Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
У 1819 році французький хімік Анрі Браконно отримав глюкозу з целюлози, подіяв на неї сірчаною кислотою. Після цього вчений вирішив подивитися, що вийде при такій же обробці речовин тваринного походження. Спочатку Браконно кипить в воді шкіру, сухожилля, хрящі і нервові сплетення тварин. У нього виходив препарат желатину, - він знайомий нам по холодцю, де утворює прозору частину, желе. Желатину, або желатин - це білок колаген (від грецького «колла» - клей), що становить основну речовину сполучної тканини. Одну частину желатину Браконно змішував з двома частинами концентрованої сірчаної кислоти, наполягав 24 години і кипить утворився розчин 5 годин, додаючи при цьому воду. Отриману рідину він нейтралізував крейдою, фільтрував і випарювали. Отриманий густий розчин Браконно витримував протягом місяця. За цей час в ньому випадали солодкі зернисті кристали. За солодкий смак вчений назвав отримане речовина «клейовим цукром», або «глікоколлом».
Ця була перша спроба зрозуміти, з яких компонентів складаються білки.
Гліколь (пізніше його перейменували в гліцин, оскільки він входить не тільки в колаген) був першою амінокислотою, знайденої в складі білків.
Це відкриття Браконно було першою вказівкою на те, що молекули білків складаються з більш простих молекул, проте вчені ще не могли прийти до такого висновку, для цього не вистачало фактів.
У 1846 році Е. Хорсфорд в лабораторії Ю. Лібіха вперше правильно визначив склад гліцину і вивів його емпіричну формулу. А, крім того, Хорсфорд зазначив амфотерний, кислотно-лужну природу гліцину і інших, схожих на нього з'єднань, відомих в той час: лейцину, цистеїну і аспарагина. Він запропонував виділити ці речовини в особливий клас: «Можна вважати гликоли і кислотами, і лугами, і солями, в них виявляються всі властивості, чим і відрізняється цей клас сполук від інших». (Раніше Волластон, який виділив з сечових каменів цистин, зауважив його кислотно-лужну природу, але пропозиції щодо класифікації не зробив.) Ці спостереження стали основою уявлень про амфотерности амінокислот
Відкриття Браконно зіграло особливо важливу роль, оскільки воно стало першим випадком отримання амінокислот з гідролізату білка; в подальшому з гідролізатів білків були виділені і ідентифіковані і інші амінокислоти, що містяться в складі білкових молекул.
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ТА БІОЛОГІЧНА РОЛЬ Гліцинія
Гліцин (амінооцтова кислота, аміноетановая кислота) - найпростіша аліфатична амінокислота, єдина амінокислота, яка не має оптичних ізомерів. Так само називається лікарський препарат, що складається з гліцину і допоміжних речовин (метилцелюлоза водорозчинна, магнію стеарат). Гліцином ( «гліцин-фото») також іноді називають параоксіфеніламіноуксусную кислоту, виявляючи речовина в фотографії.
Гліцин почали виробляти вже кілька десятків років тому. Його продукують зі сполучної тканини сільськогосподарських тварин.
Гліцин входить до складу багатьох білків і біологічно активних сполук. З гліцину в живих клітинах синтезуються порфірини і пуринові основи.
Гліцин також є нейромедіаторної амінокислотою (це біологічно активні хімічні речовини, за допомогою яких здійснюється передача електричного імпульсу нервової клітини через синоптичні простір між нейронами). Рецептори до гліцину є в багатьох ділянках головного мозку і спинного мозку і надають «гальмівне» вплив на нейрони, зменшують виділення з нейронів «збуджуючих» амінокислот, таких, як глутамінова кислота, і підвищують виділення гаммааминомасляной кислоти.
2. ЗАСТОСУВАННЯ Гліцинія
Застосовується гліцин в основному в медичній, харчовій та хімічній промисловості. Фізичні властивості: Білий кристалічний порошок, має солодкий смак, легко розчиняється у воді, гірше в метиловий спирт, не розкладається в ацетоні і ефірі. Точка плавлення 232-236 # 63; .
- Використовується, як ліки для вивчення обміну амінокислоти в області медичних мікробів і біохімії.
- Як синтетична сировина для виробництва амінокислот, наприклад: дуоміцін, ліки від хвороби Паркінсона, вітамін В6 і треонін і т.д ..
- Як аминокислотная живильна рідина.
- Як сировину для цефалоспорина, оцтової кислоти і Thiamphenicol і.т.д.
- Як сировину для косметики.
Фармакологічний препарат гліцину виявляє седативну (заспокійливу), м'яке транквилизирующее і слабке антидепресивну дію, зменшує відчуття тривоги, страху, психоемоційного напруження, підсилює дію протисудомних препаратів, антидепресантів, антипсихотиков, зменшує прояви алкогольної та опіатної абстиненції. Володіє деякими ноотропні властивості, покращує пам'ять і асоціативні процеси.
- Використовується в якості харчової добавки Е 640. Разом з DL-аланином і лимонною кислотою використовується на виробництві соку і спирту як добавка оберігає від кислого смаку, при солінні солоних овочів, виготовленні солодкої пасти, соусу, оцту і соку; використовується для поліпшення, збереження і створення солодкого смаку і.т.д.
- Використовується як консервант для виробів з рибного борошна, пасти арахісу, здатний до гальмування розмноження сінної палички і кишкової палички.
- Використовується як засіб для видалення гіркого запаху у харчових продуктів, як стабілізатор для масла, сиру, штучного молока, локшини швидкого приготування, пшеничного борошна і т.д.
- У харчовому виробництві стабілізує вітамін С.
- Використовується як добавка для гальванічної рідини;
- Як регулює PH засіб;
- Як в кормі для домашніх птахів і тварин.
Різновиди гліцину і його властивості
3. ВИРОБНИЦТВО гліцин
Хімічний синтез гліцину
Амінокислоти отримують шляхом хімічного синтезу, біосинтезу або екстракцією з білкових гідролізатів. До хімічного синтезу відносять спосіб отримання гліцину через аммоноліз і подальше омилення водних розчинів гліколонітріла
HOCH2CN H2NCH2CN ____> H2NCH2COOH
Однак вихідний гліколонітріл не є доступним реагентом, а повинен бути спеціально отриманий з формальдегіду та синильної кислоти або її солей. Необхідність застосування цих сильно-отруйних речовин в синтетичної ланцюга - один з основних недоліків способу. До інших відносяться: проведення стадій амонолізу і омилення в розбавлених водних розчинах і кількісні витрати мінеральних кислот і лугів, що обумовлює наявність великої кількості забруднених стічних вод і невисокий вихід гліцину в розрахунку на гліколонітріл, який становить 69% або 85%.
Відомий спосіб отримання гліцину лужним гідролізом гідантоїну. Вихід гліцину становить 95%. проте йому притаманні недоліки описаного способу, оскільки для отримання вихідного гідантоїну необхідна синильна кислота (синтез Штрекер), а його гідроліз вимагає кількісних витрат водного лугу.
У промисловій практиці найбільш поширений спосіб отримання гліцину аммонолізом монохлоруксусной кислоти (МХУК), доступного великотоннажного реагенту, у водному розчині в присутності гексаметилентетрамина
Так відомий спосіб отримання гліцину обробкою МХУК або її аммонийной або натрієвої солей аміаком і NaOH у водному середовищі, що містить гексаметилентетрамин і NH4 + -іони в молярному співвідношенні з МХУК не менше, ніж 1. 3 (5).
Перші 1/4 - 1/2 кількості МХУК обробляють аміаком в молярному співвідношенні 1. 2, потім залишилася МХУК обробляють водним розчином NaOH в молярному співвідношенні 1. 2 при 65-70оС. Загальна тривалість синтезу 3 ч. Вихід гліцину 93,0%.
Спосіб має високі витратні показники: 0,57 т NaOH, 0,30 т гексаметилентетрамина, 2,85 т води на 1 т неочищеного гліцину, а головне -великий обсяг забруднених стічних вод, що недоступно в сучасній екологічній ситуації.
Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається ефекту до пропонованого є спосіб синтезу гліцину з МХУК і аміаку в присутності гексаметилентетрамина, що проводиться в середовищі метилового або етилового спирту (6-прототип).
Гліцин за цим способом отримують одночасним введенням метанольного розчину МХУК і газоподібного аміаку в реакційний посудину, заповнений водно-метанольна розчином гексаметилентетрамина при температурі, близької до температури кипіння реакційної суміші.
Продукт, який представляє з себе, близьку до еквімолекулярной, суміш хлористого амонію і гліцину, випадає у вигляді кристалічного осаду при охолодженні реакційної суміші.
Згідно способу-прототипу в 1000 л 90% -ного водного метанолу розчиняють 70 кг гексаметилентетрамина, нагрівають суміш до 40-70оС, і одночасно додають до неї розчин 189 кг МХУК в 80 л 90% -ного метанолу та 68 кг газоподібного аміаку. Після охолодження реакційної суміші видаляють кристалічний гліцин в суміші з NH4Cl. Вихід гліцину в розрахунку на витрачену МХУК становить 144 кг або 95%. Чистота гліцину після очищення - 99,5%.
Недоліками прототипу є:
недостатньо високий вихід гліцину;
недостатньо висока продуктивність процесу - 36 кг / год з 1 м3 реакційного простору;
низькі техніко-економічні показники процесу (видаткові показники процесу в розрахунку на 1 т отриманого після синтезу гліцину складають: метанол 100% -ний - 5,7 т, гексаметилентетрамін 0,5 т, вода 0,64 т, МХУК 1,35 т, NH3 - 0,5 т);
велика кількість стічних вод: близько 1,5 т на 1 т гліцину, забруднених гексаметилентетраміном, метанолом, амонійний азотом і хлорид-іонами.
Біотехнологічний синтез гліцину
До мікрооганізмов-продуцентів гліцину відносять Brevibacterium lactofermentum і бактерії роду Corynebacterium.
Одноступінчатий спосіб отримання гліцину
амінокислота гліцин хімічний біотехнологічний
Двоступеневий спосіб отримання гліцину
Двоступеневий метод отримання амінокислот. У двухступенчатом способі мікроб - продуцент культивують в середовищі, де він виходить і синтезує всі необхідні інгредієнти для подальшого синтезу (в ідіофазу) цільового продукту.
Якщо ферменти біосинтезу амінокислоти накопичуються внутрішньоклітинно, але після 1 - го ступеня клітини сепарують, дезінтегрується і застосовують клітинний сік. В інших випадках для цілей біосинтезу цільових продуктів застосовують безпосередньо клітини.
Якщо амінокислота передбачена в якості добавки до кормів, то біотехнологічний процес кормового продукту включає наступні стадії: ферментацію, стабілізацію амінокислоти в культуральній рідині перед упариванием, вакуум - упаривание, стандартизацію упаренного розчину при додаванні наповнювача, висушування і упаковку готового продукту, в якому повинно містяться не більше 10% основної речовини. Наприклад, в промисловості виготовляють сухий кормової і рідкий кормової концентрати лізину поряд з кристалічним лізин.
1 - ємність для культуральної рідини (ЯЖ); 2 іонообмінні колони; 3 збірник елюата; 4 збірник фільтрату; 5 ємність для елюата; 6 насос; 7- вакуум - випарної апарат; 8- циклон; 9- сушарка кормового концентрату; 10 збірник; 11- реактор - кристалізатор; 12 - центрифуга; 13- сушарка.
На закінчення хотілося б сказати, що амінокислота гліцин є дуже важливою речовиною, яке застосовується в основному в медичній, харчовій та хімічній промисловості. Так, в хімічній промисловості гліцин використовується в якості сировини для отримання очищеного гліцину за допомогою процесу перекристалізації і для синтезу різних органічних сполук.
Амінооцтова кислоту застосовують * для приготування буферних розчинів, * для синтезу пептидів, гиппуровой і аміногіппуровой кислот * як комплексоутворюючі реагент і ін.
Застосовують для одержання добрив, нітратів целюлози, барвників, сірчаної кислоти, для травлення металів і напівпровідникових матеріалів, як окислювач ракетного палива, компонент "нитрующей суміші" (з сірчаною кислотою).
У медицині він застосовується як ліки завдяки своїм корисним властивостям. Основною діючою речовиною фармацевтичного препарату гліцину є амінокислота гліцин, фармацевтичним носієм - метилцелюлоза (0,5-2,0 мас%). Дослідження дії гліцину у здорових добровольців і обмеженої кількості хворих з різноманітною неврологічною патологією продемонструвало повну його безпеку і хорошу переносимість. Будучи природним метаболітом мозку, гліцин не виявляв токсичності навіть в дозах понад 10 г / сут. Єдиним побічним ефектом препарату може вважатися легка седація. Препарат гліцин в дозах 300-600 мг / сут надає антистресовий і ноотропні ефекти.
У харчовій промисловості гліцин використовується в якості одного з модифікаторів аромату і смаку (зареєстрований в якості харчової добавки під назвою Е640).
1. Е.А. Строєв. Біологічна хімія. М. Вища школа, 1986.
3. У.Е. Віестур, І.А. Шміт, А.В. Жілевіч. Біотехнологія. Біо технологічні агенти, технологія, апаратура. Рига, Зинатне, 1987.
4. Г.К. Ліепінин, М.Е. Дунце. Сировина і поживні субстрати для промислової біотехнології. Рига, Зинатне, 1986.
6. Л.І. Воробйов. Промислова мікробіологія. М. МГУ, 1989.
8. В.М. Бєліков. Амінокислоти, їх хімічний синтез і застосування. Укр. АН СРСР, 1973.
9. Дж. Бейлі, Д. Олліс. Основи біохімічної інженерії, т. 1. М "Мир, 1989.
11. Біотехнологія: принципи і застосування. Під ред. І. Хіггінса, Д.Беста, Дж. Джонса. М. Світ, 1988.
Розміщено на Allbest.ru