纈氨酸生物技術
2018-06-27
纈氨酸生物項目介紹
一、概述纈氨酸的理化性質：
| 名 稱 | L-纈氨酸 L-Valine |
| 化學名 | L-α-氨基異戊酸 |
| 別 名 | L-2-氨基-2-甲基丁酸 |
| 分子式 | C5H11NO2 |
| 相對分子質量 | 117.15 |
| 熔 點 | 315℃（分解） |
| 比旋光度 | [a]D20=26.5-29 |
| 解離常數 | pKCOOH=2.32，pKNH3+＝9.62 PI＝5% |
| 呈味性 | 微苦 |
| 結晶形狀 | 白色結晶或結晶粉末 |
| 溶解性 | 易溶于水，幾乎不溶于冷乙醇和醚 |
二、纈氨酸的應用
纈氨酸是生命有機體的重要組成部分，在生命體內物質代謝調控和信息傳遞等許多方面扮演著重要角色。纈氨酸屬于人體八種必需氨基酸（賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、精氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和纈氨酸）之一，也是三種支鏈氨基酸（亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸）之一，其應用范圍非常廣闊，在人體營養添加劑、飼料添加劑、調味品、醫藥、農藥和保健品等方面都有著廣泛的應用。
1、在醫藥上的應用
纈氨酸對肌肉蛋白合成和分解具有極大的耐受性，是制造復合氨基酸輸液和氨基酸注射液的原料。作為臨床藥物，纈氨酸應用廣泛：由于腦內兒茶酚胺的合成障礙及假神經遞質形成，以致干擾神經細胞正常功能，造成的肝昏迷由胃腸道疾病引起的消化和吸收功能障礙引起的蛋白質缺乏感染、燒傷及嚴重創傷所導致的蛋白質損傷由各種疾病引起的低蛋白血癥、糾正蛋白質營養缺乏以及改善手術前后最終營養狀態非終末期腎功能衰竭病人，負氮平衡患者和改善透析病人營養狀態適用于嚴重嘔吐、妊娠反應和精神失?；蚧杳誀顟B下不能攝食者。纈氨酸是合成環袍菌素的原料。纈氨霉素作為一種環抱菌素，屬于環肽類化合物，其與鉀離子配位可形成的對稱構象，且被認為是生物體內鉀離子穿過生物膜的載體，在生物體的生命活動中起著重要的作用。纈氨酸還是合成一種治療高血壓特效藥一纈沙坦的原料。近幾年來，纈氨酸作為氨基酸原料藥中用量最大的品種之一，具有非常廣闊的市場前景。
2、在食品上的應用
纈氨酸在食品工業上可用作食品添加劑、營養增補液及風味劑等。米制糕餅中添加纈氨酸 (1g/kg)，產品有芝麻香，用于面包亦能改善風味。氨基酸埃絲肽可用作美容食品，能有效改善現代女性睡眠不足，解除疲勞，增強食欲，增強皮膚彈性、張力、光澤、柔性，改善皮膚粗糙，增強精力、活力，改善腰痛、肌肉痛、緩和應激等效果。老年人服用二個月，還能使血清白蛋白值上升，營養改善，肝功能提高，減少皮膚角質剝離，預防皮膚干燥，促進皮膚的膠原蛋白或角質蛋白等的合成，提高整體免疫能力。纈氨酸也可用作氨基酸能量飲料與運動員飲料，有形成肌肉、強化肝功能、減輕肌肉疲勞等作用，運動員在激烈運動中肌肉蛋白質會被分解，運動前飲用可抑制肌肉中蛋白質的分解。由纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸組成的支鏈氨基酸（BCAA）對任何運動項目來說都是最重要和最有效的營養補劑。日本麒麟公司、日本資生堂公司及日本契利公司利用纈氨酸開發清涼飲料，日本明治制果公司和日本森永公司開發“蜂皇漿果凍”果凍飲料。隨著其研究的不斷深入，應用范圍也將進一步擴大。
3、在飼料上的應用
在飼料工業中，L-纈氨酸可用于飼料添加劑，在促進乳腺組織發育、改善泌乳功能、調節糖代謝和提升免疫力等方面有重要作用。L-纈氨酸用于豬飼料中，對母豬乳腺組織分泌乳汁有重要的促進作用，將其用于雛雞飼料中，可提高雛雞對雞新城疫病毒的免疫能力。目前在飼料添加劑市場量上用量最大的氨基酸為L-賴氨酸、L-蘇氨酸、L-蛋氨酸、L-色氨酸全球僅飼料用量就有幾十萬噸，L-纈氨酸現在主要用于食品、保健品、醫藥等各個領域，但最新研究表明豬禽日糧中已經確定的限制性氨基酸（LAA）有賴氨酸（Lys）、蘇氨酸（Thr）、蛋氨酸（Met）和色氨酸（Trp），纈氨酸（Val）將是豬和家禽日糧中的下一個限制性氨基酸。味之素（法國）公司（Ajinomoto Eurolysine SAS）的最新研究表明，飼料級纈氨酸為配制可以降低粗蛋白含量和提高氨基酸平衡的動物日糧提供了更多的機會。纈氨酸是色氨酸后豬飼料中的第5種限制性氨基酸，是色氨酸后肉雞飼料中的第4種限制性氨基酸，并且對于這些動物的最低需要量來說，纈氨酸似乎都是一種缺乏的營養物質。2008年農業部第1126號公告中批準纈氨酸可以作為飼料添加劑。
三、纈氨酸的工業生產
目前，水解提取法、化學合成法和微生物發酵法是 L-纈氨酸的工業生產的三種主要方法。
水解提取法采用酸堿水解和離子交換技術，從動物血粉、蠶蛹及毛發水解液中水解分離提取纈氨酸。水解提取法操作簡單，但生產成本高，環境污染嚴重，因此工業生產上較少采用此方法。
化學合成法主要以異丁醛為原料合成得 DL-纈氨酸，再拆分得 L-纈氨酸?；瘜W合成法操作復雜，反應條件多變，副產物多，生產成本也較高，因此目前工業生產上也已不常用。
微生物發酵法主要通過大量培養微生物，利用其代謝反應合成 L-纈氨酸。微生物發酵法雖然產物分離較困難，但原料易得、反應條件溫和、總體生產成本低，因此目前世界上 L-纈氨酸的工業化生產大都采用此方法。
四、市場狀況
纈氨酸目前已在生物醫藥、食品工業、飼料工業和化妝品等領域已被廣泛運用。目前國內纈氨酸的年消耗量超過6000噸，世界L-纈氨酸年需求量已達到2萬噸，且每年呈30%以上的快速成長，需求空間很大。隨著飼料添加劑的應用推廣，纈氨酸將呈現爆發式地增長。
本公司通過對纈氨酸生產菌種進行基因改造和代謝調控策略優化，目前纈氨酸發酵生產技術已取得較大突破，目前本公司纈氨酸生產水平產酸可達100g/L，轉化率約40%，本公司通過工藝路線調整和優化，根據不同等級纈氨酸產品設計特有的提取純化路線，醫藥和食品級纈氨酸提取收率可達85%，低含量飼料級纈氨酸提取收率可達99%。
