L-焦谷氨酸性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
焦谷氨酸系5-氧脯氨酸。由谷氨酸的α-NH2基和γ-羥基之間脫水形成分子內(nèi)酰胺鍵而成;亦可由谷氨酰胺分子內(nèi)失去酰氨基而成。如果谷胱甘肽合成酶缺陷，可引起焦谷氨酸血癥，出現(xiàn)一系列臨床癥狀。焦谷氨酸血癥系由于谷胱甘肽合成酶缺陷而引起的一種有機酸代謝障礙性疾病。臨床表現(xiàn)出生12～24小時發(fā)病，進行性溶血、黃疸、慢性代謝性酸中毒、智能障礙等;尿中含有焦谷氨酸、乳酸、α-去氧4羥乙酰乙酸內(nèi)脂。治療，對癥、周歲后注意調(diào)節(jié)飲食等。
L-焦谷氨酸又名L-焦性麩質(zhì)酸、L-焦性膠氨酸。其從乙醇及石油醚混合液中析出者為無色正交晶系雙錐體結(jié)晶，熔點162～163℃。能溶于水、醇、丙酮和冰醋酸，微溶于乙酸乙酯，不溶于醚。比旋光度-11.9°(c=2，H2O)。
在人類皮膚中含有一種保濕功能的水溶性物質(zhì)——天然保濕因子，其組成大致為氨基酸(含40%)、焦谷氨酸(含 12%)、無機鹽類(Na、K、Ca、Mg等含18.5%)、其它有機物 (含29.5%)。所以，焦谷氨酸是皮膚天然保濕因子的主要組分之一，其保濕能力遠超過甘油及丙二醇等。且無毒、無刺激，是現(xiàn)代護膚、護發(fā)化妝品的優(yōu)良原料。焦谷氨酸還對酪氨酸氧化酶的活性有抑制作用，從而阻止“類黑素”物質(zhì)在皮膚中沉積，對皮膚具有增白作用。對角質(zhì)有軟化作用，可用于指甲化妝品。除在化妝品中應用外，L-焦谷氨酸還可與其它一些有機化合物生成衍生物，在表面活性、透明光亮作用等方面具有特殊功效。也可用作表面活性劑，用于洗滌劑;化學試劑，用于外消旋胺的拆分;有機中間體。
L-焦谷氨酸是L-谷氨酸分子內(nèi)脫去一分子水而形成，其制備過程簡單，關(guān)鍵步驟是溫度及脫水時間的控制。
(1)在500毫升燒杯內(nèi)加入100克L-谷氨酸，用油浴加熱燒杯，待溫度升至145～150℃時，保溫45分鐘進行脫水反應。脫水后的溶液呈棕褐色。
(2)脫水反應結(jié)束后，將溶液傾倒入體積約為350毫升的沸水中，溶液全部溶于水中。冷卻至40～50℃后，加入適量活性炭進行脫色(重復進行兩次)。得到無色透明溶液。
(3)將步驟(2)制得的無色透明溶液直接加熱蒸發(fā)濃縮到體積減至一半左右時，再轉(zhuǎn)到水浴上繼續(xù)濃縮至體積為1/3 左右，即可停止加熱，并在熱水浴中放冷緩慢使之結(jié)晶，10～ 20小時后即可制得無色棱形結(jié)晶。
L-焦谷氨酸在化妝品中的用量隨配方而定。本品也可以50%濃縮液方式用于化妝品上。
谷氨酸是組成蛋白質(zhì)的一種氨基酸，具有電離的酸性側(cè)鏈，表現(xiàn)嗜水性。谷氨酸易發(fā)生環(huán)化轉(zhuǎn)變成吡咯烷酮羧酸，即焦谷氨酸。
谷氨酸在一切谷類蛋白質(zhì)內(nèi)的含量特別高，通過三羧酸循環(huán)提供α酮戊二酸。α酮戊二酸可在谷氨酸脫氫酶與NADPH(輔酶Ⅱ)催化下直接與氨合成谷氨酸，也可在谷草轉(zhuǎn)氨酶或谷丙轉(zhuǎn)氨酶的催化下，由天冬氨酸或丙氨酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成谷氨酸;另外谷氨酸也可分別與脯氨酸及鳥氨酸(來自精氨酸)可逆地相互轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生。所以谷氨酸是營養(yǎng)上非必需氨基酸。當谷氨酸在谷氨酸脫氫酶和NAD (輔酶Ⅰ)催化下被脫氨基或在谷草轉(zhuǎn)氨酶或谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化下轉(zhuǎn)移出氨基而生成α酮戊二酸，進入三羧酸循環(huán)并通過糖異生途徑生成糖，所以谷氨酸是重要的生糖氨基酸。
谷氨酸在不同的組織內(nèi)(如肌、肝、腦等)通過谷氨酰胺合成酶的催化，能與NH3合成谷氨酰胺，此既是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，特別在腦組織又是氨的解毒產(chǎn)物，同時也是體內(nèi)氨的儲存和利用形式(見“谷氨酰胺及其代謝”條)。
谷氨酸經(jīng)乙酰谷氨酸合成酶的催化與乙酰CoA合成為乙酰谷氨酸，是線粒體氨甲酰磷酸合成酶的輔助因子(參與尿素合成)。
γ氨基丁酸(GABA)是谷氨酸的脫羧產(chǎn)物，特別在腦組織有很高濃度，也出現(xiàn)在血液內(nèi)，其生理功能被認為是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，臨床上輸入松果素以發(fā)揮的抗痙攣作用和催眠功效可能是通過GABA實現(xiàn)的。GABA的分解代謝，是通過GABA轉(zhuǎn)氨酶及醛脫氫酶轉(zhuǎn)變成琥珀酸而進入三羧酸循環(huán)，形成GABA旁路。
化學性質(zhì)
無色結(jié)晶。熔點162-163℃，溶于水、醇、丙酮和冰醋酸，微溶于乙酸乙酯，不溶于醚。
用途
用作有機合成中間體，食品添加劑等。
用途
用于食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)
生產(chǎn)方法
有半合成法、酶轉(zhuǎn)化法和全合成法。目前工業(yè)生產(chǎn)的主要方法是以谷氨酸為原料的半合成法。將42%谷氨酸水溶液在140℃加熱3h，得到L-焦谷氨酸為主要成分的反應液。經(jīng)減壓濃縮、結(jié)晶、洗滌、干燥，即得L-焦谷氨酸，轉(zhuǎn)化率為94%。
L-焦谷氨酸
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品