氨基酸分离提纯的主要方法及其应用

氨基酸分离提纯的主要及其应用 姓名：陈福全，学号：1042032112 关键字：氨基酸 分离 提纯 应用 氨基酸是蛋白质组成的基本单元，氨基酸在国民经济尤其是医药方面尤为重要，分离提纯氨基酸的技术就成了医药领域重要的技术。氨基酸的分离提纯方法主要有沉淀法、离子交换法、萃取法、电渗析等。其中，最常用的是离子交换法，最古老的是沉淀法。 主要的提纯方法： 离子交换法，根据氨基酸是两性电解质这一特征,以及目的氨基酸与杂质氨基酸pK、pI值的差异,利用离子交换树脂对各种氨基酸吸附能力的不同对氨基酸进行分离纯化。离子交换法的分离步骤主要包括树脂的处理、装柱、平衡、加样、洗脱等步骤。离子交换法的示意图： 离子交换法应用广泛，如味精厂采用强酸性阳离子交换树脂对L-谷氨酸阳离子进行选择性吸附,使发酵液中影响L-谷氨酸晶的杂质得以分离，日本味之素公司采用逆流多级交换,大大减少了树脂用量和洗涤树脂用水量；732阳离子交换树脂可用来分离纯化L-苯丙氨酸；分离纯化L - 谷氨酰胺基本上都采用阴阳双柱离子交换法；将胱氨酸发酵液通过732阳离子交换柱分离出精氨酸、组氨酸和赖氨酸；采用离子交换热参数泵从水解液和制革废水中浓缩分离氨基酸；采用Diaion SK1B 强酸性阳离子交换树脂从发酵液中吸附L-赖氨酸，等等的方法。离子交换法也有自身的局限性，由于离子交换法是利用氨基酸等电点的不同，所以当两个或者多个氨基酸的等电点相近时，便无法分离，另外，氨基酸在树脂当中扩散速度较快，就料液的流速也相对较慢，这样自然造成了分离的缓慢，离子交换本身的生产原理也决定了反应难以连续还进行，这给工厂自动化生产带来影响，难以大规模地推广。 沉淀法，沉淀法是历史最悠久的分离纯化方法，目前仍在工业上发挥着重大的作用。氨基酸工业中常用沉淀法有等电点沉淀法，特殊试剂沉淀法和有机溶剂沉淀法。沉淀法原理是根据某些氨基酸可以与某些有机或者无机化合物结合而形成沉淀，可以利用这种性质向溶液中加入特定的沉淀剂，使目标氨基酸沉淀，与其他氨基酸分离，在分离后再将氨基酸与沉淀剂分离即可。 现在较为成熟的分离方法有精氨酸与苯甲醛在低温条件下，缩合成溶解度小的苯亚甲基精氨酸，从而析出沉淀，析出的沉淀用盐酸处理即可分离得到目标氨基酸精氨酸的盐酸盐；亮氨酸与邻-二甲苯-4-磺酸反应，可生成亮氨酸的磺酸盐。沉淀法的优点是方法简单，选择性强，但是缺点同样明显，沉淀剂回收困难，造成废液排放污染加剧。 萃取法，萃取法主要包括反应萃取法、溶剂萃取法、反向微胶团萃取、液膜萃取法等。其中，反应萃取法是选择适当的萃取剂，使萃取剂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物质，从而使氨基酸从水相进入有机相，进而分离氨基酸。溶剂萃取法，由于氨基酸是离子型化合物，氨基酸在物理萃取时难以高效提取的，因此常用化学发来萃取氨基酸。反向微胶团萃取的原理相对复杂，面活性剂自发形成的纳米级的一种聚体，它的极性尾在外与非极性的有机溶剂接触，而极性头则排列在内形成极性核，极性核溶于水后就形成了特殊的“水池”，当含有氨基酸的水溶液与含反相微胶团的有机溶剂相混合时，氨基酸以带电离子状态进入反相微胶团的“水池”内或微胶团球粒的界面分子膜层内而被分离。液膜萃取是将第三者液体辗成膜状，利用液膜的选择透过性，从而使目标产物透过半透膜进行分离，这是一种新型的氨基酸分离法，常用于乳酸液泡膜分离L-苯丙氨酸、精氨酸等氨基酸。 电透析，由于氨基酸拥有不同的等电点，故可以通过控制溶液的PH值，使氨基酸带有正负电荷，即当PH大于等电点时，带有负电荷，将氨基酸放置在电场中，会带上负电，并且移向正极，相反，PH值小于等电点时，则带上正电荷，氨基酸向负极移动。电透析主要有毛细电透析等方法，通过这种方法可以高效而精确地分离氨基酸。 氨基酸的提纯目前已广泛应用于医药、食品、化妆品、农业、畜牧业、制革、纤维、冶金等方面。目前来看常用的氨基酸分离技术局限于离子交换法等传统方法，但是膜分离、液膜方向精制氨基酸的研究还是备受关注的。 参考文献： [1]刘艳梅，周美华，氨基酸的分离与提纯，浙江化工，2004，07期，014-018 [2] 武彩莲，郭长江，离子交换法与氨基酸的分离纯化，氨基酸与生物资源，2005，04期，50-53 [3] 翁连进，王士斌，蔡晓，混合氨基酸的分离技术，化工进展，2000，02期，51-55 [4]欧阳平凯，汪群慧，电渗析及等电聚焦技术在氨基酸分离与纯化中的应用，化工进展，1991，02期，31-35 [5] 韩国防， 安原初， 韩虹， 皮运清， 尚雪岭，毛发水解氨基酸的分离与综合应用，化学世界，2000，09期，496-500 [6]刘红,潘红春， 液膜萃取技术在生物领域的应用研究进展，膜科学与技术 ，1998，03期，10-14 [7]李秀芬,陶丽佳,李溯,陈坚，反萃取条件对支撑液膜法提取有机酸的影响， 食品与生物技术学报 ，2010，01期，90-93