Question

脯氨酸的作用与用途

Answer 1

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。 根据伊利诺斯大学一项最新的研究 ，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（enamel prism），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《PLoS Biology》的在线版本上。这项研究的负责人生物学教授Tom Diekwisch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（antifreeze proteins），淀粉样蛋白，朊蛋白（prion protein）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GB 2760-86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H2SO4 80ml，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/ml 10% 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KBH4 53.9g，约1h加完，室温再反应1h，保温50℃反应3h。冷却至0℃，加入6mol/L HCl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H2SO4 8.1L，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4.3kg KBH4，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7L 1.5mol/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2-4 cupfuls，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29 CFR 1910.133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29CFR 1910.134或欧洲标准EN 149。请务必使用一个NIOSH或欧洲标准EN 149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。
abc