氨基酸工业的历史和未来

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氨基酸（amino acids）广义上是指既含有一个碱性氨基又含有一个酸性羧基的有机化合物，是指构成蛋白质的结构单位。在生物界中，构成天然蛋白质的氨基酸具有其特定的结构特点，即其氨基直接连接在α-碳原子上，这种氨基酸被称为α-氨基酸。在自然界中共有300多种氨基酸，其中α-氨基酸21种。α-氨基酸是肽和蛋白质的构件分子，也是构成生命大厦的基本砖石之一。
    除甘氨酸外，其它蛋白质氨基酸的α－碳原子均为不对称碳原子（即与α－碳原子键合的四个取代基各不相同），因此氨基酸可以有立体异构体，即可以有不同的构型（D－型与L－型两种构型）。
   一、 氨基酸工业的历史
1.世界上最早从事氨基酸工业化生产的是日本味之素公司的创造人菊地重雄。菊地20世纪40年代初在实验室中偶然发现：在海带浸泡液中可提取出一种白色针状结晶物。该物质具有强烈鲜味，分析结果表明它是谷氨酸的一种钠盐。菊地重雄最后终于找到一种工业化生产味之素的新途径即利用小麦粉加工淀粉后剩下的 “面筋”为原料，首先用盐酸将其水解得到谷氨酸，然后加入纯碱中和即可得到食品级的谷氨酸钠。谷氨酸是世界上第一个工业化生产的氨基酸单一产品。
2.此后，科学家利用蛋白质水解法可将羽毛、人发、猪血等原料水解成为氨基酸，但这些氨基酸多为“DL混合型氨基酸”其拆分十分困难。
3.在60年代确立的工业微生物发酵法使氨基酸工业开始起飞。此后许多种常用氨基酸品种（其中包括：谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸等等）均可利用微生物发酵法生产，从而使其产量大增，成本大为下降。

    二、氨基酸工业的未来趋势
     1．饲料用氨基酸
研究人员在90年代中发现，在猪饲料中添加少量L色氨酸可提高猪的瘦肉率，减少脂肪层体积以及使猪肉味道更鲜美。可以预测，色氨酸将成为继蛋氨酸、赖氨酸和苏氨酸之后的第4大饲料用氨基酸，其市场前景十分广阔。
     2．药用氨基酸
     氨基酸的药用主要以大输液为主，其它产品为辅。大输液所用氨基酸原料共有24种之多，它们基本上为左旋结晶氨基酸，对质量要求特别高。
     1999年末全国药用氨基酸总产量已超过4000吨，大输液所需的结晶氨基酸国产化率已达93％，某些以前的紧缺氨基酸品种（如L异亮氨酸、L苏氨酸等等）不仅可满足国内医药工业需求，还有部分产品可供出口。
     3．食品用氨基酸
     食品用氨基酸主要分为两大类即1．鲜味剂（味精——谷氨酸钠）和2.甜味剂（天冬甜肽——阿斯巴甜）。天冬甜肽（又名“阿斯巴甜”）为美国Searle公司于30年前开发上市的一个新型低热量营养性甜味剂，其口感近似于白糖，但甜度为后者的25-30倍，热量则不到白糖的1／160。天冬甜肽的主要原料为天冬氨酸与苯丙氨酸，故阿斯巴甜的畅销无疑会推动这2种氨基酸的产量不断攀升。
     4．氨基酸产品工业新用途
     聚合氨基酸系列产品已在“绿色化学产品”中崭露头角。迄今为止已开发成功的聚合氨基酸有味之素株式会社的“γ聚谷氨酸”（利用纳豆菌为工业微生物对谷氨酸进行聚合化）。据日本科学家介绍，“γ聚谷氨酸”是一种出色的绿色塑料，可广泛用于从食品包装到一次性餐具（加快餐饭盒）和其它各种工业用途，它在自然界中可迅速降解，不会造成环境污染。“聚赖氨酸”（ε-PL）则是一种出色的食品保鲜剂，可广泛用于肉类、家禽、海产品到面包、饼干和各种谷类食品的保鲜。ε-PL对人体无毒无害，它在肠道中可自动解聚成为赖氨酸（有一定营养作用），故ε-PL属于一种新颖营养性食品保鲜剂。
     美国则开发出“聚精氨酸”（PAA）。聚精氨酸可用于生产用量极大的农用保湿地膜以及作为洗涤剂、废水处理剂等工业用途。据悉德国拜耳公司已达成年产200O吨级PAA实验工厂，产品主要为PAA高吸水性树脂。由于PAA具有生物降解性，绝不像丙烯酸树脂那样造成严重环境污染。
     氨基酸的又一新用途是作为“螯合剂”。近几年所开发的低分子聚合氨基酸如ALDA、GLDA和EDDS（它们均以谷氨酸、天冬氨酸等为基本原料）可广泛用于洗洁精、显影药水和其它各种工业用途。它们共同特点是，在自然环境中可自动降解，无公害，其市场前景十分广阔。
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水溶肥料原料氨基酸比较与选择 市场上农用氨基酸很多，质量差异很大，如何比较、选择好的水溶肥料原料氨基酸？
1.含量：由于氨基酸的检测设备昂贵，我国很多省份只有一两个单位可以检测，检测费用2000多元，一般用户购买后不会去检测。造成一些供应商以次充好，就是赌你不去检测，最后损失的是购买者。所以应该选择能提供含量保证的公司购买。
2.氨基酸的来源：氨基酸的生产工艺分三种a．化学合成;；b.微生物发酵法； c．废蛋白质原料酸水解法生产复合氨基酸。例如人发、猪毛、羽毛、废蚕丝，猪血等等均可用此法转化成为复合氨基酸。对于水溶肥料原料来说，微生物发酵法生产的氨基酸效果最好。
上个世纪60年代，有一个叫典子的日本姑娘，她天生没有双臂，可是她用双脚学会了写字、做饭、穿衣，而且还学会了游泳，完全做到了生活自理。她的事迹感动了许许多多的人，人们在关心典子的同时也不禁会问：典子的父母都是健康的正常人，为什么典子会天生没有双臂呢？与不幸的典子一样来到这个世界的残疾婴儿在全世界有好几万。后来发现，之所以会发生这样的悲剧只因为她的母亲服用了一种叫“反应停”的药物。反应停里的一种手性分子具有治疗作用，可以减轻孕妇的早期妊娠反应，但是它的对映体却使用药的母亲生下了残疾的孩子。
组成地球生命体的几乎都是左旋氨基酸，而没有右旋氨基酸！
已经发现的氨基酸有20多种，除了最简单的甘氨酸以外，其它氨基酸都有另一种手性对映体！除了少数动物或昆虫的特定器官内含有少量的右旋氨基酸之外，组成地球生命体的几乎都是左旋氨基酸，而没有右旋氨基酸！因为人是由左旋氨基酸组成的生命体，它不能很好地代谢右旋分子，所以食用含有右旋分子的药物就会成为负担，甚至造成对生命体的损害。这也是典子的悲剧发生的原因。正是有了这个教训，现在的药物在研制成功后，都要经过严格的生物活性和毒性试验，以避免其中所含的另一种手性分子对人体的危害。
生物发酵法生产的氨基酸除甘氨酸外均是左旋氨基酸，植物的利用率高。且生物发酵法生产过程中会产生大量生物活性物质，可以刺激植物的生长，增产增收。所以选择氨基酸时应考虑的第二个因素就是生产工艺。
3.杂质含量：尤其是氯离子含量，有的氨基酸产品中氯离子含量高达10%左右，长期施用，会造成土壤的酸化、板结，严重影响植株的根系发育，对忌氯作物更是危害极大。
广州康氏肥料制造有限公司提供的生化氨基酸技术指标： 游离氨基酸含量≥135g/L 氮≥4% 氯离子≤0.6% 铁≥120mg/L 锰≥17mg/L  锌≥8mg/L  硼≥7mg/L  钙≥860mg/L 镁≥810mg/L水不溶物≤5g/L  PH5-7。是水溶肥料原料氨基酸的较好选择之一。
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