L-天冬氨酸的生产与质量控制

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(一）L-天冬氦酸概述
L-天冬会酸 （L-aspartic aoid， L-Asp)，是天然存在的一种氨基酸，也称丁氨二酸、L-天冬酸、L-门冬氨酸或L-瓴基琥珀酸。其化学性质稳定，为白色晶体或结晶粉末，有微酸味道；25°C微溶于水 (0.5%)，可溶于沸水，易溶于稀酸和 NaOH 溶液，不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，270℃发生分解，pI 为 2.77，比旋光度与溶解溶剂有关；在酸性和水溶液中为右旋，碱性溶液中为左旋。【α】25D=十5.05°（c=0.5~2.0g/ml, H2O)。



图 2-1-1 L-Asp 的化学结构

L-Asp 是氨基酸输液的重要组成部分。L-天冬叙酸钾和工-天冬氨酸镁是钾、镁的有效补充剂，可用于心脏病的治疗，也可作为肝功能促进剂和氨解毒剂，对洋地黄等强心苷类中毒引起的心律失常也有较好的治疗作用，并可解除恶心、呕吐等中毒症状，还可用于维生素Bs及抗肿瘤药物的合成。
(二）L-天冬氨酸的化学合成法
化学合成法是以马来酸或富马酸及其酯为原料，在加压条件下用氨处理，然后进行水解得到外消旋的天冬氨酸，反应得到的外消旋天冬氨酸由于没有较好的拆分方法，给L-ASP的分离与纯化带来了不便，故应用较少。氮基酸常用化学合成方法有斯瑞克合成法——醛的氨氰化法、赫尔-乌尔哈-泽林斯基α-溴化法、丙二酸酯法、盖布瑞尔法等，其合成原理如图



图2-1-2 氨基酸合成原理

天冬氨酸还可通过以下的化学合成法进行合成，需要原料有顺丁烯二酸酥 （49g，0.422mol)、苄胺 (107g，1mol)、冰醋酸、钯-炭催化剂（含 30%氣化钯)、丙酮以及刚果红试纸等，其合成技术路线如图 2-1-3所示



图 2-1-3  L-Asp合成技术路线

L-Asp 合成步骤（实验室规模）如下：
①在 500mL 三口瓶中，加人 49g 顺丁烯二酸酐与 150mL 水沸腾回流 30min
②冷却条件下慢慢加人 107g 苄胺并继续回流 1h，冷却后加人丙酮使沉淀完全，产物N-苄基-天冬氨酸苄胺盐（I）在乙醇中重结晶。
③ 50g I溶于 60mL 15% NaOH 溶液，以乙醚反复萃取苄胺多次后，碱性溶液用盐酸酸化至刚果红试纸呈酸性反应，冷却后分离出白色结晶 N-芐基-天冬氨酸(II)。
①将5g I悬浮于 110mL 冰醋酸及钯-炭催化剂（含30％氯化钯）0.3g（钯-炭催化剂加人时不能掉在瓶外，否则容易引起着火）中，在60°C下低压催化氢化 3h（必须在升温之前用氢气将瓶内空气置换 3次)。反应物冷却后过滤
⑤ 滤渣以冷甲酸洗涤，合并滤液及洗涤液，蒸去溶剂得到L-Asp。烘干后称重，计算产率，测其熔点。天冬氨酸为无色单斜校柱形结晶，熔点为 278~280°C。
三）工-天冬氮酸的质量控制
1.天冬氨酸酶酶活力的测定
称取 6g 固定化的大肠杆菌菌体装人恒温的固定化生物反应器（615cm× 30cm）中，底物延胡索酸钱（含 1mmol/L MgCle, pH19. 0) 以 1.0mol/L 恒速流过固定化细胞柱，空速(sV，指在连续流动的反应器中单位时间内通过单位天冬氨酸酶床层的延胡索酸量）=0.87h-1，流出液于 240nm 处测定延胡索酸含量并计算天冬氨酸酶酶活力和转化率。固定化酶的半衰期通过酶活力的衰变速度和工作时间的指数关系确定。
2.L-Asp 质量分析
L-Asp 质量分析方法和标准参照国家行业标准 QB/工 1118-1991。含量（99.5%）采用高氯酸滴定测定，比旋光度（24.5°～26.5°） 采取旋光仪测定，硫酸根（≤200mg/L）采取比浊法测定，铁盐（≤10mg/L）采取比色法测定，氯离子（≤200mg/L）采用比浊法测定，铵盐采用比色法测定，延胡索酸采用分光光度法测定。I-AsD 质量检测分析结果记人表2-1-3中。