氨基酸工業(yè)的歷史和未來(lái)

氨基酸（amino acids）廣義上是指既含有一個(gè)堿性氨基又含有一個(gè)酸性羧基的有機(jī)化合物，是指構(gòu)成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位。在生物界中，構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸具有其特定的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即其氨基直接連接在α-碳原子上，這種氨基酸被稱(chēng)為α-氨基酸。在自然界中共有300多種氨基酸，其中α-氨基酸21種。α-氨基酸是肽和蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子，也是構(gòu)成生命大廈的基本磚石之一。
    除甘氨酸外，其它蛋白質(zhì)氨基酸的α－碳原子均為不對(duì)稱(chēng)碳原子（即與α－碳原子鍵合的四個(gè)取代基各不相同），因此氨基酸可以有立體異構(gòu)體，即可以有不同的構(gòu)型（D－型與L－型兩種構(gòu)型）。
   一、 氨基酸工業(yè)的歷史
1.世界上最早從事氨基酸工業(yè)化生產(chǎn)的是日本味之素公司的創(chuàng)造人菊地重雄。菊地20世紀(jì)40年代初在實(shí)驗(yàn)室中偶然發(fā)現(xiàn)：在海帶浸泡液中可提取出一種白色針狀結(jié)晶物。該物質(zhì)具有強(qiáng)烈鮮味，分析結(jié)果表明它是谷氨酸的一種鈉鹽。菊地重雄最后終于找到一種工業(yè)化生產(chǎn)味之素的新途徑即利用小麥粉加工淀粉后剩下的 “面筋”為原料，首先用鹽酸將其水解得到谷氨酸，然后加入純堿中和即可得到食品級(jí)的谷氨酸鈉。谷氨酸是世界上第一個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)的氨基酸單一產(chǎn)品。
2.此后，科學(xué)家利用蛋白質(zhì)水解法可將羽毛、人發(fā)、豬血等原料水解成為氨基酸，但這些氨基酸多為“DL混合型氨基酸”其拆分十分困難。
3.在60年代確立的工業(yè)微生物發(fā)酵法使氨基酸工業(yè)開(kāi)始起飛。此后許多種常用氨基酸品種（其中包括：谷氨酸、賴(lài)氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸等等）均可利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)，從而使其產(chǎn)量大增，成本大為下降。

    二、氨基酸工業(yè)的未來(lái)趨勢(shì)
     1．飼料用氨基酸
研究人員在90年代中發(fā)現(xiàn)，在豬飼料中添加少量L色氨酸可提高豬的瘦肉率，減少脂肪層體積以及使豬肉味道更鮮美�？梢灶A(yù)測(cè)，色氨酸將成為繼蛋氨酸、賴(lài)氨酸和蘇氨酸之后的第4大飼料用氨基酸，其市場(chǎng)前景十分廣闊。
     2．藥用氨基酸
     氨基酸的藥用主要以大輸液為主，其它產(chǎn)品為輔。大輸液所用氨基酸原料共有24種之多，它們基本上為左旋結(jié)晶氨基酸，對(duì)質(zhì)量要求特別高。
     1999年末全國(guó)藥用氨基酸總產(chǎn)量已超過(guò)4000噸，大輸液所需的結(jié)晶氨基酸國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)93％，某些以前的緊缺氨基酸品種（如L異亮氨酸、L蘇氨酸等等）不僅可滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)醫(yī)藥工業(yè)需求，還有部分產(chǎn)品可供出口。
     3．食品用氨基酸
     食品用氨基酸主要分為兩大類(lèi)即1．鮮味劑（味精——谷氨酸鈉）和2.甜味劑（天冬甜肽——阿斯巴甜）。天冬甜肽（又名“阿斯巴甜”）為美國(guó)Searle公司于30年前開(kāi)發(fā)上市的一個(gè)新型低熱量營(yíng)養(yǎng)性甜味劑，其口感近似于白糖，但甜度為后者的25-30倍，熱量則不到白糖的1／160。天冬甜肽的主要原料為天冬氨酸與苯丙氨酸，故阿斯巴甜的暢銷(xiāo)無(wú)疑會(huì)推動(dòng)這2種氨基酸的產(chǎn)量不斷攀升。
     4．氨基酸產(chǎn)品工業(yè)新用途
     聚合氨基酸系列產(chǎn)品已在“綠色化學(xué)產(chǎn)品”中嶄露頭角。迄今為止已開(kāi)發(fā)成功的聚合氨基酸有味之素株式會(huì)社的“γ聚谷氨酸”（利用納豆菌為工業(yè)微生物對(duì)谷氨酸進(jìn)行聚合化）。據(jù)日本科學(xué)家介紹，“γ聚谷氨酸”是一種出色的綠色塑料，可廣泛用于從食品包裝到一次性餐具（加快餐飯盒）和其它各種工業(yè)用途，它在自然界中可迅速降解，不會(huì)造成環(huán)境污染�！熬圪�(lài)氨酸”（ε-PL）則是一種出色的食品保鮮劑，可廣泛用于肉類(lèi)、家禽、海產(chǎn)品到面包、餅干和各種谷類(lèi)食品的保鮮。ε-PL對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，它在腸道中可自動(dòng)解聚成為賴(lài)氨酸（有一定營(yíng)養(yǎng)作用），故ε-PL屬于一種新穎營(yíng)養(yǎng)性食品保鮮劑。
     美國(guó)則開(kāi)發(fā)出“聚精氨酸”（PAA）。聚精氨酸可用于生產(chǎn)用量極大的農(nóng)用保濕地膜以及作為洗滌劑、廢水處理劑等工業(yè)用途。據(jù)悉德國(guó)拜耳公司已達(dá)成年產(chǎn)200O噸級(jí)PAA實(shí)驗(yàn)工廠，產(chǎn)品主要為PAA高吸水性樹(shù)脂。由于PAA具有生物降解性，絕不像丙烯酸樹(shù)脂那樣造成嚴(yán)重環(huán)境污染。
     氨基酸的又一新用途是作為“螯合劑”。近幾年所開(kāi)發(fā)的低分子聚合氨基酸如ALDA、GLDA和EDDS（它們均以谷氨酸、天冬氨酸等為基本原料）可廣泛用于洗潔精、顯影藥水和其它各種工業(yè)用途。它們共同特點(diǎn)是，在自然環(huán)境中可自動(dòng)降解，無(wú)公害，其市場(chǎng)前景十分廣闊。
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