L-瓜氨酸的制备

背景及概述^[1][2]

瓜氨酸是一种最初发现于西瓜汁，但不存在于蛋白质中的L-α-氨基酸。是动物体内氨基酸代谢尿素循环的中间产物。 L-瓜氨酸（L-Citrulline）是一种非蛋白氨基酸，为无色柱状结晶，能溶于水，不溶于甲醇和乙醇。瓜氨酸最初是从西瓜中提 取而来，所以命名为瓜氨酸。学名2-氯基-5-脲基戊酸或5-脲基鸟氨酸，从甲醇水溶液中得到的结晶为棱柱体。

易溶于水，不溶于甲醇、乙醇和乙醚。能被磷钨酸从其浓溶液中沈淀出来，与浓碱溶液作用生成鸟氨酸、二氧化碳和氨。其铜盐为蓝色棱柱晶体，熔点257-258℃。其氢氧化物的熔点185℃ (分解)，在水中[α]D22为+17.9°。存在于西瓜等瓜中。人体中，瓜氨酸是一种非蛋白质氨基酸，不参与蛋白质的合成，但具有肽键形成能力，过去认为其只存在于鸟氨酸-尿素循环的中间产物。

在葫芦科植物的种子中瓜氨酸以游离态存在，迄今为止，人们已经成功地从西瓜等植物榨汁中分离得到了瓜氨酸，但其在现有肠外营养液配方中暂时无法直接提供。很长时间，大家对瓜氨酸的认识停留在“垃圾”氨基酸上，但最近的大量研究表明，瓜氨酸与多种疾病存在密切联系。

瓜氨酸主要是通过肠上皮细胞的谷氨酸-鸟氨酸途径合成，从谷氨酰胺代谢而来。瓜氨酸为鸟氨酸循环的中间代谢产物，不能被肝脏直接从门静脉中摄取，使精氨酸不被肝脏代谢，瓜氨酸在此过程中虽不断被产生和利用，某些情况下瓜氨酸虽可以被消耗，但相关实验亦证实其对血浆瓜氨酸水平并无显著性影响，故此，一般认为肝脏功能对血浆瓜氨酸水平几乎无影响。

瓜氨酸的代谢主要经肾脏的肾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，释放入血，当肾小球滤过率大于50ml/min 时，瓜氨酸可在体内蓄积，而在老年患者中，可因其肾功能减退，血浆瓜氨酸水平升高，故对于老年患者的血浆瓜氨酸正常水平值可适当放宽。

用途^[3]

L-瓜氨酸具有很多重要的生理功能如清除自由基、异体排斥效 应指示剂、血管舒张作用、稳定血压以及诊断类风湿关节炎、抗氧化等；此外，它还有着非 常显著的恢复精力和提高人体免疫力的作用。近年来L-瓜氨酸在食品、化妆品和药物等领域 越来越来受到重视，具有广泛的开发应用前景。

提取[3]

一种利用反胶团萃取体系分离纯化L-瓜氨酸的方法，包括以下步骤：

1）将L-瓜氨酸发酵液离心去除杂质，制得离心液；在0.2～0.8MPa压力下，采用截留 分子量为800～1200Dal的超滤膜将离心液过滤，用盐酸调滤出液的pH值为2.0～5.0，然后加 入无机盐调节离子强度为0.10～0.30mol/L，制得含有L-瓜氨酸的溶液；该步骤中离心可以去除菌体等杂质，超滤膜过滤可除去色素、蛋白、多糖等大分子杂质。

2）在20～30℃下，将表面活性剂加入到有机溶剂中，配制表面活性剂浓度为50～ 70mmol/L的溶液，混合均匀，制得反胶团体系溶液；取去离子水、氢氧化钠和无机盐配制pH值为8.0～11.0、离子强度为1.0～2.0mol/L的 无机盐水溶液，制得反萃取水相溶液；

3）将步骤（1）制得的含有L-瓜氨酸的溶液加入到步骤（2）制得的反胶团体系溶液 中，反胶团体系溶液体积与含有L-瓜氨酸的溶液的体积比为1:（1～10），振荡5～15min混 合均匀，萃取操作温度为15～30℃。在2000～3000r/min下离心3～6min进行分相，取有 机相，制得含有L-瓜氨酸的反胶团有机溶液；

该步骤萃取过程中L-瓜氨酸进入到有机相溶液中的反胶团内部。

4）向步骤（3）制得的含有L-瓜氨酸的反胶团溶液中加入步骤（2）制得的反萃取水 相溶液中，含有L-瓜氨酸的反胶团溶液与反萃取水相溶液的体积比为（1～10）:1，振荡5～ 30min混合均匀，萃取操作温度为20～35℃，在2000～3000r/min下离心3～6min进行分相， 制得含有L-瓜氨酸的水溶液；

该步骤萃取过程中L-瓜氨酸由有机相溶液中的反胶团内部进入到水相溶液中。

5）将步骤（4）制得的L-瓜氨酸的水溶液在0.2～0.8MPa压力下，经截留分子量为300～ 400Dal的纳米滤膜过滤，用盐酸调节滤出液的pH值为5.9～6.0，冷却至0～5℃结晶，离 心分离结晶，60℃下真空干燥，制得L-瓜氨酸。

该步骤通过纳米滤膜将残留的表面活性剂去除，制得的L-瓜氨酸为白色粉末状产品。

主要参考资料

[1] 有机化合物辞典

[2]戴芳萍,王箴,李倩.瓜氨酸与临床相关疾病的研究进展[J].沈阳医学院学报,2016,18(05):385-387+391.

[3]  董永胜.一种分离纯化L-瓜氨酸的方法. CN201310099775.4 ，申请日20130326