２００９年第３期９月出版食品工程ＦＯＯＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ９Ｌ一苯丙氨酸的合成技术研究进展ＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆＯｒＬ—ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ李冰’（太原工业学院化学与化工系。太原０３０００８）ＬＩＢｉｎｇ＊（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｔａｉｙｕａｎ０３０００８，Ｃｈｉｎａ）摘要重点介绍了卜苯丙氨酸的应用及国内外Ｌ＿苯丙氨酸主要合成技术，讨论了各种合成方法的优缺点，针对我国生产企业的优势和存在的问题提出了建议，并对未来发展进行了展望。和苦味。卜苯丙氨酸的熔点为２８３℃一２８４℃（分解）。Ｌ＿苯丙氨酸的旋光度为一３５，水中的溶解度为２９．６９／Ｌ（２５℃），微溶于醇，不溶于乙醚。最早由ｓｃｈｕｌｚｅ于１８７９年从羽扇豆幼苗中发现和分离，后来Ｆｉｓｃｈｅｒ于２０世纪初从动物性蛋白质中成功分离得到。关键词卜苯丙氨酸；氨基酸；阿斯巴甜；发酵；化学合成；相转移催化；基因工程ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＬ－ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅ１卜苯丙氨酸的应用１．１ａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｒｅａｌｓｏａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｕｒＬ·苯丙氨酸在医药行业的应用Ｉ广—苯丙氨酸是人体自身所不能合成的且必需ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓｉｎｃｏｕｎｔｒｙ，ｔｈｅｓｕｇｇｅｓｔ－ｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅｈａｖｅｂｅｅｎｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．ｋｅｙｗｏｒｄｓＬ－ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ；ａｍｉｎｏ的八种氨基酸之一，他一直是临床医药氨基酸输液的重要成分。复合氨基酸输液国内近几年发展很快，已由单纯营养型发展到治疗型，用于肝、肺、脑、肾、婴儿生长不良，代血浆和癌症的辅助治疗等。１．２ａｃｉｄ；ａｓｐａｒｔａｍｅ；ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｃｈｅｍｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｅｒｃａｔａｌｙ－ｓｉｓ；ｇｅｎｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬ－苯丙氨酸在食品行业中的应用Ｌ一苯丙氨酸是人体所需八种必需的氨基酸之一。在人体代谢过程中具有重要作用。在医药、食品、化工等领域也有广泛的应用。苯丙氨酸的分子量为１６５．１９，化学结构式为：ＣＨｚＣＨＣＯＯＨ卜苯丙氨酸作为食品添加剂，广泛应用于功能性食品的氨基酸方面，补充了人体所需，同时与糖类起氨基一羧基反应，可改善烘烤食品香味。近几年更多地用来作为合成新型保健品甜味剂阿斯巴甜的重要原料，阿斯巴甜也称天冬甜素，国内称蛋白糖，是一种优良的低热量甜味剂。甜味与蔗糖相似，甜度为蔗糖的２００倍，由于他具备了安全、美味、高甜度三大优点，而成为当今风靡世界的最优秀的甜味剂，已成为目前国际市场上的主导甜味剂。每生产ｌｌＮＨ２苯丙氨酸的商品主要有Ｌ—苯丙氨酸、Ｄ—苯丙氨酸、ＤＬ一苯丙氨酸，其中Ｌ·苯丙氨酸最为重要。Ｌ—苯丙氨酸的化学名称为卜仅一氨基一１３—苯丙酸，英文名为Ｌ．一ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ，简称为Ｌ＿印ｈｅ。Ｌ＿＿ｐｈｅ为白色晶体或结晶性粉末固体，有特殊气味·李冰，女，１９６３年出生，２００３年毕业于太原工业学院化工工艺专业。工程师。收稿日期：２００８—０５—３１ｔ蛋白糖需消耗１．２ｔ卜苯丙氨酸，在国内有很大发展潜力。鉴于以上原因，研究卜苯丙氨酸的合成技术就成为十分必要的一项任务。我国曾报道使用阿斯巴甜的产品有：口香糖、饮料（健力宝）、冰淇淋、酸奶、陈皮等。可制成片剂或小包粉剂，直接用于餐饮代替方糖。万方数据 １０食品工程２００９年第３期２国内外Ｌ一苯丙氨酸的主要合成技术研究进展自１８７９年发现并从羽扇豆中分离得到苯丙氨酸后，苯丙氨酸的制备方法不断得到改进。卜苯丙氨酸可由天然蛋白质水解法、发酵法、酶法、化学合成法得到。目前工业化生产路线主要为发酵法和酶法。化学合成法应用也较广。２．１天然蛋白质水解法将脱脂大豆用盐水解，除去酸性氨基酸，用活性炭脱色吸附苯丙氨酸和酪氨酸，然后用溶剂将苯丙氨酸溶出，分离后即可得到卜苯丙氨酸。由于天然蛋白质中卜苯丙氨酸含量较低，加工该工艺比较复杂。分离提纯较困难，生产成本高，所以此法在国内外较少采用。２．２发酵法发酵法培养基有糖质的和非糖质的两种。由于使用的菌种及原料不同，最终发酵液中Ｐｈｅ的含量相差很大，要想获得苯丙氨酸的高效率，主要需选择高产菌株及合理调节代谢过程。发酵结果表明，在筛选过的菌种中，产氨黄杆菌ＡＴ３９４０糖质发酵最好，卜Ｐｈｅ含量可达４２．６ｇ，Ｌ。发酵法因原料便宜，可以大规模生产，被认为是最经济的方法。２．３酶法据报道能够由酶转化成Ｌ—Ｐｈｅ的原料有：Ｎ一乙酰一ＤＬ—苯丙氨酸、苯丙酮酸、Ｄ卜苯基乳酸、乙酰胺肉桂酸、ＤＬ＿卞基乙内酰脲（俗称海因）肉桂酸等。所采用的酶分别为：氨基酰化酶、氨基转移酶、苯丙氨酸脱氢酶、卞基乙内酰脲酶等。与发酵法相比，酶法具有产物浓度高，纯化步骤少，生产能力强等优点。不足之处是原料成本高，专家们认为苯甲醛一海因一苯丙酮酸一苯丙氨酸，或苯甲醛一肉桂酸一苯丙氨酸的路线是最具竞争力的方法。２．４化学合成法化学合成苯丙氨酸历来受到人们的关注。因为它可以利用更多的起始原料如苯甲醛、苯乙醛、氯卞、甘氨酸等，获得更高的生产效率。下面介绍几种具有代表性的方法。２．４．１氰氨法（Ｓｔｒｅｃｋｅｒ法）以苯乙醛为原料，经氰醇、氨基腈等合成苯丙氨酸，对氰醇的收率为７２％，该方法是合成氨基酸万 方数据９月出版的典型方法，步骤较简单，但要使用剧毒的氰化物，原料不易得到。且产生大量的含氰污水。难以处理，对设备和操作的要求较高。同时有害于操作人员的身体健康，对该路线而言降低成本的关键在于要有廉价的苯乙醛。２．４．２酰氨基丙二酸乙酯和酰氨基氰基乙酸乙酯法酰氨基丙二酸乙酯或酰氨基氰基乙酸乙酯与氯化苄进行缩合反应，所得的缩合体用酸或碱水解，脱除羧基后即得苯丙氨酸，总收率为（；０％一６８％。酰基可用甲酰基、乙酰基、苯甲酰基等，合成时无需分离中间产物，操作简单，但生产成本较高。２．４．３通过苯甲醛的缩合反应的方法苯甲醛与甘氨酸（酯）进行缩合反应，很早以来就用于ｐｈｅ的合成，这是典型的固一液相转移苄基化反应，首先将甘氨酸的羟基和氨基进行保护，生成苯亚甲氨基乙酸乙酯，利用ｄ一亚甲基的氢原子的活泼性，以三乙基苄基氯化铵（ＡＥＢＡＣ）为相转移催化剂进行烷基化反应。相转移烷基化反应具有反应条件温和，选择性好，操作简便和费用低廉的特点。该路线原料易得，无剧毒原料，无难以处理的三废问题，总收率达５４．４％。成都有机化学所邓润华等发现氯苄在微波作用下活性大大提高，仅用ｌｍｉｎ就完成苄基化反应，总收率提高到６２．５％。是一条很有前途的化学合成法。２．４．４不对称合成法不对称合成对氨基酸很有意义，因而受到普遍重视。在这方面有很多人曾作过大量研究。乙酰氨基肉桂酸在铑与双一（Ｎ一３，４－二氯苯甲酰１，４二苯基磷亚甲基）一吡咯络合物催化下，加氢生成Ｌ－—Ｎ一乙酰苯丙氨酸，在经水解即得到Ｌ一苯丙氨酸。收率在９０％以上。该方法也是合成氨基酸颇具前景的方法。只是催化剂价格昂贵，需要解决反应后催化剂的分离、回收和再生问题。２．４．５其他方法日本相模化学研究所的尾岛岩以苯基环乙烷为原料，与乙酰胺、ＣＯ、Ｈ：在钴催化下合成Ｐｈｅ，收率在９０％以上。是一种非常有前景的方法。只是同样也存在催化剂合成困难，回收利用相当麻烦的问题，目前还难以工业化。综合考虑原料的来源、价格、合成工艺条件实现的难易程度，各步反应生成副产物的多少、收率的高低以及对环境的影响程度等诸多因素，以上化学合成苯丙氨酸的方法中苯甲醛的缩合反应的方法２００９年第３期李冰：卜苯丙氨酸的合成技术研究进展９月出版应用最广，在此基础上加以改进来合成苯丙氨酸，再经过拆分得到Ｌ－苯丙氨酸。２．５使用酵母菌生产Ｌ一苯丙氨酸淮海工学院黄炜等从天然环境中分离到一株具有较高苯丙氨酸氨解酶（ＰＡＬ）活性的菌株，以此为出发菌株进行ＵＶ和ＥＭＳ诱变处理，所得菌株较原菌株酶活力有较大提高，且该菌在中试中生长良好，累计产量达５８．０ｇ／Ｌ。大庆高新技术产业开发区邢军筛选得到一种黏红酵母，该黏红酵母生产Ｌ一苯丙氨酸解氨酶最佳发酵条件为：起始ｐＨ＝５３，接种量１０％（体积分数），温度２８℃，发酵周期２０ｈ，终点ｐＨ＝８．０。２．６使用杆菌生产Ｌ－苯丙氨酸复旦大学微生物学系范长胜由短杆菌变异株ＦＭＰ９２８１４出发对其产苯丙氨酸条件进行了优化。通过人工诱变选育所获得的乳糖发酵短杆菌ＦＭＰ９２８１４可利用较粗放的农副产品（淀粉水解糖、玉米糖浆、豆饼粉水解液、糖蜜）作原料发酵生产苯丙氨酸，可以降低生产成本，适合在目前各氨基酸发酵厂推广。２．７使用假单胞菌生产Ｌ＿苯丙氨酸中国科学院成都生物研究所陈斌从土壤中筛选假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）Ｅ４一１０６株细胞进行了Ｌ—苯丙氨酸生产实验。结果显示转氨反应最适宜温度为３５℃一加℃；在ｐＨ７～１０内催化反应的活力变化不大，表面活性剂处理细胞或在反应液中加入Ｍ矿能显著提高转氨反应速度。在此反应体系中，Ｅ４＿１０６菌株单位湿重细胞的转氨酶活力为１０３９Ｕ／ｇ，当产物卜苯丙氨酸质量浓度为３２．２ｇ／Ｌ和５０．４岛／Ｌ时，苯丙酮酸摩尔转化率分别为９７．５％和８７．２％，产物回收率为８１．１％。２．８酶法生产Ｌ一苯丙氨酸酶法生产具有产物浓度高、纯化步骤少、生产能力强等优点，缺点是部分原料成本高。专家们认为苯甲醛一海因—苯丙酮酸一苯丙氨酸或由苯甲醛一肉桂酸一苯丙氨酸的路线是最佳方案。２．８．１一酶一酸法一酶一酸法即以海因为原料苯丙酮酸酶法。南京工业大学自２０世纪８０年代末就开始了该方法工业化开发研究，并承担了国家科委专用化学品攻关项目“Ｌ—苯丙氨酸的产业化研究”。１９９９年与南昌化工原料厂合作建设１００ｔ／ａＬ—苯丙氨酸装置，于２０００年４月建成投产，近年又在江阴建立生产基地。万 方数据２．８．２两菌两酶法徐虹等通过两菌双酶法利用大肠杆菌ＥＰ８—１０经培养后产生高活力转氨酶和低活力的天冬氨酸酶，而Ｅ．ＣｏｌｉＥＡ—ｌ则产生高活力天冬氨酸酶和很低的转氨酶，耦合ＥＰ８一１０中转氨酶和ＥＡ－Ｉ中Ａｓｐ酶作用，由苯丙酮酸和富马酸生成Ｉ广—Ｐｈｅ。该体系最佳条件为：ＥＡ—ｌ和ＥＰ８—１０两种细胞质量比为０．６：ｌ，１１（ＰＰＡ）／ｎ（Ｆｕ）＝ｌ：１．２。当ＰＰＡ浓度为０．２４ｍｏｌｌＬ时，反应６ｈ，可生成３８．５ｇ，Ｌ的卜苯丙氨酸。２．９基因工程法生产Ｌ一苯丙氨酸方法，技术发展迅速。卜苯丙氨酸合成途径有多基因工程法生产阱丙氨酸是一种新的合成个位点，见图１。图中的ＤＡＨＰ合成酶（ＤＳ）、分枝酸变位酶（ＣＭ）和预苯酸脱水酶（ＰＤ）是受的关键酶；转氨酶（ＡＴ）则是合成途径中最后一步催化苯丙酮。葡萄糖乒＿—Ｌ—］哪磷酸烯醇式丙酮酸（ＰＥＰ）赤藓糖—４一磷酸（Ｅ－４一Ｐ）３一脱氧—ａ－阿拉伯庚酮糖酸一７一磷酸（ＤＡＨＰ）厂———］ｃＭＪ分支酸Ｊ厂——］ＰＤＩ苯早酮Ｊ上ｌ苯品酸ＪＪＡＴ色氨酸酪氨酸苯丙氨酸图１短杆菌中的苯丙氨酸合成途径及方式３结论与展望目前，我国己经基本掌握了Ｌ－苯丙氨酸化学合成法、微生物发酵法和酶法生产技术，在基因工程和生物工程领域的研究也取得了一定进展。在国际对卜苯丙氨酸需求旺盛的机遇下，我国的氨基酸产业在勇敢接受挑战的同时，还应该看到不足的方面：①应借助先进科学技术开发新式生产工艺或１２食品工程２００９年第３期９月出版改进生产工艺；②工业化生产的管理技术落后，设备闲置率高；③产学研的联结不紧密，一些实用的专利技术无法顺利转化为生产力。因此，应不断完善生产技术，在生产工艺上加大创新力度，降低生产成本，才有可能在未来的国际市场竞争中处于有利地位。参考文献［１］张鸣九．Ｌ．一苯丙氨酸的研究与应用［Ｊ］．精细与化工，２００６（４）：９—１０．［４］李清彪．由肉桂酸生物合成卜苯丙氨酸［Ｊ］．化学进展，１９９６，８（１）：４７—５６．［５］黄炜，苏伟清．ＰＡＬ法生产苯丙氨酸的中试研究［Ｊ］．淮海工学院学报，２００１，１０（３）：４２—４５．［６］范长胜，杨仁根．短杆茵变异株ＦＭＰ９２８１４产苯丙氨酸的研究［Ｊ］．工业微生物，１９９５。２５（４）：ｌ＿５．［７］陈斌，杨顺楷．用假单胞茵（ＰｓＥＵＤＯＭＯＮＡＳＳＰ）Ｅ４—１０６生物转化苯丙酮酸生产卜苯丙氨酸研究［Ｊ］．应用与环境生物学报。１９９８，４（１）：６０—６４．Ｉｓ］李冀新，张超．Ｌ＿一苯丙氨酸的生产及应用研究进展［Ｊ］．氨基酸和生物资源，２００６，５１（２）：１３—１４．［９］ＩＫＥＤＡＭ，ＫＡＴＳＵＭＡＴＡＲ．Ｈｙｐｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ［２］徐克勋．精细化工原料及中间体手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社．１９９７．［３］施卫忠，李好管．卜苯丙氨酸的应用技术及市场［Ｊ］。上海化工。２００１。３３（２３）：１２－２７．ｂｙｅｏｒｙｎｅｂａｅｔｅｒｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｌｕｔ啪ｉｅｕｍ４９７—２５０２．ｗｉｔｈｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｐｅｎｔｏｓｅｐａｔｈｗａｙ［Ｊ］．Ａｐｐｈｅｄ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ－ｏｇｙ．１９９９，６５（６）：２ｏ嘻闻垮召分８神Ｇ乜雷８雷８雷电雷寻分晷分吕《心雷导Ｓ乜雷雹雷电雷８雷８雷寻雷８Ｇ８雷雹曾雹雷昌分８分８曰８曾８曾８曾吕岔晷分吕分吕分吕譬８分誊副魏蛙强昭雪８雷８§８雷８曾８昏忍雷山西清徐葡萄酒有限公司在“２００９中国·清徐葡萄采摘节”尽显风采清徐素有“葡萄之乡”的美称，以盛产葡萄酒闻名。一年一度的清徐葡萄节于９月２５日一１０月８日在葡峰山庄举行，同时举办的葡萄酒类产品展销会及葡萄酒品评为这次葡萄节增添了新的亮点。山西清徐葡萄酒有限公司作为清徐县上规模的葡萄酒企业，长期以来，将传统与现代技术结合，生产“马峪”牌葡萄酒、白酒、葡萄饮料、露酒四大系列５０余个品种。其中“葡萄丁香芦荟酒”、“葡萄芦荟鲜汁”获国家发明专利。国家及省级评酒员亲临现场指导。在葡萄采摘节山西清徐葡萄酒有限公司在现场进行葡萄压榨来宾在现场进行葡萄酒品尝活动评酒员亲临现场来自国内外的葡萄酒类产品展示现场（组稿：樊文毅胡红娟）万方数据 L-苯丙氨酸的合成技术研究进展
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
李冰， LI Bing
太原工业学院化学与化工系,太原,030008食品工程
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