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脯胺酸的作用及用途

2022.1.19
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xujinping

致力于为分析测试行业奉献终身

  实验用途

  脯氨酸以天然存在形式,胶原的主要成分之一。DL-型以明胶为原料,经盐酸水解等多步处理后可制得该品盐酸盐。为生化试剂,用于生化及营养研究,微生物试验,制备培养基。L-型以L-谷氨酸与无水乙醇酯化、还原而制得。

  临床医用

  为氨基酸类药。复方氨基酸大输液原料之一。用于营养不良、蛋白质缺乏症、严重胃肠道疾病,烫伤及外科手术后的蛋白质补充。无明显毒副作用。[1]

  提高植物抗寒性

  脯氨酸(Pro)是植物蛋白质的组分之一,并可以游离状态广泛存在于植物体中。在干旱、盐渍等胁迫条件下,许多植物体内脯氨酸大量积累。积累的脯氨酸除了作为植物细胞质内渗透调节物质外,还在稳定生物大分子结构、降低细胞酸性、解除氨毒以及作为能量库调节细胞氧化还原势等方面起重要作用。

  在逆境条件下(旱、盐碱、热、冷、冻),植物体内脯氨酸的含量显著增加。植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性,抗旱性强的品种往往积累较多的脯氨酸。因此测定脯氨酸含量可以作为抗旱育种的生理指标。另外,由于脯氨酸亲水性极强,能稳定原生质胶体及组织内的代谢过程,因而能降低凝固点,有防止细胞脱水的作用。在低温条件下,植物组织中脯氨酸增加,可提高植物的抗寒性,因此,亦可作为抗寒育种的生理指标。

  对牙釉质的修复作用

  根据伊利诺斯大学一项最新的研究[2],在牙釉质的蛋白中心,一种简单氨基酸的重复,使得牙齿更加坚固并更富有弹性。

  在两栖动物和动物模型中,研究人员比较了脯氨酸的重复。他们发现,当重复片段较短时,比如在青蛙中,牙齿将不会产生牙釉质棱柱(enamelprism),这些结构对牙齿的坚固很重要。相反的,当蛋白重复片段较长时,他们会聚集一系列分子以帮助牙釉质晶体生长。

  这项研究结果发布在2009年12月21日《PLoSBiology》的在线版本上。这项研究的负责人生物学教授TomDiekwisch介绍说,脯氨酸重复是很令人惊奇的,这对于理解许多天然蛋白的结构和功能来说也是很重要的,比如粘蛋白(mucins),抗冻蛋白(antifreezeproteins),淀粉样蛋白,朊蛋白(prionprotein)等。

  牙釉质在生长过程中,会被泡沫状的蛋白块包围,在不同的动物中蛋白泡沫的大小也是不一样的,从奶牛的5纳米到老鼠的20纳米,和青蛙的40纳米。这项发现表明,脯氨酸重复片段越长,蛋白泡沫就越大。此外,蛋白泡沫越小则牙釉质晶体越长。

  研究人员希望这些发现能够有助于其他重要科学领域的研究,包括神经组织退化疾病的治疗。此外,这项发现或将有助于设计新的牙釉质,使人们能拥有健康的牙釉质层。

  产品用途

  【用途一】用于氨基酸注射剂、复合氨基酸输液、食品添加剂、营养增补液等

  【用途二】用于生化研究,医药上用于营养不良、蛋白质缺乏症、肠胃疾病、烫伤及术后蛋白质的补充等。

  【用途三】营养增补剂。风味剂,与糖共热发生氨基-羰基反应,可生成特殊的香味物质。按我国GB2760-86规定可用作香料。

  【用途四】氨基酸类药。为复方氨基酸大输液原料之一,用于营养不良,蛋白质缺乏症,严重肠胃道疾患,烫伤及外科手术后的蛋白质补充。

  【用途五】医药原料及食品添加剂。

  应用领域

  用于氨基酸注射剂、复合氨基酸输液、食品添加剂、营养增补液等

  制备方法

  【方法一】以明胶为原料用酸水解后经离子交换树脂柱层析而得。

  【方法二】明胶、干酪素之类蛋白质的水解物,用离子交换树脂处理,再用苦味酸或雷因克特盐(Reineckeatesalt)处理中性氨基酸部分,仅使L-脯氨酸沉淀,最后用无水乙醇加异丙醇重结晶而得。由嗜乙酰乙酸棒杆菌(Corynebacteriumacetoacidophilum)XQ-3(由无锡轻工大学中央研究所选育)以氯化铵为氮源经发酵而得。产酸率约60g/L。

  【方法三】L-脯氨酸有两种制法。一是直接发酵法,利用葡萄糖和黄色短杆菌变异株或谷氨酸棒杆菌野生株,经微生物发酵获得L-脯氨酸;二是化学合成法,以谷氨酸为原料,与无水乙醇在硫酸催化下发生酯化,并加入三乙醇胺将氨基硫酸盐游离出来,得谷氨酸-δ-乙酯。再用金属还原剂硼氢化钾还原谷氨酸-δ-乙酯,得脯氨酸粗品,最后对其分离纯化可得粗制脯氨酸。小试工艺酯化称取L-谷氨酸147g,投入三颈瓶中,加入无水乙醇1L,搅拌冷却至0℃,再滴加H2SO480ml,于0-5℃搅拌反应1h,室温继续反应1h,反应全部变清。在20℃下滴加三乙胺至pH为8-8.5,析出白色结晶,在室温下再搅拌1h,静置冷却5℃过滤,取结晶,用95%乙醇洗涤,抽干后真空干燥,得谷氨酸-δ-乙酯约141g。熔点178-180℃,收率80%-83%。[α]32D+29.8(C=1g/ml10%HCl)。还原在三颈瓶中投入谷氨酸-δ-乙酯175g,加入蒸馏水875ml,搅拌冷却至5℃,再分次加入KBH453.9g,约1h加完,室温再反应1h,保温50℃反应3h。冷却至0℃,加入6mol/LHCl调至pH4,过滤取滤液,即得粗品L-脯氨酸水溶液。分离纯化离子交换树脂-氧化铝柱色谱分离法将粗品L-脯氨酸水溶液,以4ml/min的流速进入装入732-H+型树脂交换柱中(1g酸投料需10ml树脂)。先用蒸馏水冲洗至中性,再用1mol/L氨水洗脱,收集含L-脯氨酸段的洗脱液(用硅胶G薄层色谱控制)。将洗脱液减压浓缩至干,再用少量水溶解后,将其进入中性氧化铝色谱柱中,再以60%乙醇水溶液洗脱(还是用硅胶G薄层色谱控制)。收集的洗脱液减压浓缩至干,再以无水乙醇洗涤数次,稍冷后再加入无水乙醚,冷却过滤取结晶,真空干燥,得L-脯氨酸。熔点220-222℃(分解),收率28%左右。[α]24D-82.4(C=1g/ml,H2O)。五氯酚沉淀解吸分离法成盐将粗品制脯氨酸水溶液置于反应瓶中,加热至50℃时滴加五氯酚乙醇溶液(0.111mol/70ml乙醇),并保温搅拌5h后,让冷却至0℃,过滤取结晶,用少量冰水洗涤,抽干,干燥后得复盐,熔点240-242℃,沉淀率95%。解析将复盐38.4g,投入三颈瓶中,加入蒸馏水200ml,氨水20ml,室温搅拌8h,冷却至0℃后过滤取滤液,将滤液减压浓缩,加入蒸馏水100ml,过滤取滤液,加入活性炭脱色。乙醚提取,分出水层,继续浓缩至干,用无水乙醇脱色数次,再加少量无水乙醇湿润,加入2倍量无水乙醚,冷却结晶,过滤取结晶,真空干燥,得L-脯氨酸成品。放大生产工艺酯化将L-谷氨酸15kg,无水乙醇100L投入200L反应罐中,冷却至0℃,搅拌条件下滴加浓H2SO48.1L,保持0℃,搅拌反应1h,再保温25℃搅拌反应1h后,加入三乙胺使pH为8.0-8.5。搅拌1h,出现白色沉淀。冷却至5℃,过滤取沉淀,用50L95%乙醇洗涤,沉淀于50℃真空干燥,得L-谷氨酸-δ-乙酯。还原将所得L-谷氨酸-δ-乙酯投入100L反应罐中,加水70L,搅拌冷却至5℃,于1h内分次加完4.3kgKBH4,加热保温200℃,搅拌反应1h,再升温50℃,搅拌反应3-4h,冷却至0℃,以6mol/L的HCl调pH至4.0,过滤取滤液得L-脯氨酸粗品溶液。沉淀将L-脯氨酸粗品溶液投入100L反应罐中,加热至50℃,在不断搅拌下缓缓加入7L1.5mol/L的五氯酚乙醇溶液,保温50℃反应5h后,冷却至0℃析出结晶,过滤取结晶,抽干,得复盐。解析、精制将复盐投入100L反应罐内,加入3%氨水20L,室温搅拌反应7-8h后,降温至0℃过滤,沉淀用少量冰水洗涤,抽干,洗液和滤液合并,再减压浓缩至干,用10L去离子水搅拌溶解,过滤取滤液,并加入0.5%活性炭,加热70℃搅拌脱色1h,过滤取滤液,让其冷却至0℃,加等体积乙醚萃取,分出水层,减压浓缩至干,加10L无水乙醇脱水3次,抽干,沉淀加2L无水乙醇搅匀,再加10L乙醚,冷却至0℃,过滤取沉淀,真空抽乙醚,80℃烘干,得L-脯氨酸成品。

  化学品安全说明书(MSDS)

  急救措施

  【食入】如果受害人是清醒和警觉,给2-4cupfuls,牛奶或水。立即就医。

  【吸入】立即从现场至空气新鲜。如果没有呼吸,进行人工呼吸。如呼吸困难,给输氧。获得医疗救助。

  【皮肤】至少15分钟,而用大量的肥皂和水冲洗皮肤脱去被污染的衣服和鞋子。如果刺激加剧或持续,寻求医疗援助。

  【眼睛】立即冲洗眼睛用大量的水冲洗至少15分钟,并不时提起上下眼睑。获得医疗救助。

  处理

  【处理】操作后彻底清洗。有足够的通风条件下使用。减少灰尘生成和堆积。避免接触皮肤和眼睛。保持容器密闭。避免食入和吸入。

  危害辨识

  【吸入】这种物质的毒理学性质没有得到充分的调查。

  【皮肤】危险性低,对通常的工业处理。

  【眼睛】没有发现有关刺激眼睛和其他潜在的影响。接触可能引起短暂眼睛刺激。

  【食入】这种物质的毒理学性质没有得到充分的调查。

  曝光控制/个人防护

  【个人防护】眼睛:佩戴合适的防护眼镜或化学安全护目镜,OSHA的眼睛和面部防护条例29CFR1910.133或欧洲标准EN166。皮肤:穿戴适当的防护手套,以防止皮肤接触。服装:穿适当的防护服以防止皮肤接触。

  【呼吸器】按照OSHA呼吸器条例29CFR1910.134或欧洲标准EN149。请务必使用一个NIOSH或欧洲标准EN149批准的呼吸器必要时。

  【暴露的影响】可能会刺激眼睛,皮肤和呼吸道。预期为低的摄入危害。

  消防措施。

  【闪点】106

  【灭火】在压力需佩戴自给式呼吸器设备,MSHA/NIOSH(或同等学历),和全身防护服。足够浓度的粉尘可与空气形成爆炸性混合物。燃烧会产生有毒气体。灭火剂:小火,使用水喷雾,化学干粉,二氧化碳或化学泡沫。使用最合适的灭火剂。

  意外泄漏处理措施

  【小泄漏/泄露】扫掉,然后放入合适的容器中进行处理。避免产生尘土飞扬的条件。提供良好的通风。

  稳定性和反应性

  【出售编号】31

  【稳定性】稳定在正常的温度和压力。

  【不相容性】强氧化剂。

  【分解】氮氧化物,一氧化碳,二氧化碳。

  储运特性

  【贮藏】储存在阴凉,干燥,通风良好的地方,远离不相容的物质。

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