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氨基酸


几十年来,我国氨基酸行业从无到有、从小到大已经有了很大的发展。其中,发展较快的品种有谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸等。前3种氨基酸的产量不但占国内氨基酸总产量的90%以上,而且,它们的产量还保持着世界第一。在美国,有超过一半的氨基酸通过了Kosher认证,当我国氨基酸产品出口美国市场时大多数贸易商会要求企业提供Kosher认证资质证书,随着美国kosher市场正以每年15%的速率持续增长,现如今持有一张Kosher证书已经俨然成为进入美国氨基酸市场的通行证。作为一家Kosher认证机构亚太区分部,经常遇到氨基酸厂家Kosher认证的问询,很多厂家不理解为什么氨基酸需要办理Kosher证书。在此,我们整理了一套氨基酸的基础知识以及Kosher法规中氨基酸的法规要求。详情如下:

Amino Acid

当你忘记氨基酸的构造时,写个十字奇迹马上出现。你只要在这个十字的中央填上一个碳原子(叫做α碳),在周围的四个位置分别填上一个氢原子、氨基、羟基及一个R基团,基本的氨基酸构造即完成。

R基团可以由最简单的H开始填入,就是最简单的Glycine;再来是CH3就是Alanine;如此越来越大,并加入其他种类的原子(如氧或硫),或额外的氨基或羟基,就可以组成多彩多姿的二十种氨基酸。

请注意α碳是不对称的,因为它周围的四个原子或基团都不相同;只有当R基团为氢原子时,是对称的α碳(因为接有两个一样的氢原子);也就是说只有Glycine是对称的氨基酸。因此,除了Glycine外,其他氨基酸都有其立体异构物,两立体异构物间的化学式完全一样,但互相成为镜像,氨基酸的立体异构物以L-及D-form来表示之;地球上的生物大都采用L-from氨基酸。

氨基酸是生物学上重要的有机化合物,它是由氨基(-NH2)和羧基(-COOH)的官能团组成的,以及一个侧链连到每一个氨基酸。氨基酸是构成蛋白质的基本单位。赋予蛋白质特定的分子结构形态,使他的分子具有生化活性。蛋白质是生物体内重要的活性分子,包括催化新陈代谢的酶(又称“酵素”)。

不同的氨基酸脱水缩合形成肽(蛋白质的原始片段),是蛋白质生成的前体 。

基本结构
氨基酸为分子结构中含有氨基(-NH2 )和羧基(-COOH),并且氨基和羧基都是直接连接在一个-CH-结构上的有机化合物。通式是H2NCHRCOOH(R代表某种有机取代基)。根据氨基连结在羧酸中碳原子的位置,可分为α、β、γ、δ……等等的 氨基酸( C……C-C-C-C-COOH)。

蛋白质经水解后,即生成20种氨基酸,如甘氨酸(Glycine)、丙氨酸(Alanine)、缬氨酸(Valine)、亮氨酸(Leucine)、异亮氨酸(Isoleucine)、苯丙氨酸(Phenylalanine)、色氨酸(Tryptophan)、酪氨酸(Tyrosine)、天冬氨酸(Aspartate)、组氨酸(Histidine)、天冬酰胺(Asparagine)、谷氨酸(Glutamate)、赖氨酸(Lysine)、谷氨酰胺(Glutamine)、甲硫氨酸(Methionine)、精氨酸(Arginine)、丝氨酸(Serine)、苏氨酸(Threonine)、半胱氨酸(Cysteine)、脯氨酸(Proline)等。

根据其结合基团不同。可分为脂肪族胺基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸、无环氨基酸(acyclic)、碱性氨基酸含硫氨基酸、含羟基(醇)氨基酸、含碘氨基酸等。

 

理化特性
1都是无色结晶。熔点约在230℃以上,大多没有确切的熔点,熔融时分解并放出CO2;都能溶于强酸和强碱溶液中,除胱胺酸、酪胺酸、二碘甲状腺素外,均溶于水;除脯氨酸和羟脯氨酸外,均难溶于乙醇和乙醚。
2具有两性。有碱性[二元氨基一元羧酸,例如赖氨酸(lysine)];酸性[一元胺基二元羧酸,例如谷氨酸(Glutamic acid)];中性[一元氨基一元羧酸,例如丙氨酸(Alanine)]三种类型。大多数氨基酸都呈显不同程度的酸性或碱性,呈显中性的较少。所以既能与酸结合成盐,也能与碱结合成盐。
3由于有不对称的碳原子,呈旋光性(除甘氨酸外)。同时由于空间的排列位置不同,又有两种构型:D型和L型,组成天然蛋白质的氨基酸,都属L型。 由于以前氨基酸来源于蛋白质水解(现在大多为人工合成),而天然蛋白质水解所得的胺基酸大多为α-氨基酸,所以在生化研究方面氨基酸通常指α-氨基酸。至于β、γ、δ……ω等的胺基酸在生化研究中用途较小,大都用于有机合成、石油化工、医疗等方面。氨基酸及其衍生物品种很多,大多性质稳定,要避光、干燥贮存。

 

构成天然蛋白质的20种常见氨基酸列表
G      Gly   Glycine     甘氨酸
A       Ala   Alanine     丙氨酸
V       Val    Valine       缬氨酸
L       Leu   Leucine    亮氨酸
I        Ile     Isoleucine         异亮氨酸
F       Phe  Phenylalanine  苯丙氨酸
W     Trp   Tryptophan       色氨酸
Y       Tyr    Tyrosine   酪氨酸
D      Asp  Aspartate         天冬氨酸
H      His   Histidine  组氨酸
N      Asn  Asparagine       天冬酰胺
E       Glu   Glutamate        谷氨酸     谷(麸)氨酸
K       Lys    Lysine       赖氨酸     离氨酸
Q      Gln   Glutamine        谷氨酰胺         谷(麸)氨酰胺
M     Met Methionine      甲硫氨酸 蛋白质合成时第一个氨基酸,可能在转译过程被移除
R       Arg   Arginine   精氨酸
S       Ser   Serine       丝氨酸
T       Thr   Threonine         苏氨酸    
C       Cys   Cysteine  半胱胺酸
P       Pro   Proline      脯氨酸 会破坏蛋白质α螺旋结构

 

次要编码氨基酸
第21和第22种氨基酸,硒半胱氨酸和吡咯赖氨酸,分别用通常的终止密码子UGA和UAG编码,出现在少数蛋白质中。
U      Sec   Selenocysteine         硒半胱氨酸
O      Pyl    Pyrrolysine       吡咯赖氨酸

 

必需氨基酸
人体能消化吸收以及利用的氨基酸只有20种。其中有9种氨基酸(婴儿为10种)是成人体内不能合成或合成速度不能满足机体的需要,必须从膳食补充的氨基酸称为必需氨基酸(EAA),即亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸、组氨酸,精氨酸为小儿生长发育期间的必需氨基酸,胱氨酸、酪氨酸、牛磺酸为早产儿所必需。

肉类中的蛋白质是完全蛋白质,可以提供人体所需的全部氨基酸种类,瘦猪肉的蛋白质含量约为10%至17%,肥猪肉则只有2.2%;瘦牛肉为20%左右,肥牛肉为15.1%;瘦羊肉17.3%,肥羊肉9.3%;兔肉21.2%;鸡肉23.3%;鸭肉16.5%;鹅肉10.8%。肉类的蛋白质经过烹调,有一部分会散在肉汤中,也有一部分水解成氨基酸,溶于肉汤里,故烹调好的肉汤味道鲜美而富于营养。其他13种非必需氨基酸可以用葡萄糖或是别的矿物质来源制造。

 

氨基酸的制备及Kosher认证法规
组成蛋白质的大部分氨基酸是以埃姆登-迈耶霍夫(Embden-Meyerhof)途径与柠檬酸循环的中间物为碳链骨架生物合成的。例外的是芳香族氨基酸、组氨酸,前者的生物合成与磷酸戊糖的中间物赤藓糖-4-磷酸有关,后者是由ATP与磷酸核糖焦磷酸合成的。微生物和植物能在体内合成所有的氨基酸,动物有一部分氨基酸不能在体内合成(必需氨基酸)。必需氨基酸一般由碳水化合物代谢的中间物,经多步反应(6步以上)而进行生物合成的,非必需氨基酸的合成所需的酶约14种,而必需氨基酸的合成则需要更多的,约有60种酶参与。生物合成的氨基酸除作为蛋白质的合成原料外,还用于生物碱、木质素等的合成。另一方面,氨基酸在生物体内由于氨基转移或氧化等生成酮酸而被分解,或由于脱羧转变成胺后被分解。通常用于合成氨基酸的酶必须提供可靠的Kosher证书,因为酶制剂既可以从含动物成分的培养基(如蛋白胨)获得亦可以从植物培养基(如葡萄糖)获得,来自植物培养基的酶制剂是Kosher的。由于犹太Kosher饮食法规中对于动物有其严苛的标准,我国没有符合要求的动物源成分,目前所有含动物源成分的产怕均无法通过Kosher认证机构的认准。制备氨基酸的酶无法确认其来源系动物源或植物源,因此必须提供可靠的Kosher证书。用于制备氨基酸的酶必须提供可靠的Kosher证书,所以氨基酸也是需要可靠的Kosher认证。

 

氨基酸Kosher认证过程中的问题:
在Kosher认证时,我们通常会遇到原材料成分的合规性问题,生产氨基酸的厂家有两种:
一种是直接由最初的产品从最初原料的采购到粗加工到精加工到最终成品的过程而制成的氨基酸,这类企业申请Kosher认证时,我们通常考虑其原材料成分是否符合kosher法规,部分原材料像前文所提到的酶制剂必须提供可靠的kosher证书。通常精加工过程,活性炭是作为过滤除杂的必备物料,活性炭可以来自动物的骨骼也可以来自像椰子壳这类植物来源,因此活性炭也需要提供可靠的Kosher证书。
另一种是外购粗品氨基酸,经过精加工而成的精制氨基酸。Kosher认证过程是一个追踪溯源的过程,对于这类企业申请kosher认证时,我们需要其粗品氨基酸厂家提供可靠的kosher证书,如果粗品氨基酸厂家无法提供可靠的kosher证书,我们的犹太kosher检察官(拉比)可以通过访问该粗品氨基酸加工厂的方式以确保粗品氨基酸的加工过程完全符合kosher认证法规。 通常精加工过程,活性炭是作为过滤除杂的必备物料,活性炭可以来自动物的骨骼也可以来自像椰子壳这类植物来源,因此活性炭也需要提供可靠的Kosher证书。


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