372-75-8 / L-瓜氨酸的制備

背景及概述^[1][2]

瓜氨酸是一種最初發(fā)現(xiàn)于西瓜汁，但不存在于蛋白質(zhì)中的L-α-氨基酸。是動(dòng)物體內(nèi)氨基酸代謝尿素循環(huán)的中間產(chǎn)物。 L-瓜氨酸（L-Citrulline）是一種非蛋白氨基酸，為無(wú)色柱狀結(jié)晶，能溶于水，不溶于甲醇和乙醇。瓜氨酸最初是從西瓜中提 取而來(lái)，所以命名為瓜氨酸。學(xué)名2-氯基-5-脲基戊酸或5-脲基鳥氨酸，從甲醇水溶液中得到的結(jié)晶為棱柱體。

易溶于水，不溶于甲醇、乙醇和乙醚。能被磷鎢酸從其濃溶液中沈淀出來(lái)，與濃堿溶液作用生成鳥氨酸、二氧化碳和氨。其銅鹽為藍(lán)色棱柱晶體，熔點(diǎn)257-258℃。其氫氧化物的熔點(diǎn)185℃(分解)，在水中[α]D22為+17.9°。存在于西瓜等瓜中。人體中，瓜氨酸是一種非蛋白質(zhì)氨基酸，不參與蛋白質(zhì)的合成，但具有肽鍵形成能力，過(guò)去認(rèn)為其只存在于鳥氨酸-尿素循環(huán)的中間產(chǎn)物。

在葫蘆科植物的種子中瓜氨酸以游離態(tài)存在，迄今為止，人們已經(jīng)成功地從西瓜等植物榨汁中分離得到了瓜氨酸，但其在現(xiàn)有腸外營(yíng)養(yǎng)液配方中暫時(shí)無(wú)法直接提供。很長(zhǎng)時(shí)間，大家對(duì)瓜氨酸的認(rèn)識(shí)停留在“垃圾”氨基酸上，但最近的大量研究表明，瓜氨酸與多種疾病存在密切聯(lián)系。

瓜氨酸主要是通過(guò)腸上皮細(xì)胞的谷氨酸-鳥氨酸途徑合成，從谷氨酰胺代謝而來(lái)。瓜氨酸為鳥氨酸循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物，不能被肝臟直接從門靜脈中攝取，使精氨酸不被肝臟代謝，瓜氨酸在此過(guò)程中雖不斷被產(chǎn)生和利用，某些情況下瓜氨酸雖可以被消耗，但相關(guān)實(shí)驗(yàn)亦證實(shí)其對(duì)血漿瓜氨酸水平并無(wú)顯著性影響，故此，一般認(rèn)為肝臟功能對(duì)血漿瓜氨酸水平幾乎無(wú)影響。

瓜氨酸的代謝主要經(jīng)腎臟的腎近曲小管的精氨琥珀酸合成酶及裂解酶作用下生成精氨酸，釋放入血，當(dāng)腎小球?yàn)V過(guò)率大于50ml/min 時(shí)，瓜氨酸可在體內(nèi)蓄積，而在老年患者中，可因其腎功能減退，血漿瓜氨酸水平升高，故對(duì)于老年患者的血漿瓜氨酸正常水平值可適當(dāng)放寬。

用途^[3]

L-瓜氨酸具有很多重要的生理功能如清除自由基、異體排斥效 應(yīng)指示劑、血管舒張作用、穩(wěn)定血壓以及診斷類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、抗氧化等；此外，它還有著非 常顯著的恢復(fù)精力和提高人體免疫力的作用。近年來(lái)L-瓜氨酸在食品、化妝品和藥物等領(lǐng)域 越來(lái)越來(lái)受到重視，具有廣泛的開發(fā)應(yīng)用前景。

提取[3]

一種利用反膠團(tuán)萃取體系分離純化L-瓜氨酸的方法，包括以下步驟：

1）將L-瓜氨酸發(fā)酵液離心去除雜質(zhì)，制得離心液；在0.2～0.8MPa壓力下，采用截留 分子量為800～1200Dal的超濾膜將離心液過(guò)濾，用鹽酸調(diào)濾出液的pH值為2.0～5.0，然后加 入無(wú)機(jī)鹽調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度為0.10～0.30mol/L，制得含有L-瓜氨酸的溶液；該步驟中離心可以去除菌體等雜質(zhì)，超濾膜過(guò)濾可除去色素、蛋白、多糖等大分子雜質(zhì)。

2）在20～30℃下，將表面活性劑加入到有機(jī)溶劑中，配制表面活性劑濃度為50～ 70mmol/L的溶液，混合均勻，制得反膠團(tuán)體系溶液；取去離子水、氫氧化鈉和無(wú)機(jī)鹽配制pH值為8.0～11.0、離子強(qiáng)度為1.0～2.0mol/L的 無(wú)機(jī)鹽水溶液，制得反萃取水相溶液；

3）將步驟（1）制得的含有L-瓜氨酸的溶液加入到步驟（2）制得的反膠團(tuán)體系溶液 中，反膠團(tuán)體系溶液體積與含有L-瓜氨酸的溶液的體積比為1:（1～10），振蕩5～15min混 合均勻，萃取操作溫度為15～30℃。在2000～3000r/min下離心3～6min進(jìn)行分相，取有 機(jī)相，制得含有L-瓜氨酸的反膠團(tuán)有機(jī)溶液；

該步驟萃取過(guò)程中L-瓜氨酸進(jìn)入到有機(jī)相溶液中的反膠團(tuán)內(nèi)部。

4）向步驟（3）制得的含有L-瓜氨酸的反膠團(tuán)溶液中加入步驟（2）制得的反萃取水 相溶液中，含有L-瓜氨酸的反膠團(tuán)溶液與反萃取水相溶液的體積比為（1～10）:1，振蕩5～ 30min混合均勻，萃取操作溫度為20～35℃，在2000～3000r/min下離心3～6min進(jìn)行分相， 制得含有L-瓜氨酸的水溶液；

該步驟萃取過(guò)程中L-瓜氨酸由有機(jī)相溶液中的反膠團(tuán)內(nèi)部進(jìn)入到水相溶液中。

5）將步驟（4）制得的L-瓜氨酸的水溶液在0.2～0.8MPa壓力下，經(jīng)截留分子量為300～ 400Dal的納米濾膜過(guò)濾，用鹽酸調(diào)節(jié)濾出液的pH值為5.9～6.0，冷卻至0～5℃結(jié)晶，離 心分離結(jié)晶，60℃下真空干燥，制得L-瓜氨酸。

該步驟通過(guò)納米濾膜將殘留的表面活性劑去除，制得的L-瓜氨酸為白色粉末狀產(chǎn)品。

主要參考資料

[1]有機(jī)化合物辭典

[2]戴芳萍,王箴,李倩.瓜氨酸與臨床相關(guān)疾病的研究進(jìn)展[J].沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,18(05):385-387+391.

[3] 董永勝.一種分離純化L-瓜氨酸的方法. CN201310099775.4，申請(qǐng)日20130326