Tło i przegląd
Kwas asparaginowy (Asp) jest ważnym aminokwasem kwasowym szeroko stosowanym w przemyśle spożywczym, medycznym i chemicznym. W przemyśle spożywczym kwas asparaginowy jest dodatkiem odżywczym do wielu produktów spożywczych i jest również stosowany w syntezie słodzika aspartamu. W medycynie może być stosowany jako stymulator funkcji wątroby, detoksykator amoniaku i środek niwelujący zmęczenie, a także jest głównym surowcem do syntezy alaniny i powszechnym półproduktem farmaceutycznym. W przemyśle chemicznym można go wykorzystać do syntezy polimeru kwasu poliasparaginowego.
Aplikacje
Kwas asparaginowy jest powszechnie stosowany w naparach aminokwasowych i suplementach diety i ma szerokie perspektywy zastosowania w dziedzinie farmacji, żywności i syntezy chemicznej. Jako nośnik K+ i Mg2+, kwas asparaginowy może transportować elektrolity do mięśnia sercowego, poprawiając w ten sposób kurczliwość mięśnia sercowego. Może także zmniejszać zużycie tlenu, zapewniając działanie ochronne na mięsień sercowy w przypadku zaburzeń krążenia wieńcowego i niedotlenienia. Dlatego można go stosować do syntezy asparaginianu magnezu i potasu (wiaracetamu), który można stosować w leczeniu arytmii, tachykardii, niewydolności serca, zawału mięśnia sercowego, dusznicy bolesnej, zapalenia wątroby i marskości wątroby. Amino-podstawione pochodne kwasu asparaginowego odgrywają ważną rolę w środkach farmaceutycznych i paszach dla zwierząt. Na przykład kwas N-metylo-asparaginowy (NMA) to nowy dodatek paszowy, który znacznie poprawia wydajność wzrostu świń i wspomaga wchłanianie składników odżywczych. Innym ważnym zastosowaniem kwasu asparaginowego jest wytwarzanie kwasu D-asparaginowego poprzez dekarboksylazę L-asparaginianową. Kwas D-asparaginowy jest ważnym prolekiem, półproduktem, a także funkcjonalnym suplementem zdrowotnym.
Przygotowanie
Rozpuść 150 g kwasu L-asparaginowego w NaOH i dostosuj pH do 8,5, aby przygotować 1 l wodnego roztworu L-asparaginianu sodu. Do powyższego roztworu dodać 0,2 g oczyszczonego racemicznego enzymu asparaginianowego (całkowita aktywność 3200U). Utrzymuj temperaturę 37 stopni i mieszaj mieszaninę reakcyjną. Próbkuj w sposób ciągły układ reakcyjny i mierz skręcalność optyczną za pomocą polarymetru. Po 14 godzinach skręcalność optyczna osiąga zero, co oznacza, że reakcja została zakończona. Roztwór reakcyjny przesączono przez membranę mikrofiltracyjną w celu usunięcia enzymów. Mieszaninę ogrzano do 80 stopni i dodano 1 g węgla aktywnego w celu odbarwienia. Po utrzymaniu tej temperatury przez 1 godzinę roztwór ponownie przesączono. Przesącz ochłodzono do 40 stopni i dodano kwas siarkowy w celu doprowadzenia pH do 2,8 (w trakcie procesu temperatura nadal rosła). Roztwór następnie ochłodzono do temperatury poniżej 30 stopni wodą chłodzącą, powoli mieszając. Próbkę następnie przemyto dwukrotnie większą objętością wody i wysuszono, otrzymując 131,2 g białego kwasu asparaginowego. Produkt miał zerową skręcalność optyczną i czystość 99,5%.