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脯氨酸
鎖定
脯氨酸（Proline，縮寫為Pro 或P），化學式為C5H9NO2，分子量為115.13，是一種環狀的亞氨基酸。α-亞氨基酸，中性，等電點為6.30，水中溶解度比任何氨基酸都大，25℃時100g水中可溶162g左右。易潮解不易得結晶，有甜味。與茚三酮溶液共熱，生成黃色化合物。一旦進入肽鏈後，可發生羥基化作用，從而形成4-羥脯氨酸，是組成動物膠原蛋白的重要成分。羥脯氨酸也存在於多種植物蛋白質中，尤其與細胞壁的形成有關。植物體在乾旱、高温、低温、鹽漬等多種逆境下，常常有脯氨酸的明顯積累。在臨牀、生物材料、工業等方面均有廣泛應用
[1]
。
我們知道脯氨酸有三種形式DL-脯氨酸，L-脯氨酸、D-脯氨酸，通常所説的脯氨酸就是L-脯氨酸，天然存在的一種氨基酸，常温下本品為柱狀晶體。加熱下到215-220℃迅速分解。能溶於熱水和乙醇。微具甜味，有吸濕性。在鹼性溶液中消旋化。[α]D25-86.5°(水)，-60.4°(5N鹽酸)。分佈於多種蛋白質中。為海洋浮游生物中一種含量居中的氨基酸；也存在於海水、顆粒物和海洋沉積物中。
脯氨酸是人體的非必需氨基酸。
- 中文名
- 脯氨酸
- 外文名
- proline
- 別 名
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2-吡咯烷羧酸
吡咯烷-2-羧酸 - 英文縮寫
- P，Pro
- 化學式
- C5H9NO2
脯氨酸化合物
脯氨酸理化性質
- 物理性質
折射率：-85°(C=4,H2O)
[2]
水溶解性：可溶
儲存條件：室温
蒸汽壓：0.00615mmHg at 25°C
[2]
等電點（pI）：6.30
- 化學性質
注*：其中N的化合價為+5。
脯氨酸極性
脯氨酸生產方法
植物脯氨酸的合成有兩條途徑：一條途徑是以穀氨酸(Glu)為底物合成脯氨酸，另一條途徑是以鳥氨酸為底物合成脯氨酸，通常在植物受到脅迫或氮素缺乏的情況下，脯氨酸的主要來源就是穀氨酸合成途徑，在氮素供應充足的情況下，植物中脯氨酸的主要合成途徑是鳥氨酸為底物合成的。
- 明膠、乾酪素之類蛋白質的水解物，用離子交換樹脂處理,再用苦味酸或雷因克特鹽(Reineckeatesalt)處理中性氨基酸部分，僅使L-脯氨酸沉澱，最後用無水乙醇加異丙醇重結晶而得。由嗜乙酰乙酸棒桿菌(Corynebacteriumacetoacidophilum)XQ-3(由無錫輕工大學中央研究所選育)以氯化銨為氮源經發酵而得。產酸率約60g/L。
- L-脯氨酸有兩種製法。一是直接發酵法，利用葡萄糖和黃色短桿菌變異株或穀氨酸棒桿菌野生株，經微生物發酵獲得L-脯氨酸；二是化學合成法，以穀氨酸為原料，與無水乙醇在硫酸催化下發生酯化，並加入三乙醇胺將氨基硫酸鹽遊離出來，得穀氨酸-δ-乙酯。再用金屬還原劑硼氫化鉀還原穀氨酸-δ-乙酯，得脯氨酸粗品，最後對其分離純化可得粗製脯氨酸。小試工藝酯化稱取L-穀氨酸147g，投入三頸瓶中，加入無水乙醇1L，攪拌冷卻至0℃，再滴加H2SO4 80ml，於0-5℃攪拌反應1h，室温繼續反應1h，反應全部變清。在20℃下滴加三乙胺至pH為8-8.5，析出白色結晶，在室温下再攪拌1h，靜置冷卻5℃過濾，取結晶，用95%乙醇洗滌，抽乾後真空乾燥，得穀氨酸-δ-乙酯約141g。熔點178-180℃，收率80%-83%。[α]32D+29.8 (C=1g/ml 10% HCl)。還原在三頸瓶中投入穀氨酸-δ-乙酯175g，加入蒸餾水875ml，攪拌冷卻至5℃，再分次加入KBH4 53.9g，約1h加完，室温再反應1h，保温50℃反應3h。冷卻至0℃，加入6mol/L HCl調至pH4，過濾取濾液，即得粗品L-脯氨酸水溶液。分離純化離子交換樹脂-氧化鋁柱色譜分離法將粗品L-脯氨酸水溶液，以4ml/min的流速進入裝入732-H+型樹脂交換柱中(1g酸投料需10ml樹脂)。先用蒸餾水沖洗至中性,再用1mol/L氨水洗脱，收集含L-脯氨酸段的洗脱液(用硅膠G薄層色譜控制)。將洗脱液減壓濃縮至幹，再用少量水溶解後，將其進入中性氧化鋁色譜柱中，再以60%乙醇水溶液洗脱(還是用硅膠G薄層色譜控制)。收集的洗脱液減壓濃縮至幹，再以無水乙醇洗滌數次，稍冷後再加入無水乙醚，冷卻過濾取結晶，真空乾燥，得L-脯氨酸。熔點220-222℃(分解),收率28%左右。[α]24D-82.4(C=1g/ml, H2O)。五氯酚沉澱解吸分離法成鹽將粗品制脯氨酸水溶液置於反應瓶中，加熱至50℃時滴加五氯酚乙醇溶液(0.111mol/70ml乙醇)，並保温攪拌5h後，讓冷卻至0℃，過濾取結晶，用少量冰水洗滌，抽乾，乾燥後得複鹽,熔點240-242℃，沉澱率95%。解析將複鹽38.4g，投入三頸瓶中，加入蒸餾水200ml，氨水20ml，室温攪拌8h，冷卻至0℃後過濾取濾液，將濾液減壓濃縮，加入蒸餾水100ml，過濾取濾液，加入活性炭脱色。乙醚提取，分出水層，繼續濃縮至幹，用無水乙醇脱色數次，再加少量無水乙醇濕潤，加入2倍量無水乙醚，冷卻結晶，過濾取結晶，真空乾燥，得L-脯氨酸成品。放大生產工藝酯化將L-穀氨酸15kg，無水乙醇100L投入200L反應罐中，冷卻至0℃，攪拌條件下滴加濃H2SO4 8.1L，保持0℃，攪拌反應1h，再保温25℃攪拌反應1h後，加入三乙胺使pH為8.0-8.5。攪拌1h，出現白色沉澱。冷卻至5℃，過濾取沉澱，用50L 95%乙醇洗滌，沉澱於50℃真空乾燥，得L-穀氨酸-δ-乙酯。還原將所得L-穀氨酸-δ-乙酯投入100L反應罐中，加水70L，攪拌冷卻至5℃，於1h內分次加完4.3kg KBH4，加熱保温200℃，攪拌反應1h，再升温50℃，攪拌反應3-4h，冷卻至0℃，以6mol/L的HCl調pH至4.0，過濾取濾液得L-脯氨酸粗品溶液。沉澱將L-脯氨酸粗品溶液投入100L反應罐中，加熱至50℃，在不斷攪拌下緩緩加入7L 1.5mol/L的五氯酚乙醇溶液，保温50℃反應5h後，冷卻至0℃析出結晶，過濾取結晶，抽乾，得複鹽。解析、精製將複鹽投入100L反應罐內，加入3%氨水20L，室温攪拌反應7-8h後，降温至0℃過濾，沉澱用少量冰水洗滌，抽乾，洗液和濾液合併，再減壓濃縮至幹，用10L去離子水攪拌溶解，過濾取濾液，並加入0.5%活性炭，加熱70℃攪拌脱色1h，過濾取濾液，讓其冷卻至0℃，加等體積乙醚萃取，分出水層，減壓濃縮至幹，加10L無水乙醇脱水3次，抽乾，沉澱加2L無水乙醇攪勻，再加10L乙醚，冷卻至0℃，過濾取沉澱，真空抽乙醚，80℃烘乾，得L-脯氨酸成品。
- 以明膠為原料用酸水解後經離子交換樹脂柱層析而得。
- 煙草:BU,22;FC,21。
脯氨酸藥典標準
脯氨酸來源及含量
脯氨酸性狀
脯氨酸比旋度
脯氨酸鑑別
（1）取本品與脯氨酸對照品各適量，分別加水溶解並稀釋製成每1ml中約含0.4mg的溶液，作為供試品溶液與對照品溶液。照其他氨基酸項下的色譜條件試驗，供試品溶液所顯主斑點的位置和顏色應與對照品溶液的主斑點相同。
[4]
脯氨酸檢查
1酸度
2溶液的透光率
3氯化物
4硫酸鹽
5銨鹽
6其他氨基酸
取本品，加水溶解並稀釋製成每1ml中約含50mg的溶液，作為供試品溶液；精密量取1ml，置200ml量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，作為對照溶液。另取脯氨酸對照品與蘇氨酸對照品各適量，置同一量瓶中，加水溶解並稀釋製成每1ml中各約含0.4mg的溶液，作為系統適用性試驗溶液。照薄層色譜法（2010年版藥典二部附錄ⅤB）試驗，吸取上述三種溶液各2μl，分別點於同一硅膠G薄層板上，以正丁醇－無水乙醇－濃氨溶液－水（8：8：1：3）為展開劑，展開，晾乾，噴以茚三酮的丙酮溶液（1→50），在80℃加熱至斑點出現，立即檢視。對照溶液應顯一個清晰的斑點，系統適用性試驗溶液應顯兩個完全分離的斑點。供試品溶液如顯雜質斑點，其顏色與對照溶液的主斑點比較，不得更深（0.5%）。
[4]
7乾燥失重
8熾灼殘渣
9鐵鹽
10重金屬
11砷鹽
12細菌內毒素
脯氨酸含量測定
取本品約0.1g，精密稱定，加冰醋酸50ml使溶解，照電位滴定法（2010年版藥典二部附錄ⅦA），用高氯酸滴定液（0.1mol/L）滴定，並將滴定的結果用空白試驗校正。每1ml高氯酸滴定液（0.1mol/L）相當於11.51mg的C5H9NO2。
[4]
脯氨酸體內代謝
在谷氨酰激酶(γ-GK)的作用下穀氨酸生成谷氨酰磷酸(γ-GP)，而後在穀氨酸一半醛脱氫酶(GSADH)的作用下生成穀氨酸一半醛(GSA)，GSA自發環化為吡咯琳-5-羧酸(P5C)，在吡咯琳-5-羧酸還原酶(P5CR)的作用下還原為脯氨酸。
脯氨酸在植物體內的降解基本上是合成過程的逆過程，這一過程首先發生在線粒體中，脯氨酸在線粒體中由脯氨酸脱氫酶(ProDH)催化，生成P5C，P5C在吡咯琳-5-羧酸脱氫酶(P5CDH)作用下生成穀氨酸，在植物受到滲透脅迫時，氧化降解的過程受到抑制，這樣細胞中脯氨酸含量增加，植物覆水，此過程又會被誘導，導致脯氨酸含量下降。
脯氨酸作用與用途
脯氨酸醫藥行業應用
脯氨酸植物抗寒性
脯氨酸(Pro)是植物蛋白質的組分之一，並可以遊離狀態廣泛存在於植物體中。在乾旱、鹽漬等脅迫條件下，許多植物體內脯氨酸大量積累。積累的脯氨酸除了作為植物細胞質內滲透調節物質外，還在穩定生物大分子結構、降低細胞酸性、解除氨毒以及作為能量庫調節細胞氧化還原等方面起重要作用。
[1]
在逆境條件下（旱、鹽鹼、熱、冷、凍），植物體內脯氨酸的含量顯著增加。植物體內脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性，抗旱性強的品種往往積累較多的脯氨酸。因此測定脯氨酸含量可以作為抗旱育種的生理指標。另外，由於脯氨酸親水性強，能穩定原生質膠體及組織內的代謝過程，因而能降低凝固點，有防止細胞脱水的作用。在低温條件下，植物組織中脯氨酸增加，可提高植物的抗寒性，因此，亦可作為抗寒育種的生理指標。
[1]
脯氨酸生物體內作用
在生物體內，脯氨酸不僅僅是理想的滲透調節物質，而且還可作為膜和酶的保護物質及自由基清除劑，從而對植物在滲透脅迫下的生長起到保護作用，對於鉀離子生物體內另外一種重要的滲透調節物質在液泡中的積累情況，脯氨酸又可起到對細胞質滲透平衡的調節作用。
[1]
脯氨酸工業應用
脯氨酸其他領域應用
4.風味劑，與糖共熱發生氨基一氫基反應，可生成具有特殊香味的物質。
[1]
脯氨酸實驗用途
脯氨酸以天然存在形式，膠原的主要成分之一。DL-型以明膠為原料，經鹽酸水解等多步處理後可製得該品鹽酸鹽。為生化試劑，用於生化及營養研究，微生物試驗，製備培養基。L-型以L-穀氨酸與無水乙醇酯化、還原而製得。
[1]
脯氨酸牙釉質的修復作用
在兩棲動物和動物模型中，研究人員比較了脯氨酸的重複。他們發現，當重複片段較短時，比如在青蛙中，牙齒將不會產生牙釉質稜柱（enamel prism），這些結構對牙齒的堅固很重要。相反的，當蛋白重複片段較長時，他們會聚集一系列分子以幫助牙釉質晶體生長。
這項研究結果發佈在2009年12月21日《PLoS Biology》的在線版本上。這項研究的負責人生物學教授Tom Diekwisch介紹説，脯氨酸重複是很令人驚奇的，這對於理解許多天然蛋白的結構和功能來説也是很重要的，比如粘蛋白（mucins），抗凍蛋白（antifreeze proteins），澱粉樣蛋白，朊蛋白（prion protein）等。
牙釉質在生長過程中，會被泡沫狀的蛋白塊包圍，在不同的動物中蛋白泡沫的大小也是不一樣的，從奶牛的5納米到老鼠的20納米，和青蛙的40納米。這項發現表明，脯氨酸重複片段越長，蛋白泡沫就越大。此外，蛋白泡沫越小則牙釉質晶體越長。
研究人員希望這些發現能夠有助於其他重要科學領域的研究，包括神經組織退化疾病的治療。此外，這項發現或將有助於設計新的牙釉質，使人們能擁有健康的牙釉質層。
脯氨酸説明書
急救措施
【食入】如果受害人是清醒和警覺，給2-4杯牛奶或水。立即就醫。
【皮膚】至少15分鐘，用大量的肥皂水沖洗皮膚，脱去被污染的衣服和鞋子。如果刺激加劇或持續，尋求醫療援助。
【眼睛】立即沖洗眼睛，用大量的清水沖洗至少15分鐘，並不時提起上下眼瞼。獲得醫療救助。
處理
【處理】操作後徹底清洗。有足夠的通風條件下使用。減少灰塵生成和堆積。避免接觸皮膚和眼睛。保持容器密閉。避免食入和吸入。
危害辨識
【吸入】這種物質的毒理學性質沒有得到充分的調查。
【皮膚】危險性低，對通常的工業處理。
【眼睛】沒有發現有關刺激眼睛和其他潛在的影響。接觸可能引起短暫眼睛刺激。
【食入】這種物質的毒理學性質沒有得到充分的調查。
【個人防護】眼睛：佩戴合適的防護眼鏡或化學安全護目鏡，OSHA的眼睛和麪部防護條例29 CFR 1910.133或歐洲標準EN166。皮膚：穿戴適當的防護手套，以防止皮膚接觸。服裝：穿適當的防護服以防止皮膚接觸。
【呼吸器】按照OSHA呼吸器條例29CFR 1910.134或歐洲標準EN 149。請務必使用一個NIOSH或歐洲標準EN 149批准的呼吸器必要時。
【暴露的影響】可能會刺激眼睛，皮膚和呼吸道。預期為低的攝入危害。
消防措施。
【閃點】106
【滅火】在壓力需佩戴自給式呼吸器設備，MSHA / NIOSH（或同等標準），和全身防護服。足夠濃度的粉塵可與空氣形成爆炸性混合物。燃燒會產生有毒氣體。滅火劑：小火，使用水噴霧，化學乾粉，二氧化碳或化學泡沫。使用最合適的滅火劑。
意外泄漏處理措施
【小泄漏/泄露】掃掉，然後放入合適的容器中進行處理。避免產生塵土飛揚的條件。提供良好的通風。
穩定性和反應性
【出售編號】31
【穩定性】穩定在正常的温度和壓力。
【不相容性】強氧化劑。
儲運特性
【貯藏】儲存在陰涼，乾燥，通風良好的地方，遠離不相容的物質。
- 參考資料
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- 1. 脯氨酸 ．Chemical Books[引用日期2017-03-18]
- 2. 脯氨酸 ．摩貝化合物百科[引用日期2017-03-18]
- 3. 化工詞典-脯氨酸 ．化工空間[引用日期2013-04-11]
- 4. 國家藥典委員會．中華人民共和國藥典：2010年版：第三增補本[M]．北京：中國醫藥科技出版社，2010.
- 5. 生命經緯
- 6. CAS 登錄號：147-85-3, L-脯氨酸 - chemBlink ．Chemblink．2023-02-09[引用日期2023-02-10]
- 7. CAS 登錄號：147-85-3, L-脯氨酸 - chemBlink ．Chemblink．2023-02-09[引用日期2023-02-10]
