[科普中國(guó)]-半胱氨酸

半胱氨酸是一種含硫氨基酸，其側(cè)鏈上含有個(gè)巰基( SH)，又稱為疏基丙氨酸。疏基是個(gè)高反應(yīng)性的基團(tuán)，它可以失去氨質(zhì)子，如同一個(gè)弱酸，所以半胱氨酸是一種極性氨基酸。兩個(gè)半胱氨酸分子通過(guò)雙硫鍵連接形成胱氨酸(eystinicaid)。雙硫鍵(disulfide bonds) 是兩個(gè)半胱氨酸的巰基氧化形成的。雙硫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中起重要作用。1

L-半胱氨酸，一種生物體內(nèi)常見(jiàn)的氨基酸。分子式C3H7NO2S，分子量121.16。無(wú)色晶體。溶于水、乙醇、乙酸和氨水，不溶于乙醚、丙酮、乙酸乙酯、苯、二硫化碳和四氯化碳。在中性和弱堿性溶液中能被空氣氧化成胱氨酸。

化合物簡(jiǎn)介基本信息中文名稱：半胱氨酸

中文別名：L-半胱氨酸; L-2-氨基-3-巰基丙酸; (R)-2-氨基-3-巰基丙酸;

英文名稱：L-Cysteine

英文別名：H-CYS-OH; H-Cys-OH; CYSH; FEMA 3263; Cystein;L-Cysteine; E 920; L-Cys; CYSTEINE; (R)-2-Amino-3-mercaptopropionic acid; CYS; Thioserine;

CAS號(hào)：52-90-4

MDL號(hào)：MFCD00064306

EINECS號(hào)：200-158-2

RTECS號(hào)：HA1600000

BRN號(hào)：1721408

PubChem號(hào)：24901592

分子式：C3H7NO2S

結(jié)構(gòu)式：

分子量：121.15800

精確質(zhì)量：121.02000

PSA：102.12000

LogP：0.02840

物化性質(zhì)外觀與性狀：白色結(jié)晶粉末

密度：1.334 g/cm3

熔點(diǎn)：220 °C (dec.)(lit.)

沸點(diǎn)：293.9oC at 760 mmHg

閃點(diǎn)：131.5oC

折射率：8.8 ° (C=8, 1mol/L HCl)

水溶解性：280 g/L (25 oC)

穩(wěn)定性：Stability Stable, but may be air sensitive. Incompatible with oxidizing agents, bases.

儲(chǔ)存條件：Store at RT.

安全信息海關(guān)編碼：2930901000

WGK Germany：3

危險(xiǎn)類(lèi)別碼：R22; R36/37/38

安全說(shuō)明：S36-S37/39-S26

RTECS號(hào)：HA1600000

危險(xiǎn)品標(biāo)志：Xn2

毒理學(xué)數(shù)據(jù)急性毒性：

口腔 LD50 660mg/kg(mus)

1890mg/kg(rat)

主要的刺激性影響：

在皮膚上面:刺激皮膚和黏膜。

在眼睛上面: 刺激的影響。

致敏作用：沒(méi)有已知的敏化作用。

分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)1、 摩爾折射率：28.90

2、 摩爾體積（cm3/mol）：90.7

3、 等張比容(90.2K)：251.5

4、 表面張力(dyne/cm)：58.9

5、 極化率(10-24cm3)：11.45

計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)1.疏水參數(shù)計(jì)算參考值（XlogP）:無(wú)

2.氫鍵供體數(shù)量:3

3.氫鍵受體數(shù)量:4

4.可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量:2

5.互變異構(gòu)體數(shù)量:無(wú)

6.拓?fù)浞肿訕O性表面積64.3

7.重原子數(shù)量:7

8.表面電荷:0

9.復(fù)雜度:75.3

10.同位素原子數(shù)量:0

11.確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:1

12.不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0

13.確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0

14.不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0

15.共價(jià)鍵單元數(shù)量:13

合成方法1.錫粒還原法 將胱氨酸溶于稀鹽酸中，過(guò)濾，濾液加入錫粒升溫回流2h。將還原液用水稀釋，移去剩余錫粒，通入硫化氫使飽和，過(guò)濾，濾渣用少量水洗，將洗、濾液合并，減壓濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、干燥得L-半胱氨酸鹽酸鹽。

2.電解還原法 將蒸餾水、鹽酸、胱氨酸加入電解槽攪拌溶解，維持在50℃以下電解至終點(diǎn)。將所得電解液通硫化氫數(shù)小時(shí)，過(guò)濾。濾液加活性炭脫色，過(guò)濾后減壓濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，干燥，得L-半胱氨酸鹽酸鹽。

3. 合成：可由蛋白質(zhì)（如人發(fā)）用鹽酸水解，再以氧化銅處理，以硫化氫分解而成。也可由胱氨酸降解而得。3

用途主要用于醫(yī)藥、化妝品、生化研究等方面。用于面包料中，以促進(jìn)谷朊形成及促進(jìn)發(fā)酵、出模、防止老化等。用于天然果汁中，以防止維生素C氧化和防止果汁變成褐色。該品有解毒作用，可用于丙烯腈中毒、芳香族酸中毒。該品還有預(yù)防放射線損傷人體的作用，也是治療支氣管炎的藥物，尤其是作為化痰藥（大多以乙酰L-半胱氨酸甲酯酸鹽的形式使用?；瘖y品方面主要用于美容水、燙發(fā)液、防日曬的護(hù)膚膏霜等。3

概況半胱氨酸（cysteine；Cys）的化學(xué)名稱為2-氨基-3-巰基丙酸，它是脂肪族含巰基的極性α-氨基酸。半胱氨酸是人體的條件必需氨基酸和生糖氨基酸，可由體內(nèi)的蛋氨酸（甲硫氨酸，人體必需氨基酸）轉(zhuǎn)化而來(lái)，可與胱氨酸互相轉(zhuǎn)化。4

HSCH2CH（NH2）COOH，(C3H7NSO2)為含硫α-氨基酸之一，遇硝普鹽（nitroprusside）呈紫色（因SH而顯色），存在于許多蛋白質(zhì)、谷胱甘肽中，與Ag+，Hg+，Cu+等金屬離子可形成不溶性的硫醇鹽（mercaptide）。即R－S－M′， R－S－M″－S－R（M′， M″各為1價(jià)、2價(jià)金屬）。半胱氨酸屬于非必需氨基酸。在動(dòng)物體內(nèi)是從蛋氨酸和絲氨酸經(jīng)過(guò)胱硫醚而合成。無(wú)機(jī)硫黃(來(lái)自硫酸鹽)導(dǎo)入到半胱氨酸，在植物和細(xì)菌中,從硫酸經(jīng)過(guò)3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸和亞硫酸還原生成的H2S通過(guò)和O-乙酰絲氨酸或絲氨酸反應(yīng)而生成。

半胱氨酸的分解是在厭氧條件下通過(guò)脫硫氫酶的作用分解成丙酮酸和硫化氫和氨，或是通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用，經(jīng)由中間產(chǎn)物β-巰基丙酮酸分解成為丙酮酸和硫黃，在氧化條件下，氧化成半胱氨酸亞硫酸后，可經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用分解成為丙酮酸與亞硫酸，以及由脫羧基作用分解成為亞?；撬帷⑴；撬岬?。此外，半胱氨酸是不穩(wěn)定的化合物，容易氧化還原，與胱氨酸相互轉(zhuǎn)換。還可與有毒的芳香族化合物縮合成硫醚氨酸（mercapturic acid）而起解毒作用。5

半胱氨酸是一種天然產(chǎn)生的氨基酸,在食品加工中具有許多用途,它主要用于焙烤制品,作為面團(tuán)改良劑的必需成分

半胱氨酸是一種還原劑,它可以促進(jìn)面筋的形成,減少混合所需的時(shí)間和所需藥用的能量,半胱氨酸通過(guò)改變蛋白質(zhì)分子之間和蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的二硫鍵,減弱了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，這樣蛋白質(zhì)就伸展開(kāi)來(lái)。

解毒藥L-半胱氨酸是一種氨基酸類(lèi)解毒藥，它參與細(xì)胞的還原過(guò)程和肝臟內(nèi)的磷脂代謝，有保護(hù)肝細(xì)胞不受損害，促進(jìn)肝臟功能恢復(fù)和旺盛的藥理效應(yīng)。主要用于放射性藥物中毒、重金屬中毒，銻劑中毒，亦可用于肝炎、中毒性肝炎、血清病等，并能預(yù)防肝壞死。本品如果用于銻劑中毒的搶救應(yīng)及時(shí)足量給藥，使其最大限度地與銻離子生成無(wú)毒性的可溶性絡(luò)合物排出體外。6

半胱氨酸衍生物半胱氨酸衍生物包括多種半胱氨酸類(lèi)藥物。半胱氨酸鹽酸鹽，臨床上用于肝炎及重金屬中毒等。半胱氨酸是組成谷胱甘肽的天然成分之一，分子中含有活潑的巰基(-SH)，對(duì)巰基蛋白酶、受毒害的肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，具有保護(hù)作用，并能刺激造血機(jī)能，增加白細(xì)胞和促進(jìn)皮膚損傷的修復(fù)。半胱氨酸的衍生物乙酰半胱氨酸、半胱氨酸甲酯、半胱氨酸乙酸及羧甲半胱氨酸，為呼吸道黏液溶解劑，并具有促進(jìn)受損支氣管黏膜的修復(fù)作用。6

使用說(shuō)明用法用量①噴霧吸入：僅用于非應(yīng)急情況下，以10%溶液噴霧吸入，1～3ml/次，2～3次/日。

②氣管滴入：急救時(shí)以5%溶液經(jīng)氣管插管或直接滴入氣管內(nèi)，1～2ml/次，2～6次/日。

③氣管注入：急救時(shí)以5%溶液用注射器自氣管的甲狀軟骨環(huán)骨膜處注入氣管腔內(nèi)，每次0.5～2ml（嬰兒0．5ml，兒童1ml，成人2ml）。

不良反應(yīng)①本品直接滴入呼吸道可產(chǎn)生大量痰液，需用吸痰器吸引排痰。

②可引起嗆咳、支氣管痙攣、惡心、嘔吐、口臭等不良反應(yīng)，一般減量即可緩解，如遇惡心、嘔吐可暫停給藥。支氣管痙攣可用異丙腎上腺素緩解。

③與異丙腎上腺素合用或交替使用可提高藥效，減少不良反應(yīng)。

禁忌支氣管哮喘患者禁用。

注意事項(xiàng)①不宜與金屬、橡皮、氧化劑、氧氣接觸，故噴霧器須用玻璃或塑料制作。本品應(yīng)臨用前配制，用剩的溶液應(yīng)嚴(yán)封貯于冰箱中，48小時(shí)內(nèi)用完。

②本品能增加金制劑的排泄；減弱青霉素、四環(huán)素、頭孢菌素類(lèi)的抗菌活性，故不宜與這些藥物并用。必要時(shí)可間隔4小時(shí)交替使用。

技術(shù)指標(biāo)比旋光度： +8.3°～ +9.5°

溶解狀況：≥95.0%

含量：98.0%～101.5%

重金屬：≤10ppm

氯化物：≤0.04%

砷鹽：≤1ppm

干燥失重：≤0.5%

灼燒殘?jiān)骸?.1%

PH值：4.5～5.5

鐵鹽： ≤10ppm

氨鹽：≤0.02%

硫酸鹽：≤0.03%

合成過(guò)程在動(dòng)物體內(nèi)是從蛋氨酸和絲氨酸經(jīng)過(guò)胱硫醚而合成。無(wú)機(jī)硫黃（來(lái)自硫酸鹽）導(dǎo)入到半胱氨酸，在植物和細(xì)菌中，從硫酸經(jīng)過(guò)3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸和亞硫酸還原生成的硫化氫通過(guò)和O-乙酰絲氨酸或絲氨酸反應(yīng)而生成。

代謝過(guò)程體內(nèi)半胱氨酸含有巰基（-SH），而胱氨酸含有二硫鍵（-S-S- ），二者可以相互轉(zhuǎn)化。半胱氨酸在體內(nèi)分解時(shí)，有以下幾條途徑：

①直接脫去巰基和氨基，生成丙酮酸、NH3和H2S。H2S再經(jīng)氧化而生成H2SO4。

②巰基氧化成亞磺基，然后脫去氨基和亞磺基，最后生成丙酮酸和亞硫酸，后者經(jīng)氧化后可變?yōu)榱蛩帷?/p>

③半胱氨酸的另一代謝產(chǎn)物是?；撬?，它是膽汁酸的組成成分，膽汁酸鹽有助于促進(jìn)脂類(lèi)的消化吸收。

④半胱氨酸也是合成谷氨酰胺的原料。谷胱甘肽(glutathion)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸所組成的三肽，它的生物合成不需要編碼的RNA。而與一個(gè)稱之為“g-谷氨?；h(huán)”的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)相聯(lián)系。

相關(guān)產(chǎn)品L－半胱氨酸是一種具有生理功能的氨基酸，是組成蛋白質(zhì)的20多種氨基酸中惟一具有還原性基團(tuán)巰基(-SH)的氨基酸，現(xiàn)今已在醫(yī)藥、食品添加劑和化妝品中廣泛應(yīng)用。2002年全世界對(duì)半胱氨酸的需求達(dá)到4400－4600噸，而且以每年2－3%速度遞增。其中西歐需求的遞增速度達(dá)到3－4%，日本則為2%。國(guó)內(nèi)現(xiàn)今，L一半胱氨酸的生產(chǎn)主要依靠人或動(dòng)物的毛發(fā)經(jīng)酸水解或堿水解提取L-胱氨酸后，再經(jīng)過(guò)電解還原制得L一半胱氨酸。該方法收率低，能耗高，水解過(guò)程產(chǎn)生大量刺激性氣體，廢酸處理困難，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。隨著L一半胱氨酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，微生物轉(zhuǎn)化法制生產(chǎn)L-半胱氨酸逐漸取代了毛發(fā)水解制備L-半胱氨酸。微生物轉(zhuǎn)化法制備工藝以其反應(yīng)條件溫和、專一性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而日益受到重視。德國(guó)的WACKER公司已經(jīng)成功的進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)發(fā)酵法L-半胱氨酸,其年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到世界總產(chǎn)量的30%,相信在不久的將來(lái),在國(guó)內(nèi)占主導(dǎo)地位的水解法L-胱氨酸生產(chǎn)L-半胱氨酸的會(huì)成為歷史.

此外,半胱氨酸是一種天然產(chǎn)生的氨基酸，在食品加工中具有許多用途，它主要用于焙烤制品，作為面團(tuán)改良劑的必需成分。半胱氨酸是一種還原劑，它可以促進(jìn)面筋的形成，減少混合所需的時(shí)間和所需藥用的能量，半胱氨酸通過(guò)改變蛋白質(zhì)分子之間和蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的二硫鍵，減弱了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，這樣蛋白質(zhì)就伸展開(kāi)來(lái)。L-胱氨酸同時(shí)也是生產(chǎn)肉味香精所必須的原材料,其反應(yīng)原來(lái)為美拉德反應(yīng),肉味香精廣泛的應(yīng)用于薯?xiàng)l,醫(yī)藥，火腿腸等領(lǐng)域.

生理功能：

1、在生物體內(nèi)具有抱合作用等, 故對(duì)范圍廣泛的毒物如甲醛、乙醛、氯仿、四氯化碳、鉛、鎘、氯甲汞、過(guò)氧化脂、PCB、河豚毒、酒精等具有有效的解毒作用, 這些都已被實(shí)驗(yàn)所證明。

2、有效地預(yù)防和治療放射性傷害。

3、在皮膚蛋白的角蛋白生成中維持重要的巰基酶的活性, 并且補(bǔ)充硫基, 以維持皮膚的正常代謝，調(diào)節(jié)表皮最下層的色素細(xì)胞生成的底層黑色素, 是種非常理想的自然美白化妝品。它可以除去皮膚本身的黑色素, 改變皮膚本身的性質(zhì), 使皮膚變得自然的美白。

4、每當(dāng)出現(xiàn)炎癥、過(guò)敏使膽磷酯酶等巰基酶降低時(shí), 補(bǔ)給L-半胱氨酸可維持巰基酶的活性, 改善炎癥和過(guò)敏的皮膚癥狀。

5、具有溶解角質(zhì)的作用, 所以對(duì)角質(zhì)肥厚的皮膚病也有效。

6、具有防止生物體衰老的功能。

7、主要分布在肝、脾、腎中外, 還大量積聚在人體表面包括皮膚、粘膜、消化器表面等, 在異物包括經(jīng)口攝取的、從大氣吸入的、與皮膚接觸侵入的異物侵入時(shí)可強(qiáng)化生物體自身的防衛(wèi)能力、調(diào)整生物體的防御機(jī)構(gòu)。