蘇氨酸

蘇氨酸

蘇氨酸學名2-氨基-3-羥基丁酸。一種含有一個醇式羥基的脂肪族α胺基酸。L-蘇氨酸是組成蛋白質的20種胺基酸中的一種,有兩個不對稱碳原子,可以有4種異構體。是哺乳動物的必需胺基酸和生酮胺基酸。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。

基本信息

概述

蘇氨酸在生物化學中是一種生糖兼生酮胺基酸,是一種必需的胺基酸,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胺基酸和家禽飼料的第三限制胺基酸。

理化性質

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

結構式:CH3CH(OH)CH(NH2)COOH

比鏇光度-26.7°C-29.6°C

重金屬(Pb)10PPMMax

PH值5.0-6.5

發現

蘇氨酸是由W.C.Rose1935年纖維蛋白水解物中分離和鑑定出來的。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

蘇氨酸在機體內的代謝途徑和其他胺基酸不同,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胺基酸。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、乙醯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,促進生長發育的效果。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和脂肪酸氧化。其製劑具有促進人體發育抗脂肪肝藥用效能,是複合胺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的抗生素——單醯胺菌素的原料。

隨著人民生活水平的提高和養殖業的發展,蘇氨酸作為飼料用胺基酸,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:

可調整飼料中胺基酸平衡,促進生長;

可改善肉質;

可改善胺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;

可降低畜禽糞便和尿液中的含氮量,畜禽舍中氨氣濃度及釋放速度。

德國科學家在人體血液中發現了一種蘇氨酸,實驗發現,它可以阻止愛滋病病毒附著和侵入體細胞,通過干擾愛滋病病毒的表面蛋白,使其不能發揮作用。這種胺基酸的發現為抗愛滋病藥物的研製提供了路徑。

安全信息

R36刺激眼睛。
R37刺激呼吸系統。
R38刺激皮膚。
S24避免皮膚接觸。

營養價值

用於平衡胺基酸,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,減輕色氨酸蛋氨酸過量引起的生長抑制;吸收進入體內後可轉變為其它胺基酸,特別是在飼料胺基酸不平衡時更為明顯。

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。

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胺基酸,添加蘇氨酸可提高雛雞對新城疫病毒的抗體效價。

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。

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黏膜功能中有重要作用。通過在低蛋白日糧中添加合成胺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,利用添加合成胺基酸的低蛋白日糧可減少仔豬下痢發生率。

鑑別測定

酸度

取該品0.20g,加水20ml溶解後,依法測定,pH值應為5.0~6.5。

溶液的透光度

取該品1.0g,加水10ml溶解後,照分光光度法,在430nm的波長處測定透光率,不得低於98.0%。

氯化物

取該品0.30g,依法檢查,與標準氯化鈉溶液6.0ml製成的對照液比較,不得更濃(0.02%)。

硫酸鹽

取該品1.0g,依法檢查,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 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,不得更深(0.02%)。其他胺基酸 取本品,精密稱定,加水製成每1ml中含2mg的溶液,照薄層色譜法試驗,吸取上述溶液5μl,點於矽膠G薄層板上,以正丁醇-丁酮-濃氨溶液-水(5:3:1:1)為展開劑,展開後,晾乾,噴以茚三酮的丙酮溶液(1→50),在90℃乾燥10分鐘,立即檢視,應只顯一個紫色斑點。乾燥失重 取本品,在105℃乾燥3小時,減失重量不得過0.2%。

熾灼殘渣

取該品1.0g,依法檢查,遺留殘渣不得過0.1%。鐵鹽 取本品1.0g,依法檢查(附錄Ⅷ G),與標準鐵溶液1.0ml製成的對照液比較,不得更深(0.001%)。

重金屬

取熾灼殘渣項下遺留的殘渣,依法檢查,含重金屬不得過百萬分之二十。

砷鹽

取該品2.0g,加水23ml溶解後,加鹽酸5ml,依法檢查(附錄Ⅷ J第一法),應符合規定(0.0001%)。

熱原

取該品加氯化鈉注射液製成每1ml中含40mg的溶液,依法檢查,劑量按家兔體重每1kg注射10ml,應符合規定(供注射用)。

含量測定

取該品約0.1g,精密稱定,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。

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,微生物發酵法是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,是需求增長最快的胺基酸品種之一,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胺基酸。

美國、法國、德國、日本等國家對蘇氨酸的合成、分離、套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占據全球市場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,該公司為擴大市場占有率,計畫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胺基酸產品(蛋、賴、蘇)的企業。

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,國外的四大胺基酸發酵企業Ajinomoto、Degussa、ADM、KyowaHakko,這四家企業年產蘇氨酸總計已接近6萬噸。

中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,主要用於種胺基酸輸液(胺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,使得胺基酸輸液產量達一億五千萬瓶,增長率超過15%)。

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。

常見胺基酸

主要生物化學物質種類

| 胺基酸 | 核酸 | 糖類 | 核苷糖 | 脂類 | 萜類 | 類胡蘿蔔素 | 四吡咯 | 輔因子 | 類固醇 | 類黃酮 | 生物鹼 | 聚酮 | 配糖類

常見胺基酸

脂肪族: 纈氨酸 Val | 異亮氨酸 Ile | 亮氨酸 Leu | 蛋氨酸 Met | 丙氨酸 Ala | 脯氨酸 Pro | 甘氨酸 Gly
芳香族: 苯丙氨酸 Phe | 酪氨酸 Tyr | 色氨酸 Trp | 組氨酸 His | 吡咯賴氨酸 Pyl
極性不帶電: 天冬醯胺 Asn | 谷氨醯胺 Gln | 絲氨酸 Ser | 蘇氨酸 Thr
帶正電: 賴氨酸 Lys | 精氨酸 Arg | 組氨酸 His
帶負電: 天冬氨酸 Asp | 谷氨酸 Glu | 半胱氨酸 Cys | 酪氨酸 Tyr | 硒半胱氨酸 Sec

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