苏氨酸
苏氨酸;羟丁胺酸功能
苏氨酸;羟丁胺酸功能
苏氨酸（也被称为羟丁胺酸）是一种人体必需的氨基酸，它不能在人体中自行合成，必须通过食物摄取，尤其是膳食蛋白质。
苏氨酸在人体内发挥着多种重要的功能：
1.参与蛋白质合成：苏
氨酸是协助优质蛋白素为人体吸收利用不可缺少的氨基酸，有助于维持体内蛋白质平衡。
它参与蛋白质的合成，对于人体胶原蛋白和牙齿珐琅质的形成具有重要作用，还能促进抗体的产生，从而增强免疫系统功能。
2.促进脂肪代谢：苏氨
酸还有助于防止肝脏中脂肪的累积，促进脂肪的代谢，这对于维护肝脏健康和控制肝脏脂肪堆积方面起着至关重要的作用。
缺乏苏氨酸可能会导致肝脂肪病变。
3.维持肠道健康：苏氨酸是肠道粘蛋白的重要成分，通过作用于肠道微生物、肠道屏障和肠
道免疫功能来维持肠道稳态，促进肠道健康。
4.调节其他生理功能：苏氨酸还有助于调节消化、情绪和肌肉生长，以及心血管健康。
在调节营养代谢、大分子生物合成和肠道稳态方面，苏氨酸也起着至关重要的作用。
L_苏氨酸的生产工艺
图1L-苏氨酸结构式苏氨酸（Threonine ）是由W.C.Rose 1935年从纤维蛋白水解产物中分离和鉴定出来的一种氨基酸，因其结构类似苏糖，故将其命名为苏氨酸，现已证明它是最后被发现的必需氨基酸。
在动物体所需的8种必需氨基酸中,苏氨酸是仅次于蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸的第4种氨基酸。
现已被广泛应用于食品工业、饲料工业及医疗等方面。
苏氨酸是主要的限制性氨基酸,缺乏苏氨酸会抑制免疫球蛋白及T 、B 淋巴细胞的产生，从而影响免疫功能，另外，动物还可表现出对肿瘤和疟原虫敏感。
近几年,全球苏氨酸市场以每年20%多的增长率高速增长，而未来苏氨酸的市场仍将增加。
因此对苏氨酸生产工艺的研究开发，有利于促进苏氨酸的产量的增长，从而促进其他相关产品的生产开发。
1苏氨酸的结构及理化性质1.1苏氨酸的化学结构苏氨酸的分子式为C 4H 9NO 3，结构式为CH 3-CH （OH ）-CH （NH 2）-COOH ，相对分子质量为119.18。
由结构式可见,苏氨酸分子中具有2个不对称碳原子,有4种异构体，但只有L-苏氨酸是天然存在并对机体有生理作用的一种氨基酸。
其化学结构式如图1所示：1.2苏氨酸的理化性质天然存在的L-苏氨酸为无色或微黄色晶体，无臭、微甜,可溶于水,20℃时溶解度为9g/100mL ，难溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂，熔点为253～257℃；D-苏氨酸为斜方晶体，是无色或白色结晶粉末，溶于水，不溶于有机溶剂，易被碱破坏，熔点229～230℃。
L-苏氨酸的解离常数为pKCOOH=2.15，pKNH 2=9.12，等电点pI （25℃）=5.64。
2苏氨酸生产工艺类型及特点目前，L-苏氨酸的制备方法主要有生物合成法、化学合成法和蛋白质水解法三种。
然而，在工业化生产中，化学合成法和蛋白质水解法由于存在一些缺陷已经基本不被使用。
生物合成法则因生产成本低、资源节约、环境污染小等优点逐渐成为工业化生产L-苏氨酸的主要方式。
国家标准饲料添加剂L-苏氨酸
国家标准《饲料添加剂L-苏氨酸》报批稿编制说明一、标准制定背景及任务来源1、标准制定背景苏氨酸（α-氨基-β-羟基丁酸）是一种羟基氨基酸，由McCoy等在1935年从纤维蛋白水解产物中分离和鉴定出，因其结构类似苏糖，故命名为苏氨酸。
苏氨酸有四种异构体，天然存在的是L-苏氨酸。
苏氨酸是最后被发现的畜禽必需氨基酸，属于生糖氨基酸，是一种含极性侧链的氨基酸。
苏氨酸的主要生理功能包括：（1）用于平衡氨基酸，促进机体蛋白质合成和沉积；（2）调节脂肪代谢，促进磷脂合成和脂肪酸氧化；（3）促进采食，提高采食量；（4）免疫作用，苏氨酸缺乏会抑制免疫球蛋白和T、B淋巴细胞的产生。
动物体内不能合成苏氨酸，必须由食物供给。
苏氨酸通常是猪饲料中的第二或第三限制性氨基酸，是家禽饲料的第三或第四限制性氨基酸，随着赖氨酸、蛋氨酸合成品在配合饲料中的广泛应用，它逐渐成为影响畜禽生产性能的主要限制性因素，尤其是在低蛋白日粮中添加赖氨酸后，苏氨酸成为生长猪的第一限制性氨基酸。
如果苏氨酸缺乏可导致畜禽采食量降低、生长受阻、饲料利用率下降、免疫功能受限等症状。
在配合饲料中加入L-苏氨酸，具有如下的特点：（1）可以调整饲料的氨基酸平衡，促进禽畜生长；（2）可改善肉质；（3）可改善氨基酸消化率低的饲料的营养价值；（4）可降低饲料原料成本。
因此，在欧盟国家（主要是德国、比利时、丹麦等）和美洲等国家，苏氨酸已被广泛地应用于饲料行业。
畜牧业使用苏氨酸已获得显著效果。
妊娠母猪对苏氨酸的需要量较高，苏氨酸对母猪免疫球蛋白的合成有重要影响，它是维持妊娠母猪血浆免疫球蛋白IgG 浓度的第一限制性氨基酸。
而且苏氨酸在妊娠母猪的体液免疫中起主导作用。
采食苏氨酸缺乏日粮的仔猪，其肠道重量和杯状细胞数量均显著降低，且这种肠道损伤无法通过肠外苏氨酸营养的补充得到恢复。
在畜禽饲料中添加苏氨酸，可以显著提高畜禽的生产性能，降低饲料成本。
表1、表2和表3分别列举了猪、蛋鸡和肉鸡对苏氨酸的需要量。
苏氨酸代谢
苏氨酸代谢苏氨酸（Serine）是一种非必需氨基酸，它是生物体内合成蛋白质和其他重要分子所需要的重要基础物质。
苏氨酸代谢在维持生命和调节代谢过程中起着至关重要的作用。
本文将介绍苏氨酸代谢的生化反应、代谢通路、生理功能以及在健康和疾病中的作用。
生化反应苏氨酸的结构式为HO2CCH(NH2)CH2OH，它含有一个羟基（-OH）和一个胺基（-NH2）。
苏氨酸代谢包括苏氨酸的合成、分解和转化等过程。
苏氨酸的合成需要3-磷酸甘油酸和甘氨酸，它经过一系列化学反应转变成苏氨酸。
苏氨酸还可以通过脯氨酸分解产生，这个过程被称为苏氨酸氨基转移酶反应，将苏氨酸的氨基转移到丙酮酸上形成丙氨酸。
苏氨酸的代谢与其他氨基酸的代谢通路有密切联系。
在体内，苏氨酸可以通过苏氨酸氨基转移酶（SerAT）酶催化与甘氨酸的转化，生成脯氨酸。
脯氨酸是生物体内合成蛋白质的重要物质，同时还可以分解产生α-酮戊二酸，进一步转化为糖类物质。
此外，苏氨酸还可以被转化为甜菜碱，这是一种非常重要的抗氧化物质，可以降低血容量和血糖，并对心血管疾病和癌症等疾病具有保护作用。
苏氨酸的生理功能苏氨酸具有多种生理功能，其中包括：1. 维持基因表达和DNA复制过程，从而保证细胞分裂和增殖的正常进行。
2. 作为神经递质的前体，参与神经传导的调节和控制。
3. 作为抗氧化剂，保护脑细胞和肝细胞等组织器官免受氧化损伤的侵害。
4. 作为调节免疫系统的因子，参与免疫反应的调节和维持。
5. 维持肝脏的正常代谢功能，促进肝脏细胞的修复和再生。
苏氨酸在健康和疾病中的作用苏氨酸在健康和疾病中均有重要作用。
在健康人群中，饮食中含有足够的苏氨酸是保证人体健康的关键之一。
对于那些患有脂质代谢紊乱、心血管疾病和癌症的患者，苏氨酸的摄入量也可能对治疗和预防这些疾病具有帮助。
然而，苏氨酸代谢失调与多种疾病的发生和发展密切相关。
研究表明，在肿瘤细胞中，苏氨酸的代谢通路异常，它的含量和代谢产物会发生变化，从而促进癌细胞的增殖和存活。
苏氨酸综述
苏氨酸背景苏氨酸，学名为2-氨基-3-羟基丁酸。
是一种含有一个醇式羟基的脂肪族α氨基酸。
其中，L-苏氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸中的一种，有两个不对称碳原子，具有4种异构体。
是哺乳动物的必需氨基酸和生酮氨基酸。
它是由Mecoy在1935年于纤维蛋白水解物之中分离和鉴定出来的。
在人体和动物所需的8种必需氨基酸中，苏氨酸是仅次于蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸的第4种氨基酸．苏氨酸在人和动物的生长发育中发挥着重要作用，被广泛应用于饲养业、食品业以及医疗业等方面。
L-苏氨酸的生产方法有蛋白质水解法、化学合成法、直接发酵法和酶法。
蛋白质水解法和化学合成法因其存在种种弊端，工业化生产中已经基本不再使用．酶法生产L-苏氨酸具有专一性高、产品单一、易于精制的特点，但所需酶难以获得，制约了酶法的应用。
直接发酵法生产成本低、资源节约、环境污染小，是目前工业化生产L-苏氨酸的主要方式。
自1935年Rose等首次从血纤蛋白中分离到苏氨酸以来，苏氨酸的生产已取得了很大进展。
1950年代，日本的志村、植村2位教授采用添加前体物的方法发酵生产苏氨酸。
国外从1960年代就有开始采用直接发酵法生产L-苏氨酸的报道。
1970年代末，前苏联的研究者们运用基因工程菌规模生产。
世界上主要的苏氨酸生产企业有日本味之素公司、德国德固赛公司、美国ADM公司、日本协合发酵工业公司等。
国内从1982年才开始有L-苏氨酸产生菌选育的报道，黄和容等报道了以钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)为出发菌株选育苏氨酸产生菌，产量为13g/L。
1986年，檀耀辉等报道以乳糖发酵短杆菌(Brevibacterium lactofermentum)的出发菌株，选育出1株L-苏氨酸产生菌，在适宜条件下发酵72h可产酸16/L。
目前，国内外均采用基因工程菌进行生产，国外产酸水平为100 g/L左右，国内为80 g/L左右，糖酸转化率为30％-40%。
苏氨酸
苏氨酸
1结构
名称：L-苏氨酸（L-Threonine）(β-羟基-α-氨基丁酸)，外观：黄白结晶状粉末
2性状
苏氨酸为白色斜方晶系或结晶性粉末。
无臭，味微甜。
253℃熔化并分解。
高温下溶于水，25°C溶解度为20.5g/100ml。
等电点5.6。
不溶于乙醇、乙醚和氯仿。
苏氨酸有四种异构体，天然存在并且对机体有生理作用的是L-苏氨酸。
5代谢途径
苏氨酸在机体内通过苏氨酸脱水酶（TDH）和苏氨酸脱酶（TDG）以及醛缩酶催化而转变为其他物质的氨基酸。
途径主要有3条：通过醛缩酶代谢为甘氨酸和乙醛；通过TDG代谢为氨基丙酸、甘氨酸、乙酰COA；通过TDH代谢为丙酸和α-氨基丁酸。
7L-苏氨酸的生产及检测方法
苏氨酸的生产方法主要有发酵法蛋白质水解法和化学合成法3种，微生物发酵法生产苏氨酸，因其工艺简单，成本低廉等优点已成为目前主流方法。
Storage：Preserve in well-closed containers密封保存[9]。
苏氨酸的生产工艺
苏氨酸的生产工艺
苏氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
以下是苏氨酸的生产工艺。
1. 苏氨酸的生产主要采用微生物发酵的方法。
首先选择适宜的微生物菌株，如泛菌属、窄丽菌属、谷氨酰胺细菌等。
经过筛选后，选出高效、稳定的菌株作为生产菌株。
2. 生产菌株的培养。
将选好的菌种接入培养基中，经过适当的培养条件，如温度、pH、营养物质等进行培养，使菌株得到良好的生长。
3. 发酵过程。
将培养好的菌株接入发酵罐中，加入发酵基质，包括碳源、氮源、矿物盐等。
通过控制适宜的发酵条件，如温度、通气、pH等，菌株进行大量生长繁殖，产生苏氨酸。
4. 苏氨酸提取。
发酵完成后，通过离心等操作，将菌体与发酵液分离。
然后采用溶剂法、树脂吸附法、离子交换法等提取技术，从发酵液中提取出苏氨酸。
5. 苏氨酸的纯化。
经过提取得到的苏氨酸仍然含有其他杂质，需要进行进一步的纯化处理。
可通过逆流色谱、溶剂结晶、薄层层析等方法分离纯化苏氨酸。
6. 苏氨酸的干燥。
纯化后的苏氨酸为湿糊状或液体状，需要进行干燥处理。
常用的干燥方法有喷雾干燥、真空干燥等，将苏氨酸转化为粉末状。
7. 苏氨酸的包装和贮存。
经过干燥后的苏氨酸进行包装，一般采用密封包装，并存放在干燥、阴凉的地方，避免阳光直射。
以上是苏氨酸的生产工艺，通过微生物发酵、提取纯化等步骤，可获得高纯度的苏氨酸产品。
同时，控制整个生产过程中的条件和质量，可以提高苏氨酸的产量和质量，满足工业和消费者的需求。
苏氨酸生产工艺
苏氨酸生产工艺苏氨酸是一种重要的氨基酸，能够用于家禽、猪、牛等畜禽的生产中以改善生产效果。
苏氨酸的生产过程复杂，要求工艺技术先进，设备精良，操作技术熟练。
本文将介绍苏氨酸的生产工艺、反应步骤及实验条件。
一、苏氨酸生产原理苏氨酸的生产原理是在亚甲基四氢叶酸的催化下，焦磷酸和谷氨酰胺反应生成苏氨酸，产生的废物为脲和二氧化碳。
二、苏氨酸生产反应步骤焦磷酸和谷氨酰胺在亚甲基四氢叶酸催化下发生反应，生成苏氨酸，反应方程式如下：焦磷酸 + 谷氨酰胺 + N^10-亚甲基-THF → 苏氨酸 + 二氧化碳 + 尿素该反应是一个典型的非均相反应，需要在酸性环境中进行催化，同时在反应体系中引入硫酸铵和硫酸钠等杂质，可通过适当的分离和纯化工艺，得到纯度较高的苏氨酸产物。
三、苏氨酸生产工艺1、原材料准备苏氨酸的主要原材料为焦磷酸和谷氨酰胺。
为保证反应的顺利进行，在选择原材料的时候需要注意以下几点：（1）选择纯度高、质量稳定的原材料；（2）对焦磷酸进行干燥处理，以去除其中的水分；（3）将谷氨酰胺溶于水中，并在溶液中加入适量的酸性调节剂，以保证反应的酸性环境。
2、反应条件控制苏氨酸的生产反应需要在一定的条件下进行，包括反应温度、反应时间、酸碱度等。
其中，反应温度和反应时间是影响反应结果的关键因素。
（1）反应温度在选择反应温度时，需要考虑到两个方面的因素：一方面是温度过高会导致反应速率过快，同时也会加剧反应产物中杂质的生成，从而影响苏氨酸的纯度；另一方面是温度过低会导致反应速率过慢，从而影响苏氨酸的产量。
根据实验数据，苏氨酸的反应温度一般控制在50-80℃之间，其中较为理想的温度为65℃。
（2）反应时间苏氨酸反应时间的长短也会对苏氨酸的产量和纯度产生影响。
同时，在反应时间过长的情况下，反应产物中可能会产生大量的杂质，从而影响苏氨酸的纯度。
一般情况下，苏氨酸的反应时间控制在6-8小时之间，这样可以保证反应的充分进行，并达到较为理想的反应产物纯度和产量。
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O ＝
途径3
途径4：琥珀酰-CoA
• 苏氨酸也可以变为琥珀酰-CoA进入三羧酸循 环和其他代谢途径
先天性氨基酸代谢缺陷症
病 名： 甲基丙二酸血症 临床症状： 除血中积累甲基丙二酸外，其它症状 表现为，新生儿呕吐，惊厥，死亡，严重的 智力迟钝 代谢缺陷： 缺乏甲基丙二酰-CoA变位酶（有些病 人对维生素B12治疗有反应）
3.脱氢脱羧形成氨基丙酮
4.附加
生物合成
由天冬氨酸的羧基还原，有ATP的参与，活化 羧基并提供一个磷酸基，生成天冬氨酸-β-半 醛。以上反应过程与细菌及植物合成L-赖氨 酸的一段过程完全相同。天冬氨酸-β-半醛以 NADPH为辅酶，在脱氢作用下还原生成L-高 丝氨酸 高丝氨酸在其激酶作用下在羟基位置转移ATP 上的一个磷酸集团形成O-磷酰-L-高丝氨酸， 再经苏氨酸合酶作用，水解下磷酸基团形成 苏氨酸
生 物 合 成
苏氨酸
▪必要氨基酸 必需氨基酸指的是人体自身（或其它脊椎动 物）不能合成或合成速度不能满足人体需要， 必须从食物中摄取的氨基酸 • 苏氨酸可分解为甘氨酸和乙醛，通过甘氨酸 形成一碳单位 一碳单位就是指具有一个碳原子的基团。指 某些氨基酸分解代谢过程中产生含有一个碳 原子的基团，包括甲基、亚甲基、甲烯基、 甲炔基、甲酰基及亚氨甲酰基等。特点：1. 不能在生物体内以游离形式存在；2.必须以 四氢叶酸为载体。
苏氨酸
苏氨酸
• 生糖氨基酸 • 天冬氨酸族 • α-酮戊二酸衍生 类型包括谷氨酸、 谷氨酰胺、甲硫氨 酸、苏氨酸、异亮 氨酸及赖氨酸（以草 酰乙酸为底物）提供 碳原子
代谢
三条代谢途径 1.由苏氨酸醛缩酶催化裂解生成甘氨酸和乙醛后 者氧化形成乙酸。乙酸氧化形成乙酰--CoA。 甘氨酸会形成丙酮酸 2.由丝氨酸--苏氨酸脱水酶转变为a--酮丁酸
三 羧 酸 循 环
三羧酸循环
途径2
O
• 苏氨酸
苏氨酸脱水酶 PLP
H2O NH4
+
＝
CH3--CH2--C--COO
a--酮丁酸
-
途径2
途径3
H --
O ＝
苏氨酸
NAD+43;H+ NH3 + a-羟基-β-酮丁酸
CO2
CH3--C--CH2--NH3
途径1
H --+
H --苏氨酸羟甲基转移酶 又称丝氨酸羟甲基转移酶
• H3C--C--C--COO
OH NH3 苏氨酸
H2C--COO +H3C--C--H
＝ NH3 甘氨酸
+
-
-乙醛 CoA
H3--C--SCoA
＝ O
乙酰--CoA
O
途径1
乙酰-CoA
乙酰辅酶A是人体内重要的化学物质,能源物 质代谢的重要中间代谢产物，在体内能源物质 代谢中是一个枢纽性的物质。 糖、脂肪、蛋白质三大营养物质通过乙酰辅 酶A汇聚成一条共同的代谢通路——三羧酸循 环和氧化磷酸化，经过这条通路彻底氧化生 成二氧化碳和水，释放能量用以ATP的合成。 乙酰辅酶A是合成脂肪酸、酮体等能源物质的 前体物质，也是合成胆固醇及其衍生物等生 理活性物质的前体物质。