和NADH共價結合在膜上,讓底物緩緩地經過膜而進行酶催化反應生成L一亮氨酸。如1981年,Wichmann er al.建立了一種用超濾膜製成的膜反應器,膜上共價結合了亮氨酸轉氨酶、甲酸轉氨酶、和NADH,當底物。一酮基異己酸通過膜反應器后,可被催化生成L一亮氨酸,其中NADH通過甲酸同步氧化成C02實現再生。   酶法生產氨基酸的優點是轉化能力強,可避免代謝調控中的反饋抑制和反饋阻遏,並且其生物反應器緊湊,產物組分相對單一,易進行后工序加工處理,可以提高產品質量,降低成本。但酶法生產中所用到的酶需通過微生物發酵生成並提取精製,工藝過程比較複雜,且成本較高,因此目前尚未得到廣泛的應用。如果能夠低成本獲得高酶活的酶,則酶法生產L一亮氨酸是一條經濟可行的工藝路線。   微生物發酵法

添加前體物發酵法

  1987年德國學者Groegere採用添加前體物。一酮基異己酸生產L一亮氨酸,當培養基中添加前體物。一酮基異己酸的濃度為20g/L,谷氨酸棒桿菌ATCC 13032發酵57h,可生成16g/L L一亮氨酸,質量轉化率91-96%;而採用分批流加培養法,可流加a一酮基異己酸32 g/L,發酵23h,產L一亮氨酸24 g/L,從。一酮基異己酸到L一亮氨酸的轉化是經過轉氨酶的催化生成的。

生產工藝

  一. 濃縮   原料:蒸汽   將一次母液通入濃縮罐內,通入蒸汽,溫度120度,氣壓-0.09Mpa,濃縮時間6h,結晶。   終點產物:結晶液(去一次中和段)   二,一次中和段   輔料:硫酸,純水   結晶液XX一次中和罐,通入硫酸,純水,溫度80,中和時間4h,過濾   終點產物:1,濾液(回收利用)2,濾渣(去氨解段)   三, 氨解段   輔料:氨水,純水,蒸汽   濾渣XX氨解罐,通入氨水,純水,蒸汽,溫度80,氨解時間3h,過濾   終點產物,1,濾液(回收利用)2,濾渣(去脫色段)(胱氨酸)   四,脫色段。   輔料:蒸汽,純水,活性炭   濾渣XX脫色罐,通(投)入蒸汽,純水,活性炭,溫度80,脫色時間2h,過濾,   終點產物:1,濾渣(回收利用)2,濾液(去二次中和段)   五,二次中和段   輔料:氨水,蒸汽   濾液XX二次中和罐,通入氨水,蒸汽,溫度80,中和時間4h,過濾,   終點產物,1,濾液(回收利用)2,濾渣(即L-亮氨酸粗品,去精製段)      六,精製段   輔料:蒸餾水,蒸汽(組氨酸鹽酸鹽)   用蒸餾水沖洗上段工序產品並離心甩干,送入烘乾機,通入蒸汽烘乾,包裝,入庫,烘乾溫度100,烘乾時間3H。   終點產物:L-亮氨酸成品

作用及用途

  亮氨酸可作為營養增補劑;調味增香劑。 可配製氨基酸輸液及綜合氨基酸製劑,降血糖劑,植物生長促進劑。   亮氨酸的作用包括與異亮氨酸纈氨酸一起合作修復肌肉,控制血糖,並給身體組織提供能量。它還提高生長激素產量,並幫助燃燒內臟脂肪,這些脂肪由於處於身體內部,僅通過節食和鍛煉難以對它們產生有效作用。   亮氨酸,異亮氨酸和纈氨酸都是支鏈氨基酸,它們有助於促進訓練后的肌肉恢復。其中亮氨酸是最有效的一種支鏈氨基酸,可以有效防止肌肉損失,因為它能夠更快的分解轉化為葡萄糖。增加葡萄糖可以防止肌肉組織受損,因此它特別適合健美運動員。白氨酸還促進骨骼,皮膚,以及受損肌肉組織的愈合,醫生通常建議手術後患者採取亮氨酸補充劑。   由於它很容易轉化為葡萄糖,因此亮氨酸有助於調節血糖水平。白氨酸缺乏的人會出現類似低血糖癥狀,如頭痛頭暈疲勞抑鬱精神錯亂,和易怒等。   亮氨酸最好的食物來源包括糙米豆類,肉類,堅果大豆粉,和全麥。由於它是一種必不可少的氨基酸,這意味著身體不能自己生產,只能通過飲食獲得。從事高強度體力活動和低蛋白質飲食的人,應該考慮採取白氨酸補充。儘管有獨立補充形式,但是最好還是與異亮氨酸和纈氨酸一起攝入。因此,選擇混合型補充劑更為方便。   但是和任何東西一樣,過量攝入亮氨酸也會造成副作用,大量攝入已知與糙皮病,維生素A缺乏症等問題有關係,並會引起皮炎腹瀉,精神失常等問題。飲食中含有過多亮氨酸還會增加體內氨的數量,並破壞肝,腎功能。因此,除非咨詢過醫生,否則肝或腎功能受損患者不應該採用大劑量的亮氨酸,這會導致病情惡化。