第47卷第2期2018年6月
发酵科技通讯
Bulletin of Ferm entation Science and Technology
V ol. 47 N o. 2
Jun.2018 L-谷氨酰胺稳定性研究
唐艳1，吴涛#,王晓玉1
(1.梅花生物科技集团股份有限公司，河北廊坊065001 '.廊坊梅花生物技术开发有限公司，河北廊坊065001)
摘要：L-谷氨酰胺产品在室温条件存储易出现变黄、吸潮现象.因此探究其在高温、高湿和强光照条
件下的稳定性具有十分重要意义.选定高温、高湿和强光照等单因素条件，以及两个特定的加速实
验条件，对L-谷氨酰胺产品的稳定性进行了系统性研究.结果表明：L-谷氨酰胺产品在强光照、密
闭包装下可以长期稳定保存，但在高温、高湿条件下不稳定，产品的白度、透光以及干燥失重均发生
变化.因此，建议L-谷氨酰胺产品应密闭包装，在生产、运输和储存过程中保持干燥，以确保产品质
量的稳定性.
关键词：L-谷氨酰胺；稳定性；加速试验；储存；吸潮
中图分类号：T Q92 文献标志码：A文章编号=1674-2214(2018)02-0097-03
Study on stability of L-glutamine
T A N G Y an1,W U Tao2,W A N G X ia〇y u1
(1. Meihua Holdings Group, Langfang 065001, China；2. Meihua Biotech (Langfang) Co. $Ltd. $
Abstract%L-glu tam in e stored at room tem perature prone to yellow in g and in filtra tin g.T h e re fo re,
it is of great significance to explore its s ta b ility under high te m perature,high h u m id ity and strong
lig h t conditions.In th is paper,the s ta b ility o f L-g lutam ine was system atically investigated under high te m p era ture,high h u m id ity,strong lig h t and tw o specific accelerated experim ental conditions.The results showed th a t L-g lu tam ine could be stored stably fo r a long tim e under strong su nligh t and closed packaging conditions.H o w e v e r,the w hiteness,lig h t transm ission and weightlessness of L-g lu ta m in e were 6hanged under high tem perature and high h u m id ity conditions.T h e re fo re,it is suggested th a t L-g lu tam ine products should be sealed in containers
and keeping d ry during p ro d u ctio n,tra n sp o rta tio n and storage,to ensure the s ta b ility o f the product
Keywords%L-g lu ta m in e；s ta b ility；accelerated test；storage；absorb m oisture
L-谷氨酰胺是人体中含量最丰富的非必需氨基 酸，是合成氨基酸、蛋白质、核酸和其他生物分子的前体物质[1]，可通过人体自身的谷氨酰胺合成酶合成，也可由谷氨酸、缬氨酸和异亮氨酸转化合成. L-谷氨酰胺具有提高免疫力2、增长肌肉、增强脑机 能、维持肠胃结构3和抗氧化等功能4，被广泛应用 于食品、保健品、医药[5]、饲料6等领域.笔者旨在考 察高温、高湿、强光照和加速实验对谷氨酰胺产品稳定性的影响，为谷氨酰胺产品的生产、包装、贮存和 产品运输条件提供依据.
1仪器与方法
1.1仪器
LabonceAOOCGS型药物稳定性实验箱（北京 兰贝石恒温技术有限公司），722E可见分光光度计
收稿日期：2018-02-27
基金项目：河北省氨基酸工程技术研究中心创新平台建设资助项目（131000021)
作者筒介：唐艳（1987—），女，内蒙古通辽人，助理工程师，研究方向为氨基酸分析检测，E-mail:1041647978?qq. com
免疫营养:谷氨酰胺的研究新进展 自此Dudrick和Wilrmore ［1］于1967年由小狗的实验证实，经腔静脉输高热量与氮源可获得动物生长发育的结果，并在小儿外科临床应用获得成功后，临床营养开始有了广泛的应用和研究。传统营养支持的基本目的是:提供充足的能量和氮源，以适应机体的代谢需要，保持瘦肉体，维持生理内稳态，促进病人康复。为达到一目的，在营养支持的发展过程中.曾先后出现静脉内高营养（intravenous hyper-alimentation）、全肠外营养（total parenteral nutrition）、肠内营养（enteral nutrition）、人工胃肠（arti ficial gut）、代谢支持（metabol-ic support）等概念.每一新概念的问世与研究，都推动着临床营养向高水平的领域发展，使之成为现代医学中不可缺少的技术，营养支持已成为提高危重病人救治成功率的关键之一。 20世纪90年代以来，一系列的相关研究表明，营养支持可以改变疾病的治疗效果，不仅仅是由于纠正和预防了治疗对象的营养不足，更重要的可能是通过其中特异营养素的药理学作用达到治疗目的。某些营养物质不仅能防治营养缺乏，而且能以特定方式刺激免疫细胞增强应答功能，维持正常、适度的免疫反应，调控细胞因子的产生和释放，减轻有害的或过度的炎症反应，维持肠屏障功能等。这一新概念最初被称之为营养药理学（nutritional pha rmacology），近年来更多的学者称之为免疫营养（immunonutrition）以明确其治疗目的。即将某些特异性营养物添加于标准肠内营养或肠外营养中，可以达到增强免疫功能和调节炎性反应，保护胃肠黏膜屏障功能等作用［2］。有关这方面的研究是现代外科的发展方向之一，具有免疫药理作用的营养素亦随着研究的进展日趋增多， 研究较多并已开始应用于临床的营养素包括谷氨酰胺、精氨酸、ω-3脂肪酸.核苷酸、膳食纤维等。 1 作用机制 谷氨酰胺（Gln）是血循环和体内游离氨基酸池中含量最丰富的氨基酸，Gln所含的酰胺氮是所有细胞的生物合成所必需，体内细胞利用Gln可合成嘌呤、嘧啶、氨基糖及其它氨基酸。因此，Gln是蛋白质代谢的重要调节因子，被认为是机体在应激状态下的条件必需氨基酸。体内以快速增殖为特征的细胞对Gln具有很高的摄取率，如肠黏膜细胞、免疫细胞、成纤维细胞等。最初的研究认为，Gln参与免疫营养是作为 营养物质来修复肠上皮，维持肠屏障功能，防治肠道细菌和毒素易位，减少肠源性感染。免疫营养的研究进展表明，Gln可被不同的免疫组织利用。在创伤和脓毒血症时，淋巴细胞、巨噬细胞等对Gln的需求增加，致使机体对这一营养素的需求量超过其产出量，血和组织
万方数据
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谷氨酰胺转氨酶的研究进展 作者：陶红军， 邵虎， 黄亚东， 孔令伟， TAO Hongjun， SHAO Hu， HUANG Yadong， KONG Lingwei 作者单位：陶红军,黄亚东,TAO Hongjun,HUANG Yadong(常州红梅乳业有限公司,江苏,常州,213023)，邵虎,SHAO Hu(江苏食品职业技术学院,江苏,淮安,223003)， 孔令伟,KONG Lingwei(淮安快 鹿牛奶有限公司,江苏,淮安,223001) 刊名： 中国酿造 英文刊名：CHINA BREWING 年，卷(期)：2010(6) 参考文献(38条) 1.黄六容;何冬兰微生物谷氨酰胺酶的研究进展 2004(02) 2.王灼维;王璋土壤分离转谷氨酰胺酶生产菌株 2004(04) 3.MOTOKIM;OKIYAMA A;NONAKA M Novel transglutaminase manufacture for praparation of protein gelling compounds 1989 4.MOTOKI M;SEGURO K Transglutaminase and its use for food processing 1998 5.唐名山;王树英;陈坚Streptovcrticillinm mobaraense 谷氨酰胺转胺酶的表达、纯化和复性[期刊论文]-食品与发酵工业 2004(04) 6.鲁时瑛;岗楠迪;堵国成谷氨酰胺酶的分离纯化及酶学性质[期刊论文]-无锡轻工大学学报 2002(06) 7.崔艳华;张兰威谷氨酰胺转氨酶研究进展[期刊论文]-生物技术通报 2009(1) 8.姜燕;温其标;唐传核谷氨酰胺转移酶对食物蛋白质成膜性能的影响[期刊论文]-华南理工大学学报 2006(08) 9.丁克毅;刘军;EleanorM.Brown转谷氨酰胺酶(MTCrase)改性明胶可食件薄膜的制备[期刊论文]-食品与生物技术学报 2006(04) 10.丁克毅轻谷氨酰胺酶改性明胶高强度薄膜的制备 2006(01) 11.张春红;陈海英;车晓彦谷氨酰胺转氨酶改性谷朊粉的研究[期刊论文]-食品科学 2006(12) 12.KURAISHI C;SAKAMOTO J;YAMAZAKI K Production of restructured meat using microbial transglutaminase without salt or cooking[外文期刊] 1997(3) 13.田少君;梁华民转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白凝胶性的影响[期刊论文]-中国油脂 2005(08) 14.熊晓辉;王晓丽;束长丰谷氨酰胺转氨酶对内酯豆腐品质的影响[期刊论文]-食品研究与开发 2007(05) 15.田少君;梁华明转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白的改性研究[期刊论文]-粮油加工与食品机械 2005(06) 16.陈义华;陆兆新;尤华灰色链轮丝菌产转谷氨酰胺酶发酵条件的优化[期刊论文]-食品科学 2003(09) 17.王璋;刘新征;王亮"神舟"4号空间飞行对搭载的转谷氨酰胺酶链霉菌选育的影响[期刊论文]-航天医学与医学工程 2004(04) 18.陈国娟;张春红;刘长江谷氨酰胺酶的分离纯化及酶学性质的研究[期刊论文]-食品工业科技 2007(01) 19.LEE H G;LANIER T C;HAMANN D D Transglutaminase effects on low temperature gelation of fish protein sols[外文期刊] 1997(1) 20.ANDO H;ADACHI M;UMEDA K Purification and characteristics of a novel transglutaminase derived from microrganisms 1989 21.江波;周红霞谷氨酰胺转氨酶对大豆7S蛋白质及肌球蛋白质胶凝性质的影响[期刊论文]-无锡轻工大学学报2001(02) 22.江新业;宋钢以鱼类下脚料制备风味蛋白粉的研究[期刊论文]-中国酿造 2007(12)
发酵法生产L 谷氨酰胺研究进展 L-谷氨酰胺(L-glutamine, L-Gln)是L-谷氨酸的γ - 羧基酰胺化的一种条件性必需氨基酸(图1),相对分子质量146.15,熔点185℃(分解),晶体呈白色斜方或粉末状,结晶状态下稳定,无臭,稍有甜味,溶于水( 水溶液呈酸性) ,等电点 5 . 6 5 ,几乎不溶于乙醇和乙醚. L-Gln 属中性氨基酸,在偏酸,偏碱及较高温度下易分解成谷氨酸或环化为吡咯烷酮二羧酸. O H 2N C CH2 CH2 N H 3+ CH COO- L-Gln是人体血液中浓度最高(500～900 mol/L)的游μ 离氨基酸,所占比例高达61%.L-Gln 在肾脏是肾小管泌氨作用的主要氮源,在肝脏是糖异生和尿素合成的原料,在神经组织又是神经递质的前体物质,在血液中有暂时解除氨毒的作用,现已普遍认为L - G l n 是一种"条件性必需"氨基酸. L-Gln 主要生理功能如下: 治疗胃肠溃疡[1].因外源L-Gln 能促使胆汁分泌和正常排粪,故L-Gln 已用于临床治疗腹部溃疡,节段性回肠炎和过敏性肠炎.如日本寿制药株式会社生产的"麦滋林" ,为L - G l n / 萸磺酸钠颗粒剂,该胃药制剂现已进入我国市场.缓解运动综合症或运动疲劳[2].L-Gln可以调节蛋白质合成,抑制蛋白质降解,糖原合成,细胞生长,激活免疫,提高生长激素水平.让成年人喝下一瓶含有2g L-Gln 的饮料,90min 内,其血液样品中生长激素最高可增长4 3 0 % .目前已大量用于治疗运动员的运动综合症和高强度劳动或运动后的疲劳恢复. 调节机体免疫力[3-4].外源L-Gln 会刺激免疫球蛋白分泌,促进免疫系统重建,如: 烧伤,艾滋病,关节炎等免疫系统的恢复. 增强脑神经机能[5] .L-Gln 可被用作中枢神经抑制剂,在大脑中被转化成谷氨酸,与葡萄糖一起参与脑代谢,以平衡脑内电流脉冲,有利于人脑的清醒和情绪稳定,是少数几种能克服血脑屏障和参与大脑化学反应的物质之一,被称为"大脑燃料" . L-Gln 在癌症治疗上的潜在价值[6], 减少癌症治疗中化疗和放疗的副作用. 1 L- 谷氨酰胺的生产方法由于L-Gln 重要的生理功能和临床治疗作用,如何实现L-Gln 的工业化生产越来越受到关注.L-Gln 的生产方法主要有化学合成法,酶促合成法和发酵法. 1.1 化学合成法 经L-Gln 合成酶(GS)催化而成,如图 3 所示. 与化学合成法相比,酶促合成法反应步骤相对简单,其中三磷酸腺苷( A T P ) 是必需的.A T P 价格昂贵, 同时酶促反应底物NH 4 + ,副产品二磷酸腺苷(ADP)都明显抑制L-Gln 的生成,因此该生产方法不能满足大规模工业化生产的需要. 1.3 发酵法发酵法是目前最常用的L-Gln 生产方法,具有原料 来源广泛,生产成本低,产品质量可控,产物单一等优点,适宜于大规模工业化生产.1 9 6 1 年,T s u n o d a 等[ 7 ] 首先发现 除了谷氨酸以外,在谷氨酸发酵液中还有L-Gln;1963 年,Oshima 等[8] 通过改变谷氨酸微球菌的发酵条件使谷氨酸发酵转向L-Gln 发酵;七十年代, Nakanishi 等[9-11]进一步证实了,改变发酵条件可以使谷氨酸产生菌从谷氨酸发酵转向L - G l n 发酵.八十年代后,我国在实验室小试或中试规模中进行了L-Gln 发酵法生产,但是L-Gln 产量低[12-13] ,至今未能进行大规模工业化生产. 本文对发酵法生产L-Gln 的关键技术环节(如菌种选育,发酵工艺和分离纯化) 的研究进展进行综述,并详细阐述L-Gln生物合成代谢调控和新型过滤及其藕联技术在下游分离纯化过程中的应用. 2 2.1 发酵法生产L- 谷氨酰胺菌种选育L-Gln 生产菌种主要来自谷氨酸生产菌,如棒杆菌 C H 3O H CS2 NH3 C 5 H 9 NO 4 (Glu)—————→ C 6 H 11 NO 4 —————→ C 7 H 20 N 4 O 4 S 2 —————→ H 2S O 4 NH 3 HOAC C 7 H 18 N 4O 3 S 2 ————→ C 5 H 10 N 2 O 3 (L-Gln) C H 3O H N H 2N H 2 Raney 镍C 5 H 9 NO 4 (Glu)—————→ C 6 H 11 NO 4 —————→ C 6 H 13 N 3 O 3 —————→ H 2S O 4 C6H 10 N2O 3(L-Gln) 图2 化学法合成L-Gln 流程图Fig.2 Chemical synthetic pathway for production of L -Gln (Corynebacterium sp.)[9-11], 短杆菌(Brevibacterium sp.) [7,14] ,微球菌(Micrococcus sp.)[8].此外,还有非谷氨酸生产菌, 如产黄菌(Flavobacterium rigense)的一些变[15-18] 异菌种. 目
第47卷第2期2018年6月 发酵科技通讯 Bulletin of Ferm entation Science and Technology V ol. 47 N o. 2 Jun.2018 L-谷氨酰胺稳定性研究 唐艳1，吴涛#,王晓玉1 (1.梅花生物科技集团股份有限公司，河北廊坊065001 '.廊坊梅花生物技术开发有限公司，河北廊坊065001) 摘要：L-谷氨酰胺产品在室温条件存储易出现变黄、吸潮现象.因此探究其在高温、高湿和强光照条 件下的稳定性具有十分重要意义.选定高温、高湿和强光照等单因素条件，以及两个特定的加速实 验条件，对L-谷氨酰胺产品的稳定性进行了系统性研究.结果表明：L-谷氨酰胺产品在强光照、密 闭包装下可以长期稳定保存，但在高温、高湿条件下不稳定，产品的白度、透光以及干燥失重均发生 变化.因此，建议L-谷氨酰胺产品应密闭包装，在生产、运输和储存过程中保持干燥，以确保产品质 量的稳定性. 关键词：L-谷氨酰胺；稳定性；加速试验；储存；吸潮 中图分类号：T Q92 文献标志码：A文章编号=1674-2214(2018)02-0097-03 Study on stability of L-glutamine T A N G Y an1,W U Tao2,W A N G X ia〇y u1 (1. Meihua Holdings Group, Langfang 065001, China；2. Meihua Biotech (Langfang) Co. $Ltd. $ Abstract%L-glu tam in e stored at room tem perature prone to yellow in g and in filtra tin g.T h e re fo re, it is of great significance to explore its s ta b ility under high te m perature,high h u m id ity and strong lig h t conditions.In th is paper,the s ta b ility o f L-g lutam ine was system atically investigated under high te m p era ture,high h u m id ity,strong lig h t and tw o specific accelerated experim ental conditions.The results showed th a t L-g lu tam ine could be stored stably fo r a long tim e under strong su nligh t and closed packaging conditions.H o w e v e r,the w hiteness,lig h t transm ission and weightlessness of L-g lu ta m in e were 6hanged under high tem perature and high h u m id ity conditions.T h e re fo re,it is suggested th a t L-g lu tam ine products should be sealed in containers and keeping d ry during p ro d u ctio n,tra n sp o rta tio n and storage,to ensure the s ta b ility o f the product Keywords%L-g lu ta m in e；s ta b ility；accelerated test；storage；absorb m oisture L-谷氨酰胺是人体中含量最丰富的非必需氨基 酸，是合成氨基酸、蛋白质、核酸和其他生物分子的前体物质[1]，可通过人体自身的谷氨酰胺合成酶合成，也可由谷氨酸、缬氨酸和异亮氨酸转化合成. L-谷氨酰胺具有提高免疫力2、增长肌肉、增强脑机 能、维持肠胃结构3和抗氧化等功能4，被广泛应用 于食品、保健品、医药[5]、饲料6等领域.笔者旨在考 察高温、高湿、强光照和加速实验对谷氨酰胺产品稳定性的影响，为谷氨酰胺产品的生产、包装、贮存和 产品运输条件提供依据. 1仪器与方法 1.1仪器 LabonceAOOCGS型药物稳定性实验箱（北京 兰贝石恒温技术有限公司），722E可见分光光度计 收稿日期：2018-02-27 基金项目：河北省氨基酸工程技术研究中心创新平台建设资助项目（131000021) 作者筒介：唐艳（1987—），女，内蒙古通辽人，助理工程师，研究方向为氨基酸分析检测，E-mail:1041647978?qq. com
谷氨酰胺制剂的研究进展 于健春 =摘要>目的谷氨酰胺这种条件必需氨基酸是营养支持领域研究最热门的营养素之一。经肠内或肠外添加谷氨酰胺可改善动物的器官功能和生存率。由于谷氨酰胺水溶性差及其在水溶液、热消毒及长期储存时在化学上不稳定,长期以来一直没有静脉药用标准的谷氨酰胺制剂。针对谷氨酰胺制剂的研究和临床应用作一探讨。方法通过合成谷氨酰胺双肽作为谷氨酰胺的供体,具有稳定、水溶性强、能耐受热消毒及作为肠外营养应用的谷氨酰胺所必需的全部生化和生理特性,达到国内外的静脉药用标准。结果应用谷氨酰胺双肽在氮平衡、免疫状况、肠道完整性、并发症、康复及预后等方面带来了有益影响,且有肯定的量效关系。结论应用谷氨酰胺双肽改善病人的预后,确定适应证、应用方法及疗效监测,还需进一步的临床研究。 =关键词>谷氨酰胺双肽制剂 80年代以来,人们逐步认识到谷氨酰胺(glu-tam ine,GLN)对机体维持正常生理功能的重要性,并进行了广泛和深入的研究,使谷氨酰胺成为近年来国内外营养支持领域研究最热门的营养素之一[1,2]。 一、谷氨酰胺 谷氨酰胺,一种非必需氨基酸,在许多代谢途径中起着重要作用。它在机体游离氨基酸库中占50%~60%以上,是合成核酸和谷胱苷肽的前体物质。谷氨酰胺是体内的氮源运载工具,它在不同器官组织间流动,并被称为运送燃料的/载氮车0,穿梭于组织与小肠细胞、结肠细胞、淋巴细胞及再生细胞之间。一方面清除氨等代谢废物,另一方面为蛋白质和DNA的合成提供氮源。谷氨酰胺缺乏时造成肠功能和免疫功能等受损,特别是防御肠道内细菌和内毒素进入门静脉血循环的能力下降。在应激、感染及创伤等高分解代谢的情况下,血浆及细胞内的谷氨酰胺浓度下降,机体依靠分解自身的肌肉组织来产生大量的谷氨酰胺供机体利用。如果输入外源的谷氨酰胺则会减轻肌肉的分解[3~5],这与病人的预后及存活相关。故谷氨酰胺又被认为是/条件必需氨基酸0,即在正常情况下,体内能合成足量的谷氨酰胺,而在发热、创伤和手术等应激状态,体内合成不能满足代谢需要;若无外界补充,将导致机体持续的谷氨酰胺耗竭和长期的分解代谢状态。 最初的谷氨酰胺的研究源于处于分解代谢应激状况下的大鼠等动物模型。经肠内或肠外添加谷氨酰胺可改善这些研究动物的器官功能和生存率,如:维持肠粘膜结构和功能,支持肝脏和免疫细胞的功能等[6~9]。这些研究支持谷氨酰胺是胃肠粘膜和免疫细胞重要的营养素这一概念。近十几年的研究结果表明,谷氨酰胺是一种重要的膳食营养素,当摄入这些营养素超过日需量时,可以调节免疫、代谢及炎症过程。这种氨基酸可对治疗重症病人起着重要作用,也是人体在特定分解代谢状况下的条件必需氨基酸[10]。 二、谷氨酰胺制剂的研究 尽管有口服的谷氨酰胺制剂,但由于其谷氨酰含量少,或胃肠道功能障碍的病人吸收差,不能满足病人机体对谷氨酰胺的需要。因此,临床上需要静脉用谷氨酰胺制剂。然而,由于谷氨酰胺水溶性差及其在水溶液、热消毒及长期储存时在化学上不稳定,在加热过程中易降解为氨和焦谷氨酸,限制了其作为静脉营养制剂的制备。因而,长期以来一直没有静脉药用标准的谷氨酰胺制剂。为此,Peter Furst教授提出了双肽的概念[11],即通过合成的甘氨酰-谷氨酰胺双肽(gly-gln)或丙氨酰-谷氨酰胺双肽(ala-gln)作为谷氨酰胺的供体。这种合成的双肽中含有稳定、水溶性强的谷氨酰胺,具有作为肠外营养基质-谷氨酰胺应用时所必需的全部生化和生理特性[12]。它可在水中自然溶解,并能耐受121e热消毒而不分解,达到中国、日本和欧洲等国家食品和药物管理局的标准,也达到中国卫生药政局(DAB)的要求。静脉输入的谷氨酰胺双肽在谷氨酰双肽酶的作用下迅速水解为甘氨酰和谷氨酰胺、或丙氨酰 作者单位:100730中国医学科学院北京协和医院外科
谷氨酰胺研究进展 L-谷氨酰胺( Gln)是由L-谷氨酸和氨化合而成的, 与谷氨酸一样也是20种氨基酸中的一种。1883年Schulze从甜菜汁中发现了Gln。后来又先后从发芽种子及蛋白质中检出。1935 年, Hans Kerbs首次发现哺乳动物肾脏合成和分解L-Gln的能力, 人们开始逐渐了解它的作用。并在随后的研究中, Kerbs强调多数氨基酸都有多种功能, 但L-Gln的功能是最丰富的。1955年, Harry Eagle综述了哺乳动物细胞的G ln营养需要, 并强调了它是一种很重要的营养素。近年来, 随着人们对L-Gln的生理、生化、临床等方面研究的深入和发展,Gln对生命的重要性正日渐突出, 被认为是目前所知道的最重要的氨基酸之一, 并被称之为条件性必需氨基酸, 也是一种极有发展前途的新药。 L-谷氨酰胺的理化性质 L-谷氨酰胺(L-glutamine，L-Gln)是L-谷氨酸的γ-羧基酰胺化的一种条件性必需氨基酸（图1），相对分子质量146.15，熔点185℃(分解)，晶体呈白色斜方或粉末状，结晶状态下稳定，无臭，稍有甜味，溶于水(水溶液呈酸性) ，等电点5.65，几乎不溶于乙醇和乙醚。L-Gln 属中性氨基酸，在偏酸、偏碱及较高温度下易分解成谷氨酸或环化为吡咯烷酮二羧酸。 图1 L-谷氨酰胺分子结构 L-谷氨酰胺的生理特性 L-谷氨酰胺是构成人体蛋白质所必需的20种氨基酸之一, 是机体含量最丰富的氨基酸, 占全部游离氨基酸60%以上，主要储存在脑、骨骼肌和血液中, 具有很广泛的生理作用: (1)维持机体免疫功能。现有资料表明谷氨酰胺不仅是淋巴细胞和巨噬细胞的重要能量物质, 甚至可能是各种免疫细胞的主要能源物质。小肠作为人体重要的最大免疫器官, 是利用L-谷氨酰胺的主要器官, 它的吸收细胞以很高的速率利用谷氨酰胺, 说明谷氨酰胺在机体免疫中发挥着十分重要的作用。(2)调节蛋白质的合成和分解。谷氨酰胺是蛋白质合成的重要调节剂, 在运动中可以调节蛋白质合成和降低肌肉蛋白质的分解, 从而维持机体的生理功能。(3)谷氨酰胺是机体内氮和碳的重要运载工具。(4)维持体内酸碱平衡。谷氨酰胺可以作为肾脏生成的氨的载体, 直接参与氨的代谢, 从而起到维持酸碱平衡的重要作用。(5)调节糖代谢。谷氨酰胺可以通过糖异生作用生成葡萄糖, 维持血糖浓度平衡。(6)细胞燃料。谷氨酰胺为快速生长和分化的细胞(如血管内皮细胞、淋巴细胞、肠粘膜上皮细胞等)提供能量来源。每1 mol·L-1的谷氨酰胺直接经三羧酸循环可以产生30 mol·L-1的ATP。故谷氨酰胺产能对谷氨酰胺依赖
谷氨酰胺的研究进展 谷氨酰胺（Glutamine,GLN）是哺乳动物体内含量最丰富的氨基酸，正常人血浆浓度为0.6~0.9mmol/L。肌细胞内谷氨酰胺浓度为a20mmol/L，比血液中高30倍。谷氨酰胺量占人全身游离氨基酸一半以上，因此谷氨酰胺变化直接影响机体总氨基酸水平。谷氨酰胺受到广泛的关注，部份原因是其在重要疾病中显著的代谢变化，同时也因为一些研究表明其可能成为一种条件性必需氨基酸。Krebs（1935）首次发现哺乳动物肾脏合成和分解谷氨酰胺的能力后，人们才逐步了解谷氨酰胺的作用。Krebs（1935）强调了谷氨酰胺在氮代谢上的重要性：“绝大多数氨基酸都有多种功能，但谷氨酰胺是最丰富的”。20年后，EAGLE（1955）综述了培养哺乳动物细胞谷氨酰胺的营养需要，并强调谷氨酰胺是一种重要的营养素。在许多动物细胞中谷氨酰胺有相对高的浓度，其作为氨的清除剂和作为生物合成许多重要物质如核酸、氨基糖和氨酸氮的供体。谷氨酰胺是血液中最丰富的氨基酸，是肾脏中氨合成和肝脏中尿素合成的氮的载体。六十年代以后动静脉浓度差法在狗的研究中发现了PDV （Portal-Drain-Viseral）中有最大的谷氨酰胺净摄取，随后研究表明小肠粘膜在此现象中起着十分重要的作用。谷氨酰胺是猪乳中含量最丰富的游离氨基酸，并在维持早期断奶仔猪肠道结构和功能方面起着重要的作用（WU，1994；WU，1996）。近年来，谷氨酰胺引起了营养学家的广泛关注，许多研究都表明谷氨酰胺为条件性必需氨基酸。 一、谷氨酰胺的生物学特性和生理学重要性 谷氨酰胺分子量146，有两个氨基，一个a-氨基和一个易水解的末端氨基。尽管谷氨酰胺和谷氨酸在结构上仅有微小的区别，生理PH条件下谷氨酰胺是电中性的，谷氨酸则带负电荷（见图3-1），但这就导致了在细胞培养液中谷氨酸不能代替谷氨酰胺和两者运转载体不同。谷氨酰胺有许多重要的和独特的代谢功能：①GLN是一种中性氨基酸，其水解脱末端氨基后生成谷氨酸，其剩余a-氨基通过转氨途径在其它的各种代谢中丐重要作用；②GLN是嘧啶、嘌呤核苷酸、核酸、氨基糖合成的重要前体物。③GLN是肾脏产氨的最重要前体，对酸碱平衡调节起着十分重要的作用；④GLN是一种生糖氨基酸，是肝糖元异生的重要底物； ⑤GLN是肝捕捉氨的主要载体和综末产物；⑥GLN是快速生长和分化细胞如血管内皮细胞、淋巴细胞、肠粘膜上皮细胞等的重要供能物质；⑦GLN是某些依赖性细胞如肠粘膜上皮细胞的重要供能物质，也是某些依赖葡萄糖合成ATP途径受损后的最重要的替代途径；⑧GLN是蛋白质代谢的重要调节因子，能促进细胞内蛋白质等生物大分子的合成，减少骨胳肌中的蛋白质的分解；GLN的主要代谢途径和功能如图3-2。这些都表明：谷氨酰胺在维持动物健康中起着重要作用，在重在疾病中血液和组织中谷氨酰胺含量显著下降，导致谷氨酰胺的耗竭。对脓毒症病人，其骨骼肌细胞中储存的谷氨酰胺可能下降75%，这种下降程度和存活率相关。两种主要的酶调节细胞内谷氨酰胺的代谢：谷氨酰胺水解酶催化谷氨酰胺水解为谷氨酸，而谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸和氨合成谷氨酰胺。复制的细胞，如粘膜细胞、淋巴细胞、内皮细胞和肿瘤细胞等趋向于消耗谷氨酰胺，含有更大量的水解酶。而骨骼肌和肺含有大量的谷氨酰胺合成酶，所以其能合成和释放谷氨酰胺进入血液。