大专生物化学课件(新)-氨基酸的性质和制备

定性鉴别溶液中是否含有某种氨基
酸/样品是不是某种氨基酸


利用某些氨基酸的特殊反应、特殊性质， 如：
脯氨酸，羟脯氨酸与茚三酮反应呈黄色 酪氨酸，色氨酸，苯丙氨酸在280nm左右有光吸 收 其他化学反应

1. 米伦反应：酪氨酸与米伦试剂（硝酸汞溶于含有少量亚硝酸的 硝酸中）反应即生成白色沉淀，加热后变成红色。含有酪氨酸 的蛋白质也有此反应； 2. 坂口反应：在碱性溶液中，胍基与含有萘酚及次溴酸盐的试 剂反应，生成红色物质。这是对于精氨酸专一性较强、灵敏度
会产生吸引作用。
国外膜分离工艺已应用于乳制品工业。采用反渗 透浓缩乳清，使用超滤法从乳清中制备浓缩蛋白质， 使用微米膜分离乳清中的蛋白质，去除脱脂乳中的 细菌，使用纳滤膜去除乳清中的矿物质。近些年， 又开始研究膜过滤分离蛋白质、肽和氨基酸的可行 性。在人体的新陈代谢过程中存在大量生物膜渗透 现象。研究氨基酸的膜分离不仅可以找出有效的生 物分离技术，而且有助于加深对这些新陈代谢过程 的了解。

（4）特殊试剂沉淀法 ：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。


精氨酸与苯甲醛生成沉淀，盐酸去除苯甲醛
是最早应用于混合氨基酸分离的方法之一。某些氨基酸可以 与一些有机化合物或无机化合物结合，形成结晶性衍生物沉 淀，达到与其它氨基酸分离的目的，但是，特殊沉淀法的沉 淀剂回收困难，排放废液中参杂有沉淀剂，加重了污染，残 留在氨基酸产品中的沉淀剂还会影响纯度。

紫外吸收光谱性质
构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区
都没有光吸收，但在远紫外区 (<220nm)均有光吸收。
在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、
苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力
紫外吸收 光谱性质
两性解离性质及等电点
两性解离性质及等电点
★氨基酸的等电点(pI)：氨基酸的净 电荷为零时所处溶液的pH值。 意义：氨基酸处于等电点时，其溶 解度最小，最易沉淀。此性质常用 于分离制备特定的氨基酸。
非极性(疏水)氨基酸（9种）
极性带正电荷氨基酸（3种）
极性带负电荷氨基酸（2种）

基本氨基酸的分类方法三：
按人体能否合成分类
必需氨基酸：机体不能自身合成，必
须由食物供给的氨基酸
人体必需氨基酸有八种： Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假 设 来 借 一 两 本 书”
者与氨水反应,得到亮氨酸。Fra bibliotek发酵液
酸化 pH2.5
酸化液
氨解
过滤
滤液 氨解液
脱色 80oC,20min 过滤
脱色液
邻- 二甲苯 - 4 - 磺酸
亮氨酸磺酸复盐 亮氨酸溶液
干燥
80oC,60min
亮氨酸粗品
常温下 结晶
水解
活性炭脱色
脱色液
减压 浓缩
浓缩液
亮氨酸结晶
亮氨酸精品
80oC,3h
沉淀法具有简单、方便、经济和浓缩倍数 高的优点，广泛应用于氨基酸工业提取中。
氨基酸不溶于普通有机溶剂,因此采 用通常的溶剂萃取法不能奏效,必须采用 反应萃取法,即选择适当的反应萃取剂,
其解离出来的离子与氨基酸解离出来的
离子发生反应,生成可以溶于有机相的萃
取配合物,从而使氨基酸从水相进入有机
相。



近年来,采用溶剂萃取法分离氨基酸的研究报道很多, 但大多是提出了专利申请,或处于研究阶段,未见工 业报道。要实现工业化,至少要先解决两个问题: 其一是萃取过程中乳化的问题。 其二是低毒萃取剂的选择和萃取剂残留物对于产 品质量的影响。萃取法用于处理发酵液,也取决于新 方法在收率上与原来的方法相比较能够获得多大的 经济效益。
作业三：“氨基酸的等电点” 的定义是什么？写出氨基酸 两性电离的通式。
两性解离性质及等电点 补充：pI的计算 pK值（解离常数）： 指某种解离基团有一半 被解离时的pH值 pI=(pK1+pK2)/2

化学反应1：与茚三酮的显色反应
α-氨基酸与水合茚三酮溶液共热，引起氨基 酸氧化脱氨、脱羧，水合茚三酮与反应产 物（氨、还原型茚三酮）生成蓝紫色产物 （脯氨酸Pro和羟脯氨酸Hyp呈黄色） 反应受溶液pH值影响。产物色深与溶液中 氨基浓度成正比。 该反应可用于定性和定量检测氨基酸
较高的一个反应；
3. Pauly反应：组氨酸的咪唑基在碱性条件下，可与重氮化的对氨 基苯磺酸偶联产生红色物质。酪氨酸也有此反应；
4. 醛类反应：在硫酸存在下，色氨酸与对二甲氨基苯甲醛反应产
生紫红色化合物，此反应用于鉴定色氨酸； 5. 铅黑反应：胱氨酸和半胱氨酸被强碱破坏后，能放出硫化氢， 与醋酸铅反应生成黑色的硫化铅沉淀。
精氨酸与苯甲醛在碱性和低温条件下, 可缩合成溶解度很小的苯亚甲基精氨酸, 将沉淀用盐酸水解除去苯甲醛,即可得精氨酸 盐酸盐； 亮氨酸与邻- 二甲苯- 4 - 磺酸反应, 生成亮氨酸的磺酸盐,后者与氨水反应, 得到亮氨酸。 组氨酸与氯化汞作用,生成组氨酸汞盐的沉淀, 再经硫化氢的处理就可得组氨酸
亮氨酸与邻- 二甲苯- 4 - 磺酸反应,生成亮氨酸的磺酸盐,后

（4）离子交换法：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。
利用离子交换树脂对不同的氨基酸
吸附能力的差异对氨基酸合物进行分组
或实现单一成分的分离。离子交换法是
氨基酸工业中应用最广泛的分离与纯化
方法之一。
氨基酸是一种两性电解质，在酸溶液中，氨基酸以阳离子 状态存在，因而能被阳离子交换树脂交换吸附;在碱性溶液 中，氨基酸能以阴离子的状态存在，因而能被阴离子交换树 脂吸附。根据氨基酸分子中既有氨基又有羧基的两性电离特 性，分子中侧链基团(R)的性质和等电点的范围，调节氨基酸 混合液的PH值，选择恰当的离子交换树脂，配合相应的交换 基团，可以从混合氨基酸中分离出酸性、碱性和中性氨基酸。


①物理性质
② 吸收光谱性质
③两性解离性质与等电点 ④化学反应
物理性质

①α -氨基酸为无色晶体，熔点较高。不同氨基酸 结晶形态不同。 ②一般情况下，大多数氨基酸溶解于水而不溶于 有机溶剂(除半胱氨酸和酪氨酸外，其他氨基酸一 般均能溶于水、稀酸、稀碱；除脯氨酸外，其他 氨基酸一般均不能溶于有机溶剂)。
缺点：只有当欲被分离的混合氨基酸之间的等
电点相差较大时才能较好地分开
氨基酸离子在树脂中的扩散速度较慢，因此一
方面要求料液的流速较低。另一方面对于氨基酸
浓度较高的料液在上离子交换柱前还要进行稀释， 这就必然导致所需的设备太大; 此外，离子交换法由于本身的生产原理决定了 生产过程难以连续化。
正是这些缺点，离子交换法用于混合氨基酸的

非蛋白质氨基酸： 某些氨基酸的中间代谢产物，具有一定的生理功能



中文名称：牛磺酸 英文名称Taurine 学名：2-氨基乙磺酸 牛磺酸颗粒 分子式(Formula)：NH2CH2CH2SO3H 分子量(Molecular Weight)： 125.15 牛磺酸（Taurine）又称2-氨基乙磺酸，最早由牛黄中分离 出来，故得名。纯品为无色或白色斜状晶体，无臭，化学性质稳 定，溶于乙醚等有机溶剂，是一种含硫的非蛋白氨基酸，在体内 以游离状态存在，不参与体内蛋白的生物合成。 牛磺酸虽然不参与蛋白质合成，但它却与胱氨酸、半胱氨酸 的代谢密切相关。人体合成牛磺酸的半胱氨酸亚硫酸羧酶（CSAD） 活性较低，主要依靠摄取食物中的牛磺酸来满足机体需要。
分离并没有在大规模的生产中推广。
膜过滤法可以实现混合溶液的分离是因为在 膜和溶液的界面处存在以下机理:
•
• •
亲水性等原因所引起的选择性透过;
筛分效应- 待分离物质分子的直径大于膜孔 电荷效应(Donnan 效应) - 若膜表面带与待
的直径,将被截留,反之则透过; 分离物质同种电荷,则会产生静电排斥作用,反之则
直接参与组成蛋白质的天然氨基酸只
有20种，称为蛋白质氨基酸，又称为 基本氨基酸或编码氨基酸

由20种基本氨基酸经过修饰得到的氨基酸称为非 编码蛋白质氨基酸，又称为修饰氨基酸或稀有氨 基酸
基本氨基酸 （编码氨基酸）
蛋白质氨基酸 生物体中 自然存在的 非蛋白质氨基酸 人工合成的 修饰氨基酸 （稀有氨基酸）

化学反应1：与茚三酮的显色反应
化学反应2：与甲醛反应

反应： 氨基酸与甲醛反应生成羟甲基、二 羟甲基氨基酸，同时释放H+。
化学反应2：与甲醛反应
应用：可促进氨基酸两性离子中-NH3+解 离，从而使滴定终点pH值下降2~3个单位。 使用此法后，可以用NaOH滴定氨基酸中的 羧基氢离子，以测定氨基酸的浓度。 此方法被称为“甲醛滴定法”

是构成生物体蛋白质的基本单位 直接参与生物体内的新陈代谢和其他
生理活动 人工合成激素、肽、氨基酸衍生物等 的重要原料
定性鉴别溶液中是否含有氨基酸/
样品是不是氨基酸
茚三酮显色法
定性鉴别溶液中是否含有某种氨基
酸/样品是不是某种氨基酸
薄层色谱法 结晶法
需要已知样品作为对照
测定溶液中氨基酸浓度：
茚三酮显色→分光法
甲醛滴定法
高效液相色谱
氨基酸自动分析仪

沉淀分离法
◦ ◦ ◦ ◦ 溶解度法 等电点法 特殊试剂沉淀法 有机溶剂沉淀法
膜分离法 萃取法 结晶法 电泳法


吸附法
◦ 活性炭法 ◦ 离子交换树脂法

（1）溶解度法 ：依据不同氨基酸在水中或其他 溶剂中的溶解度差异而进行分离的方法。
目前较成熟的工艺有:苯甲醛缩合提取精氨