L-赖氨酸是人体八大必需氨基酸之一,不仅能促进人体发育、增强免疫功能,还能提高中枢神经组织的功能。它是一种用于治疗颅脑外伤、慢性脑组织缺血及缺氧性疾病的脑保护剂。
化学性质L-赖氨酸为白色结晶或结晶性粉末状物质,无臭且味甜。由于纯品易吸潮结块,在分离纯化和应用时常将其制成盐酸盐形式。在相对湿度低于60%的情况下,该物质较为稳定;超过60%,则容易吸潮结块形成二水合物。L-赖氨酸可溶于水(35℃时达40%),几乎不溶于乙醇和乙醚。与还原糖共热会分解并产生诱人口感的面包香味,其熔点为263-264℃,等电点10.56,[α]25D+13.5°(H2O)和[α]25D+26.0 (5mol/L HCl)。L-赖氨酸是人体必需氨基酸之一,被誉为“第一缺乏氨基酸”,在维持氨平衡中发挥重要作用。儿童发育期、患病恢复期及妊娠授乳期对赖氨酸的需求量更高。
用途L-赖氨酸及其衍生物与复方制剂常作为氨基酸类药物使用,可促进儿童生长发育、增进食欲和胃酸分泌,适用于儿童病后恢复及妊娠授乳期。此外,还有多种含L-赖氨酸的药品,如L-赖氨酸醋酸盐、注射用赖氨酸匹林、赖氨酸片剂、赖氨酸咀嚼片、赖氨酸干糖浆(针对小儿)、赖氨酸-B12咀嚼片及颗粒(适用于小儿)和赖氨酸-B12合剂等。虽然L-赖氨酸无明显毒副作用,但高血氯、酸中毒或肾功能不全者应慎用。
生产方法工业化生产L-赖氨酸主要采用微生物直接发酵法,天冬氨酸激酶是关键酶,受赖氨酸和苏氨酸的协调反馈抑制。使用的菌种几乎都是谷氨酸棒杆菌,该菌为高丝氨酸营养缺陷型变异株,缺乏高丝氨酸脱氢酶。由于天冬氨酸激酶不受单一氨基酸抑制,通过高丝氨酸缺陷型变异株限制苏氨酸产生,解除其反馈抑制,从而提高L-赖氨酸产量。
具体步骤如下:
发酵液处理:将得到的发酵液加热至80℃搅拌10分钟后冷却至40℃。取样测含酸量并调节pH值为4-5,沉淀2小时后引入732-NH4+树脂柱。
吸附与洗脱:当发酵液含酸量达2.5%时,使树脂体积与发酵液体积之比为1:3。上柱流速控制在1000 ml/min,pH值逐渐下降到6-5.5,含酸量降至0.5%时表示树脂饱和。一般吸附2-3次。
洗涤:饱和树脂用无盐水洗除菌体和杂质,直至流出液澄清。再用2.5 mol/L的氨水解吸,流速为700-800 ml/min。从pH 8开始收集,约为树脂体积的1.5-2倍。当洗脱液pH达13-14时停止收集。
结晶与精制:加热洗脱液体以去除氨气,薄膜真空浓缩至21°Be,冷却后加入浓HCl调节pH值为4.9静置3天结晶。过滤取结晶,在60℃干燥得到粗品。母液浓缩回收。
通过上述过程可获得较为纯净的L-赖氨酸盐酸盐粗制品,收率约为50%。