． 全国饲料添加剂信息站：氨基酸类饲料添加剂一天（门）冬氨酸 一１１一 墨墨困圃圃圈 ｊｌ ｊ ＿ ｌｌ＿ｌｌ ＿＿ ＿ｉ ｉ 全国饲料添加剂信息站 氨基酸类饲料添加剂一天（门）冬氨酸 【化学名】Ｏｒ．一氨基丁二酸 都是固定化酶法生产技术。该工艺设备投入多， 【英文名】Ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ 技术要求高，使产品的生产成本相对较高。我国 【分子式】Ｃ４Ｈ７ＮＯ４ 规模化生产的时间在上世纪九十年代中后期，经 【结构式】 过十多年的发展，已形成了一定的生产规模，合 ０ 计年生产能力约在８～１０万吨左右，但厂家情况 ＨＯ 也是良莠不齐，生产规模在５０００吨以上的只有 为数不多的几家，其余的都在２０００吨以下。 Ｌ一天冬氨酸的制法有提取法、合成法和酶 【分子量】１３３．１０ 法。其中酶法是Ｌ一天冬氨酸工业化生产的主 【ＣＡＳ号】５６—８４—８ 要方法。 【性状】天冬氨酸以左旋和右旋形式存 １．提取法 在。左旋体：斜方双锥结晶。相对密度１．６６１ 由各种富含Ｌ一天冬氨酸的蛋白质，用酸水 （１２．５℃），熔点２７０—２７１℃，旋光度［Ｏｒ．］＝ 解后用氢氧化钙中和，得Ｌ一谷氨酸与Ｌ一天冬 ＋２５。［１．９７ｇ溶于ｌＯＯｍＬ（６ ｍｏ１）盐酸中］。味 氨酸的钙盐，然后分离而得。 微酸；在热水中溶解，在常温水中微溶，在乙醇中 ２．合成法 不溶，在稀盐酸及氢氧化钠溶液中易溶。右旋 以马来酸或富马酸或它们的酯为原料，在加 体：旋光度［ ］＝一２３。［２．３ｇ溶于１００ｍＬ 压下用氨处理，然后水解。此法较易合成得到外 （６ｔｏｏ１）盐酸中］。外消旋体：无色结晶。溶于 消旋天冬氨酸，但至今还没有理想的拆分外消旋 水，不溶于醇及醚，加热至２７０￣Ｃ分解。在自然 体的方法。 界里存在于甜菜的糖蜜、蛋白朊和牛乳酪朊等各 ３．酶法 种蛋白质中。 在酶作用下，将富马酸（又名延胡索酸）与 【制法】Ｌ一天冬氨酸的工业化生产始于 氨加成，可高收率地得到产品。采用这种方法只 上世纪七十年代的日本，早期采用传统的微生物 生成左旋体，收率高，是工业生产的主要方法。 发酵法，即以糖类物质为基础原料，通过细胞的 酶法又可分为两种：固定化细胞法和游离细胞 新陈代谢来积累产物，再经过适当的提取精制工 法。固定化细胞法生产天冬氨酸的操作程序如 艺而制成。由于该工艺生产周期长，副产物多且 下。 技术风险大，使产品的生产成本较高，价格的高 （１）菌种（大肠杆菌）培养：普通肉汤培养基 昂也限制了产品只能应用于医药领域。到了八 为斜面培养基，摇瓶培养基其组成为：玉米浆 十年代，由于采用酶法生产所需的主要原料一富 ７．５％，延胡索酸２．Ｏ％，ＭｇＳＯ４・Ｈ２Ｏ ０．０２％，将 马酸能得以大量廉价生产，故也使得以固定化酶 溶液用氨水调ｐＨ至６．０，煮沸过滤后，于５００ｍＬ锥 法进行生产的技术被开发出来，并且逐步取代了 形瓶中装入培养基５０～１００ｍＬ。取新鲜斜面上或 传统的发酵工艺，成为当时主要的生产方法。 液体中的培养种子，接种于摇瓶培养基中，于３７￣Ｃ 我国在二十世纪八十年代中后期开始了对 下振摇培养２４小时，逐级扩大培养至１０００～２１ＸＩＯＬ 该产品的研制与开发，并且成功地进行了中试， 规模后，用ｌｍｏｌ／Ｌ的盐酸调ｐＨ至５．０，保温４５℃１ 随后也有了小批量的工业化生产，采用的基本上 小时后，冷却至室温，于转筒式高速离心机内离心， 一１２一 中国饲料添加剂 ２０１１年第３期（总第１０５期） 收集含有天冬氨酸酶的菌体。 （２）固定化天冬氨酸酶，制成生物反应器： 取Ｅ．Ｃｏｌｉ湿菌体２０ｋｇ，悬浮于离心后的培养清 液８０Ｌ中（或８０Ｌ生理盐水），保温４０℃再加入 ９０Ｌ保温４０℃的１２％明胶溶液和１．０％的戊二 醛溶液，充分搅匀后，放置冷却凝固，再放入 ０．２５％戊二醛溶液中浸泡，于５ 过夜后，再切 成３～５ｍｍ 大小的小块，并将其浸泡在０．２５％ 戊二醛溶液中５＂Ｃ过夜，再取出以蒸馏水洗涤， 【功用】天冬氨酸的Ｌ一异构体是２０种蛋 白氨基酸之一，即蛋白质的构造单位。它的密码 子是ＣＡＵ和ＧＡＣ。它与谷氨酸同为酸性氨基 气子子一 式 酸。天冬氨酸普遍存在于生物合成作用中。它 是生物体内赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸等 氨基酸及嘌呤、嘧啶碱基的合成前体。天冬氨酸 对细胞有较强的亲合力，可以作为螯合剂与金属 离子结合，充当金属离子的载体进入细胞内，从 滤干，得含天冬氨酸酶的同定化Ｅ．Ｃｏｌｉ，将其装 填到填充式生物反应器中，备用。 （３）转化：取保温３７℃的１ ｍｏｌ／Ｌ延胡索酸 铵（含１ｍｏｌ／ＬＭｇＣ１：，ｐＨ ８．５）底物的溶液，以一 定的空间速度（ＳＶ）连续流过生物反应器，控制 最大转化率大于９５％，得转化液。 （４）制取粗品及精制：将转化液逐滴加入 １ｍｏｌ／Ｌ的盐酸，调ｐＨ至２．８，在保持５￣Ｃ下放置 过夜结晶，滤取结晶，用水洗涤，滤干，于１０５￣Ｃ 干燥，得Ｌ一天冬氨酸粗品。再将粗品用稀氨水 重结晶，先以氨水溶解成１５％的溶液（ｐＨ５．０） 再加入１％活性炭，加热７０ｃ【＝搅拌脱色１小时 后，趁热过滤去渣，取滤液冷却，保温５℃过夜结 晶，过滤取结晶，８５℃真空干燥，即得Ｌ一天冬氨 酸成品。 【工艺流程】酶法生产Ｌ一天冬氨酸工艺流 程如下 ——’．生物反应器—◆产物溶液—＋脱色抽滤— 结晶 ｔ 底物溶｛瘦干燥 延 延胡索酸铵 酸铵 成品 【质量标准】Ｌ一天冬氨酸的质量标准参照 《中华人民共和国行业标准》（ＱＢ １１１８—９１）的 质量标准执行（见表１）。 表１ Ｌ一天冬氨酸质量标准 项目指标 等级 优级 一级 含量 ｉ＞９８．５％ ≥９８．０％ 透光率 ＞Ｉ９８％ ≥９５％ 比睫光度［０【］ （干态）＋２４．８。～＋２５＿８。 ＋２４．５。～＋２６．０。 氯化物（以ｃｌ计） ≤Ｏ．０２％ 干燥失重 ≤Ｏ．２０％ ≤０．２５％ 灰分 ≤０．１％ 铁 ≤０．００１％ 铵盐（以ＮＨ 计） ≤Ｏ．０５％ 硫酸盐 ≤０．０３％ 其它氨基酸 不得检出 重金属（以Ｐｂ计） ≤０．００１％ ≤０．Ｏ０１％ 砷 ≤０．０００２％ ≤０．０００２％ 而提高细胞内金属离子的浓度，例如它可作为 Ｋ 、Ｍｇ 离子的载体向心肌输送电解质，从而改 善心肌收缩功能，同时降低氧消耗，在冠状动脉 循环障碍缺氧时，对心肌有保护作用。它参与鸟 氨酸循环，促进氮和二氧化碳生成尿素，降低血 液中氮和二氧化碳的量，增强肝脏功能，消除疲 劳。 天冬氨酸也广泛用于有机微量元素的工业 化生产。它是Ｌ一天冬氨酸钾、镁、钙、天门冬酰 氨多种药物的合成原料。其中天冬氨酸镁作为 新型饲料添加剂，具有改善家禽肉质的功效。也 有研究表明，天冬氨酸镁可缓减运输和屠宰应激 对猪肉品质的不利影响。据调研，天冬氨酸盐类 产品在饲料领域应用除家禽养殖外，已开发用于 宠物食品和生产养殖，市场需求旺盛。 天冬氨酸对动物有促生长效应，其机理可能 是天冬氨酸通过影响神经内分泌系统功能，从而 调节生长相关激素的合成与释放。研究表明，在 日粮中添加天冬氨酸使肥育猪日增重、饲料转化 率、胴体瘦肉率，眼肌面积都提高，脂肪比率、背 膘厚降低。 一 Ｌ一天冬氨酸在医药、食品和化工等方面有 着广泛的用途。 在医药方面，用于治疗心脏病，用作肝功能 促进剂、氨解毒剂、疲劳消除剂和氨基酸输液成 分等。 在食品工业方面，由于Ｌ一天冬氨酸是酸性 氨基酸，带有酸味，故可直接作为酸味调节剂；它 有两个羧基，容易生成稳定的天冬氨酸盐，可用 于各种食品的营养强化和风味的调节，如天冬氨 酸钠是一种鲜味剂，能单独使用，也可以与呈味 核苷酸等并用，且具有解除人体疲劳的特殊功 效，在发达国家（如日本）和地区正逐步替代味 精。Ｌ一天冬氨酸是一种良好的营养增补剂，添 全国饲料添加剂信息站：氨基酸类饲料添加剂一天（门）冬氨酸 一Ｉ３一 加于各种清凉饮料；是糖代用品阿斯巴甜的主要 生产原料。 用ｌＯｍｍ比色皿，于４３０ｎｍ波长下，以同批 ２ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶液作空白，测定其透光率。计算， 所得结果应表示至整数。 比旋光度：称取预先于１０５ 烘干３小时的 试样４．Ｏ００ｇ，精确至０．Ｏ００２ｇ，加６ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶 在化工方面，可以作为制造合成树脂的原 料，大量用于合成环保材料聚天冬氨酸，亦可作 为化妆品的营养性添加剂等，还可作生化试剂、 培养基和有机合成中问体。 解，待冷却后，用６ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶液定容至５０ｍＬ， 混匀。使用自动旋光仪钠光谱Ｄ线、１ｄｍ长旋 光管，在２０￣Ｃ测定比旋光度。计算，所得结果应 【性价比】Ｌ一天冬氨酸作为食品、饲料添 加剂和医药化工中间体产品是国家产业政策鼓 励发展的产品之一，市场前景广阔。近几年由于 Ｌ一天冬氨酸的应用范围不断扩大，需求也大幅 度增长，随着对其下游衍生品的不断开发利用， 尤其在合成阿斯巴甜和聚天冬氨酸方面，国际国 内需求量的增加致使产量也在逐年增加。据调 研，天冬氨酸盐在国际市场上供不应求，出口空 间很大。在国内还处于推广试用阶段，由于粥少 僧多，市场需求旺盛。产品在饲料领域应用除家 禽养殖外，已开发用于宠物食品和生产养殖。预 计仅国内天冬氨酸钠的年需求量就在４０００吨以 上。天冬氨酸镁年需求量在２４００吨以上。另 外，国内对阿斯巴甜的消费才刚刚起步，由于中 国人口基数大，一旦大量使用，对其需求将不断 加大，预计其产量将保持持续增长趋势；而阿斯 巴甜产量的增长必将会带动作为其生产原料的 Ｌ一天冬氨酸需求上升。Ｌ一天冬氨酸目标市场 定位，一是药品制造业，二是保健强壮食品加工 业，三是动物饲料生产企业。有些公司正是看到 了其潜在的市场需求，正在积极介入这一领域。 江苏、安徽、山东地区一些生产规模较大的化学 产品制造公司近两年加大了对该产品的项目投 入，随着大企业的上马，一些小装置企业将被逐 步淘汰。 【检测方法】参照《中华人民共和国行业标 准》（ＱＢ １１１ ８—９１），Ｌ一天冬氨酸产品检测方法 如下： 含量测定：称取１０５％烘干３小时的试样 ０．１５ｇ，精确至０．Ｏ００２ｇ，加６ｍＬ甲酸使之溶解， 再加５ＯｒａＬ冰乙酸、１０滴 一萘酚苯基甲醇的乙 酸指示液，以０．１ｍｏｌ／Ｌ高氯酸溶液滴定至绿色 为终点。同时做空白试验。计算，所得结果应表 示至一位小数。 透光率：称取试样５．ＯＯｇ，精确至０．０１ｇ，用 ２ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶液溶解并定容至５０ｍＬ，摇匀。使 表示至两位小数。 氯化物：称取试样０．２００ｇ，精确至０．００１ｇ， 置于一支钠氏比色管中，加１０％硝酸溶液５ｍＬ 和１９ｍＬ水溶解。吸取氯化物标准使用溶液 ４．ＯＯｍＬ于另一支钠氏比色管中，加１０％硝酸溶 液５ｍＬ和１５ｍＬ水。同时向上述两管加入０．１ ｍｏｌ／Ｌ硝酸银标准溶液１．ＯＯｍＬ，立即摇匀，于暗 处放置５ｍｉｎ，取出，目视比浊。若试样管浊度浅 于或相当于标准管，为合格；否则不合格。 干燥失重：用烘至恒重之称量瓶称取试样 ５．Ｏ００ｇ，精确至０．Ｏ００２ｇ，置于预先升温至 １０４±１ 电热干燥箱中，烘干３小时，取出，迅速 加盖，置于干燥器中冷却至室温（约３０ｍｉｎ），称 量。计算，所得结果应表示至两位小数。 灰分：将坩埚浸入盐酸溶液煮沸，洗净，干 燥，置于５５０±２５￣Ｃ高温电炉灼烧２小时。待炉 温降至２００℃时，取出，加盖，放入干燥器中冷 却，称量。重复上述操作，直至恒重。用此坩埚 称取试样约１ｇ，精确至０．Ｏ００２ｇ，加１ｎｉＬ硫酸湿 润，以小火加热，使样品碳化，残渣用几滴硫酸湿 润，继续加热至无烟，移人５５０±２５ｑＣ高温电炉 灼烧４小时。待炉温降至２００℃时，取出加盖， 放人干燥器中冷至室温，迅速称量。再灼烧１小 时，冷却，称量，重复操作直至恒重。计算，所得 结果应表示至丽位小数。 铁：称取试样０．５０ｇ，精确至０．Ｏ１ｇ，置于一 支纳氏比色管中，加１ＯｒａＬ水和１：１硝酸２ｍＬ使 之溶解。准确吸取铁标准使用溶液０．５ＯｒａＬ于 另一支纳氏比色管中，加ｌＯｍＬ水和１：１硝酸溶 液２ｍＬ。将上述两管同时沸水浴加热２０ｍｉｎ，取 出，用流水冲冷，同时向各管加１５％硫氰酸铵溶 液ｌＯｍＬ，补加水至５０ｍＬ，摇匀，以白纸为背景目 视比色。若试样管颜色浅于或相当于标准管，为 合格；否则不合格。 一１４一 中国饲料添加剂 ２０１１年第３期（总第１０５期） 铵盐：称取试样２．５００ｇ，精确至０．００１ｇ，置 若乙管所呈现浊度浅于或相当于甲管，为合格； 否则不合格。 于２５０ｍＬ蒸馏瓶中，加１００ｍＬ水、１ｇ氧化镁、数 粒玻璃珠，加热蒸馏，馏出液于内盛５ｍＬ１：３盐 酸溶液的５０ｍＬ容量瓶中，冷凝管插入溶液，蒸 砷：称取试样０．５０ｇ，精确至０．０１ｇ，置于一 个定砷瓶中，用５ｍＬ盐酸和少量水使之溶解，加 出４０ｍＬ后停止加热，稀释至刻度，混匀。吸取 ２．００ｍＬ上述样液（ａ）于一支纳氏比色管中，加 １９ｍＬ水、１０％氢氧化钠溶液２ｍＬ，摇匀。吸取 ５．００ｍＬ铵标准使用液于另一支比色管中，加 １５％碘化钾溶液５ｍＬ、５滴酸性氯化亚锡溶液， 补充水约至３５ｍＬ，混匀。吸取０．５０ｍＬ砷标准 使用液于另一个定砷瓶中，加１５％碘化钾溶液 ５ｍＬ、５滴酸性氯化亚锡溶液及５ｍＬ盐酸，补充 １６ｍＬ水、１０％氢氧化钠溶液２ｍＬ，摇匀。同时 向ｂ、ｃ管各加２ｍＬ纳氏试剂，摇匀，目视比色。 若试样管颜色浅于或相当于标准管，为合格；否 则不合格。 硫酸盐：称取试样０．５０ｇ，精确至０．０１ｇ，置 于一支纳氏比色管中，加１５ｍＬ水和１０％盐酸溶 液２ｍＬ使之溶解。吸取１５．０ｍＬ硫酸盐标准使 用液于另一支纳氏比色管中，加１０％盐酸溶液 ２ｍＬ混匀。同时向上述两管各加５％氯化钡溶 液５ｍＬ，摇匀，暗处放置１０ｍｉｎ，目视比浊。若试 样管浊度浅于或相当于标准管，为合格；否则不 合格。 其它氨基酸：称取试样０．２００ｇ，精确至 ０．００１ｇ，用２ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶解，并定容至１０ｍＬ，混 匀备用。吸取上述样液５／，ｚＬ，点于距层析滤纸底 边５ｅｍ处，点ｌ Ｌ天冬氨酸标准溶液，放入盛有 展开剂的层析缸中，用上升法展开２０ｃｍ，取出， 晾干，喷涂显色剂，晾干后，６０℃加热显色 １０ｍｉｎ，取出，自然光下观察。若呈一个色斑，并 与标准天冬氨酸在同一水平位置上，为合格。呈 两个或两个以上色斑，则判为不合格。 重金属：称取试样两份，各２．００ｇ，精确至 ０．０１ｇ，分别置于坩埚中，灼烧灰化，残渣用 ６ｍｏｌ／Ｌ盐酸２ｍＬ湿润，沸水浴上蒸干，再加一滴 盐酸和１０ｍＬ水，沸水浴２ｍｉｎ，冷却后分别移入 乙、丙两支纳氏比色管中，在丙管中加２．Ｏ０ｍＬ 铅标准使用液。吸取２．００ｍＬ铅标准使用液于 另一支纳氏比色管中，作为甲管。然后分别向上 述甲（标准）、乙（试样）、丙（试样加标准）三管 中滴加２滴酚酞指示液，再补充水至２０ｍＬ，用稀 盐酸或稀氨水调ｐＨ至中性，然后各加５ｍＬ乙酸 缓冲溶液，摇匀，备用。同时向上述各管加１０ｍＬ 新制备的饱和硫化氢水，再补充水至５０ｍＬ，混 匀，放置１０ｍｉｎ后，以白色为背景目视比浊测定。 水约至３５ｍＬ，混匀。同时作试剂空白。于盛有 试样、试剂空白及砷标准溶液的定砷瓶中各加 ３ｇ无砷锌粒，立即塞上预先装有乙酸铅棉花及 溴化汞试纸的定砷管，２５＇Ｅ放置１小时，取出溴 化汞试纸与标准限量砷斑目视比色。若试样砷 斑颜色浅于或相当于标准限量砷斑，为合格，否 则不合格。 【使用方法】天冬氨酸为非必需氨基酸，其 直接用作氨基酸类饲料添加剂的使用方法很少 有报道。在食品方面的用量可参照我国《食品 添加剂使用卫生标准》（ＧＢ ２９２０—８６）中相关规 定。实际使用参考：尚可用于低热量食品、焙烤 食品、软硬糖果、乳制品，用量为３０～３００ｍｇ／ｋｇ。 【注意事项】因甜度高，直接使用时不易控 制，可先稀释。制作固体干粉时，用麦芽糊精、木 糖醇或其他安全的适宜稀释剂混合。制作液体， 可部分或全部用钾、钠、镁或钙的氢氧化物中和， 并加入适量的防腐剂，以防止微生物生长。 【储运】内包装须用塑料袋或玻璃瓶，外 包装须用内衬塑料薄膜或防潮纸的纸板箱。严 禁与有毒、有害、有腐蚀性物品和其它污染物混 装、混贮、混运。应贮存在阴凉、干燥、通风的库 房中。运输过程中应防雨、防潮、防止曝晒。装 卸时应轻拿轻放。 【生产厂家】日本味之素株式会社；美国Ｓｉｇ－ １Ｔｌａ公司；美国辉瑞公司；上海协和氨基酸有限公 司；湖北八峰药化股份有限公司；郑州浩力化工 有限公司；北京恒业中远化工有限公司；上海惠 兴生化试剂有限公司；山东齐隆化工股份有限公 司；淮北领航生物科技有限公司；苏州天水味精 食品有限公司；淮安纵横生物科技有限公司；东 营力帮化学制品有限公司；青岛正业试剂仪器有 限公司；冀州市华阳化工有限责任公司；淄博张 店鑫沣生物化工厂。 （张洪丽李娟）