J-02 天然生物材料的提取制药 第二节氨基酸类药物的生产(1).doc

江苏农林职业技术学院讲稿 第 4 页 共 4 页第二讲授课内容第二章 天然生物材料的提取制药第二节 氨基酸类药物的生产1授课时数2教学目标掌握氨基酸生产方法、基本过程、特点，氨基酸提取分离方法教学重点氨基酸生产方法、提取分离方法教学难点氨基酸提取分离方法教材教具PPT，黑板教学内容（含教学步骤、时间分配、教法学法、作业布置等）复习：（2分钟）生物药物的定义和研究范畴、原料来源和特点；生化药物的定义和特点、分类、一般制备工艺。导入新课：（3分钟）氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位。生物大分子蛋白质在生命活动中表现出各种各样的生理功能，这与构成蛋白质的氨基酸种类、数量和排列顺序有密切关系。蛋白质和氨基酸之间不断分解与合成，在机体内形成一个动态平衡体系，任何一种氨基酸的缺乏和代谢失调，都会破坏这种平衡，导致机体代谢紊乱乃至疾病。因此，氨基酸类药物越来越受到重视。第二章 天然生物材料的提取制药第二节氨基酸类药物的生产一、氨基酸类药物的常用生产方法（40分钟）蛋白水解提取法微生物发酵法 直接发酵法微生物转化法酶合成法化学合成法1、蛋白水解提取法原料：毛发、血粉、废蚕丝等。基本过程：分离、精制、结晶。优点：原料来源丰富，投产比较容易。缺点：产量低，成本高。产品：胱、亮、酪氨酸（1）酸水解法方法：在蛋白质原料中加入约4倍质量的6mol/L盐酸或8mol/L硫酸，于110加热回流1624h，或加压下于120水解12h，使氨基酸充分析出，除酸即得氨基酸混合物。优点：水解完全，不发生消旋作用，所得氨基酸均为L-氨基酸。缺点：部分氨基酸被破坏，产生黑色物质。（2）碱水解法方法：在蛋白质原料中加入6mol/L氢氧化钠或4mol/L氢氧化钡，于100加热水解6h，得氨基酸混合物。（3）酶水解法方法：利用胰酶、胰浆或微生物蛋白酶等，在常温下水解蛋白质制备氨基酸。优点：反应条件温和，氨基酸不被破坏，不发生消旋作用，所需设备简单，无环境污染。缺点：水解不完全，中间产物多，水解时间长。主要用于蛋白胨和水解蛋白，在氨基酸生产上比较少用。2、微生物发酵法直接发酵法：以糖为碳源、以氨或尿素为氮源，通过微生物的发酵繁殖，直接生产氨基酸的方法。微生物转化法：利用菌体的酶系，加入前体物质合成特定氨基酸的方法。基本过程：菌种的培养、接种发酵、产品提取、分离纯化菌种：细菌、酵母、基因工程菌（苏氨酸、色氨酸）。产品：谷氨酸、谷氨酰胺、丝、酪氨酸。优点：直接生产L-型氨基酸，原料丰富，成本低。缺点：产物浓度低，生产周期长，设备投资大，有副产物，单晶体氨基酸的分离比较复杂。3、化学合成法是利用有机合成和化学工程相结合的技术生产氨基酸。优点：可以采用多种原料和多种工艺路线，特别是以石油化工产品为原料时，成本较低，生产规模大，适合工业化生产，产品易分离纯化。缺点：生产工艺复杂，形成消旋体，需拆分。产品：蛋氨酸、甘氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、脯氨酸等。4、酶合成法也称酶工程技术，是化学合成法和发酵法的基础上发展建立起来的一种新生产工艺。以化学合成的、生物合成的或天然存在的氨基酸前体为原料，将含特定酶的微生物、植物或动物细胞进行固定化处理，通过酶促反应制备氨基酸。固定化处理：通过载体将酶进行限制或固定于特定的空间位置，使之变成不易随水流失即运动受限制、而又能发挥催化作用的酶制剂。优点：产物浓度高，副产物少，成本低，周期短，收率高固定化酶或细胞可连续仿佛使用，节省能源。产品：天冬氨酸、丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸、色氨酸、异亮氨酸等。二、氨基酸类药物的常用提取分离方法（30分钟）1、溶解度和等电点法溶解度法是根据不同氨基酸在水和乙醇中的溶解度不同，而将氨基酸彼此分离。例如：胱氨酸和酪氨酸均难溶于水，酪氨酸在热水中的溶解度较大，而胱氨酸则无多大差别，故将胱氨酸、酪氨酸与其他氨基酸及彼此分开。另外，氨基酸在等电点时溶解度最小，易沉淀析出，故利用溶解度制备氨基酸时，常与氨基酸等电点沉淀法结合并用。氨基酸在不同溶剂中溶解度不同这一特性，不仅用于氨基酸的分离纯化，还可用于氨基酸的结晶。中性氨基酸 56.3酸性氨基酸 2.83.2碱性氨基酸 7.610.82、特殊沉淀剂法氨基酸可以和一些有机化合物或无机化合物生产具有特殊性质的结晶性衍生物，利用这一性质可分离纯化某些氨基酸。例如：精氨酸苯甲醛苯亚甲基精氨酸苯亚甲基精氨酸盐酸精氨酸盐酸盐苯甲醛操作简便，针对性强。缺点是沉淀剂比较难以除去。3、离子交换法利用离子交换剂对不同氨基酸的吸附能力不同而分离纯化氨基酸的方法。氨基酸为两性电解质，在一定条件下，不同氨基酸的带电性质及解离状态不同，对同一种离子交换剂的吸附力也不同，故可对氨基酸混合物进行分组或单一成分的分离。例如：在pH56的溶液中，碱性氨基酸带正点，酸性氨基酸带负电，中性氨基酸呈电中性，选择适宜离子交换树脂，然后用不同pH缓冲液洗脱。若要分离酸性氨基酸，应选用什么离子交换树脂？阴离子交换树脂4、结晶与干燥结晶是溶质以晶体状态从溶液中析出的过程。结晶方法：样品达到一定的纯度、较高的浓度，pH值在pI附近，低温条件下使其结晶析出。干燥方法：常压干燥、减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥常压干燥：电热鼓风干燥箱，热量以热对流方式由热空气传给湿物料使湿气汽化的过程。干燥时间长，易引起成分的破坏，干燥品较难粉碎。为加快干燥，可加强翻动，及时粉碎板结硬块（颗粒剂可在成品八成干时，先整粒再干燥），并应及时排出湿空气。减压干燥：真空干燥箱，干燥的温度低，速度快；减少了物料与空气的接触机会，避免污染或氧化变质；产品呈松脆的海绵状，易于粉碎。适于稠膏（相对密度应达1.35以上， 摊于不锈钢盘中）及热敏性或高温下易氧化物料的干燥，但应控制好真空度与加热蒸汽压力，以免物料起泡溢盘，造成浪费与污染。喷雾干燥：喷雾干燥器，通过机械作用，将需要干燥的物料，分散成很细的象雾一样的微粒（以增大水分蒸发面积，加速干燥过程），与热空气接触后，在一瞬间将大部分水分除去，而使物料中的固体物质干燥成粉末。药液未经长时间浓缩又是瞬间干燥，特别适用于热敏性物料；产品质量好，为疏松的细颗粒或细粉，溶解性能好，且保持原来的色香味；操作流程管道化，是目前中药制药中最佳的干燥技术之一。冷冻干燥：冷冻干燥器，升华干燥，物料在高真空和低温条件下干燥，尤适用于热敏性物品的干燥；成品多孔疏松，易于溶解；