以人发为原料制备L-胱氨酸

1、以人发为原料制备L-胱氨酸【摘要】 学习并掌握实验室中用水解法由人发制备并精制L胱氨酸的方法【关键词】 实验 人发 制备 L-胱氨酸 一、 前言L胱氨酸的定义：胱氨酸（cystine） 由两个半胱氨酸通过其侧链巯基氧化成二硫键后形成的产物，含有两个手性中心，不溶于水，可形成尿结石。蛋白质中的L-胱氨酸在肽链形成后，由两个半胱氨酸残基氧化形成。 2 L胱氨酸的结构L胱氨酸的学名为双巯丙氨酸，分子式： C6H12N2O4S2，化学式：性状L胱氨酸是白色六角形板状结晶或白色结晶粉末，无味，微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂，易溶于无机酸和碱溶液，在热酸和热碱溶液中能被分解。等电点为5.05，

2、熔点为258-261（分解）。用途L-胱氨酸是人体必需的氨基酸之一种。用于生物化学和营养研究，医药上有促进机体细胞氧化和还原机能，增加白血球和阻止病原菌发育等作用。主要用于各种脱发症。也用于痢疾、伤寒、流感等急性传染病、气喘、神经痛、湿疹以及各种中毒疾患等，并有维持蛋白质构型的作用。也用作食品调味剂。 二、实验部分实验原理 人发是一种角蛋白，是由各种不同氨基酸组成的复合体，角蛋白在一定条件下水解成各种不同的氨基酸的混合液，再经过进一步的提取、精制，即可得到所需的氨基酸。胱氨酸为其中一种，胱氨酸是含硫氨基酸，除含两个氨基和两个羟基外，还含有一个二硫键。本实验是用已洗净并干燥的人发，先用酸水解，然

3、后调节pH至胱氨酸等电点（5.05左右）时，胱氨酸从水解液中沉淀出来，经精制得到其结晶。2.仪器药品2.1仪器：1000ml三口烧瓶、球型冷凝管、电热套、玻璃漏斗、玻璃棒、温度计、温度计套管、抽滤瓶、布氏漏斗、真空泵、胶管、铁架台、铁夹、尾接管、烧杯、滤纸、量筒，广泛pH 试纸，精密pH试纸，搅拌器，滴液漏斗。2.2药品：30%盐酸溶液、15%盐酸溶液、15%氢氧化钠溶液、30%氢氧化钠溶液、活性炭、EDTA、人发。3工艺线路人发洗涤、烘干净毛发100g+30%盐酸 加热110118，回流6小时水解液 热抽滤，三层滤纸滤液+30%氢氧化钠 中和，冷却，40-50，搅拌pH=4.85.1的溶液+

4、15%盐酸+45%活性炭+0.1%EDTA 煮沸回流30分钟溶液 抽滤 滤液+15%氢氧化钠中和，冷却，4050，搅拌pH4.85.1的溶液 抽滤粗品4实验方法4.1水解：称取100g人发和180ml30%盐酸于1000ml的三口烧瓶中，左口装温度计套和温度计，右口装橡皮塞，中口安装回流装置，在球型冷凝管上方用尾接管、橡皮管和漏斗将HCl导入水中，打开电热套加热，从沸腾开始计时，在110118之间回流6小时。在布氏漏斗内垫上三层滤纸，热抽滤得滤液，倒回三口烧瓶中，留次日使用。4.2 中和：将装有滤液的三口烧瓶放在盛水的小盆内，冷却，保持温度在4050，中口插入搅拌棒，左口放温度计套和温度计，右

5、口放盛有30%氢氧化钠的滴液漏斗，开启搅拌器，滴加氢氧化钠，并不断用温度计蘸取溶液在广泛试纸上测定pH，当pH为3时，减慢氢氧化钠的滴加速度，并改用精密试纸，使pH为4.85.1之间，继续搅拌15分钟，使pH维持在4.85.1,倒入烧杯中静置，留次日使用。4.3 脱色（精制）将昨日溶液抽滤得粗品，称量后放入三口烧瓶内，加入140ml15%盐酸,粗品重量45%的活性炭，0.1%EDTA，煮沸回流半小时，溶液抽滤后，倒回三口烧瓶，冷却，保持温度在4050，用15%氢氧化钠中和，使pH维持在4.85.1之间，静置一夜后将结晶混合液抽滤，并用水冲洗漏斗壁，烘干得成品。5计算产率：L-胱氨酸产量为7.5

6、28g，产率为7.528%。三、结论人发中含有L胱氨酸，本实验中产率为7.528%四、讨论1.HCl 浓度对水解收率的影响由表1数据可看出,酸的浓度越大,反应终点会提前,水解时间缩短,反之,酸的浓度较低时,则水解终点相应延迟。这在酸的浓度低于7 molL- 1 时尤为明显,对于100g人发用160 mL不同浓度的酸水解,并不是酸的浓度越高得率越高,用10 molL- 1 的酸水解得率最高。浓度过低水解时间长。浓度过高有大量的挥发。本实验用180mL。2.盐酸用量对水解收率的影响用10 molL - 1 的酸来反应,并不是用量越多得率越高,存在着最佳点,结果表明以10 molL- 1 160mL

7、 的用量为最佳最终产品得率,同时随着酸量的增多,水解终点渐趋提前,这一点比酸的浓度加大终点提前更加明显,这可能由于酸用量越大,毛发与酸液的接触越充分,越有利于水解进行的缘故。3.水解时间及温度对水解收率的影响酸的水解时间短,水解进行不彻底,若水解时间过长又会造成氨基酸被破坏。温度控制太低,会使水解时间延长,温度较高,虽有利于水解速率的加快,但对胱氨酸的破坏亦随之加剧,一般以110 118 为宜。控制水解程度是提高收率的关键之一。4.中和时控制pH在4.85.1胱氨酸的等电等是pl=5.02,此时溶解度最小，析出量最大。5.活性炭和EDTA活性炭加入粗品重量的45%，活性炭不足则脱色不完全，但过

8、多会吸附产物，降低胱氨酸的产率。EDTA加入粗品重量的0.1%，EDTA用途很广，可用作彩色感光材料冲洗加工的漂白定影液，染色助剂，纤维处理助剂，化妆品添加剂，血液抗凝剂，洗涤剂，稳定剂，合成橡胶聚合引发剂。EDTA是螯合剂的代表性物质，能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性络合物。此外EDTA也可使有害放射性金属从人体中迅速排泄，从而起到解毒作用，同时也是水的处理剂。在此实验中起到的是脱铁的作用。 五、 新的工艺路线人发洗涤去杂质烘干净毛发浓盐酸在110118水解 。6h水解液（双缩尿检查）30%NaOH中和至PH到4.85.1（5060）放置，过滤粗品（1）+15%HCl+5%活

9、性炭+0.1%EDTA，0.5h过滤滤液10%氨溶液中和至PH4.85.1放置抽滤滤饼用少量水洗涤，再用75%的乙醇洗涤至无氯离子粗品（2）说明：1.双缩脲检查：取水解液3ml，加入少量粉末活性炭，在80水浴中脱色数分钟，过滤；向滤液中加10%氢氧化钠溶液3ml使呈碱性，然后沿管壁加2%硫酸铜溶液45滴，观察有无紫红色出现，若出现，水解未完全需继续水解。2.重结晶精制：将滤液置于60恒温水浴中，逐滴加10%氨溶液，调pH值至4.0（必须一滴一滴加，并不停的搅拌）左右，白色的胱氨酸结晶逐渐析出，放置过夜，抽滤，用少量纯化水洗涤结晶，再用75%乙醇洗涤，抽干。将胱氨酸纯品置表面皿上，于5060干燥，称重，计算产率。3.纯度鉴定：称取胱氨酸样品与对照品适量，配成相同浓度的溶液，用纸色谱法检查，以苯酚：水（7：3）为展开剂，以0.5%茚三酮-丙酮溶液为显色剂。在色谱图上应为单一斑点，Rf值应符合规定。六、