簡介
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| 谷氨酸在人體的分布 |
谷氨酸是構成蛋白質的20種常見α胺基酸之一。作為谷氨醯胺、脯氨酸以及精氨酸的前體。分為左鏇體、右鏇體和外消鏇體三種形態，左鏇體即L-谷氨酸，L-谷氨酸是蛋白質合成中的編碼胺基酸，哺乳動物非必需胺基酸，在體內可以由葡萄糖轉變而來。常溫下是一種白色或無色鱗片狀晶體，呈微酸性，無毒。微溶於冷水，易溶於熱水，幾乎不溶於乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶於乙醇和甲醇。在200℃時升華，247℃－249℃分解，密度1.538g/cm3，鏇光度+37－+38.9(25℃)。
L-谷氨酸的用途廣泛，它本身作為藥品，能治療肝昏迷症，也可用來生產味素（谷氨酸鈉）、食品添加劑、香料和用於生物化學的研究。以糖質為原料經微生物發酵，採用“等電點提取”加上“離子交換樹脂”分離的方法而製得L－谷氨酸。
谷氨酸鹽在自然界普遍存在的。多種食品以及人體內都含有谷氨酸鹽，它即是蛋白質或肽的結構胺基酸之一，又是游離胺基酸，L型胺基酸美味較濃。
谷氨酸是里索遜1856年發現的，為無色晶體，有鮮味，微溶於水，而溶於鹽酸溶液，等電點3.22。大量存在於穀類蛋白質中，動物腦中含量也較多。谷氨酸在生物體內的蛋白質代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學反應。
使用歷史
谷氨酸因最初從穀物中製取而得名。分布很廣，幾乎存在於所有蛋白質組成中。蛋白質水解即得谷氨酸。無色板塊狀結晶，等電點為3.3，溶於水，不溶於苯、醚等有機溶劑，水溶液呈酸性，是酸性胺基酸。在生理上谷氨酸能與甘氨酸、半胱氨酸結合成有重要生理功能的谷胱甘肽。谷氨酸具有鮮味，其鈉鹽就是味素。味素在高熱下會分解，不能強熱。
日本化學家池田首先發現味素。一個偶然的機會，他喝海帶湯感到有鮮味，經過研究，用100公斤海帶提取得2克谷氨酸鈉。後來日本大量生產味素，稱之為“味之素”。
中國在20世紀30年代由上海天廚味素廠首先生產味素，遠銷各國獲得盛名。常用天然麥膠蛋白或酪蛋白經水解後，將溶液pH值調節到3.3得到谷氨酸沉澱，分離後再加入適量氫氧化鈉就成味素。味素也可人工合成，但成本昂貴，通常仍用上述蛋白質水解法製取。
20世紀60年代後，日本利用微生物發酵生產谷氨酸。他們將短小桿菌屬、小球菌屬、芽孢桿菌屬細菌放置於糖類化合物(主要是澱粉、葡萄糖)中，再加尿素、硫酸銨、氯化銨和適量生物素等養料，上述細菌即分泌大量谷氨酸，以供製造味素之用。目前中國也已採用發酵法生產味素。谷氨酸還能與血液中氨結合使之成為無毒物，也用於治療肝昏迷及恢復期肝功能不全等病症。
實驗結果
任何食品的食用都要適量，並非多多益善，過量的食用，自然於健康無益。1987年2月16日至25日，在荷蘭海牙的聯合國糧農組織和世界衛生組織食品添加劑專家聯合委員會第19次會議上，根據對味素各種毒理性實驗的綜合評價結果作出了結論，即味素作為風味增強劑，食用是安全的，宣布取消對味素的食用限量，確認了味素是一種安全可靠的食品添加劑。就營養價值而言，味素是谷氨酸的單鈉鹽，谷氨酸是構成蛋白質的胺基酸之一，是人體和動物的重要營養物質，具有特殊的生理作用。
1975年美國營養和食品工藝學詞典記載，在空腹時食用味素25毫克/公斤體重，25-35分鐘後就發生頭痛、出汗、噁心、體軟、口渴、面頰潮紅、腹部疼痛等症狀，但這些症狀一般在數小時之內就會消失，所以在空腹時不要吃味素。谷氨酸及谷氨酸鈉的分解物質中含有很強的變異原物質，如果將植物油與味素混在一起，加熱約20分鐘，變異原物質會進一步增加。因此在烹調時味素不宜在高溫的炒菜過程中添加，而應在烹調終了時加入作調味用。
主要用途
醫學上谷氨酸主要用於治療肝性昏迷，還用於改善兒童智力發育。食品工業上，味素是常用的食品增鮮劑，其主要成分是谷氨酸鈉鹽。過去生產味素主要用小麥麵筋（谷蛋白）水解法進行，現改用微生物發酵法來進行大規模生產。
L-谷氨酸主要用於生產味素、香料，以及用作代鹽劑、營養增補劑和生化試劑等。L-谷氨酸本身可用作藥物，參與腦內蛋白質和糖的代謝，促進氧化過程，該品在體內與氨結合成無毒的谷醯胺，使血氨下降，減輕肝昏迷症狀。
理化性質
谷氨酸，是一種酸性胺基酸。分子內含兩個羧基，化學名稱為α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索遜1856年發現的，為無色晶體，有鮮味，微溶於水，而溶於鹽酸溶液，等電點3.22。大量存在於穀類蛋白質中，動物腦中含量也較多。谷氨酸在生物體內的蛋白質代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學反應。味素中含少量谷氨酸。·
谷氨酸(2—氨基戊二酸)有左鏇體、右鏇體和外消鏇體。左鏇體，即L-谷氨酸。L-谷氨酸是一種鱗片狀或粉末狀晶體，呈微酸性，無毒。微溶於冷水，易溶於熱水，幾乎不溶於乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶於乙醇和甲醇。在200℃時升華，247℃－249℃分解，密度1.538g/cm3，鏇光度+37－+38.9(25℃)。L-谷氨酸的用途廣泛，它本身作為藥品，能治療肝昏迷症，也可用來生產味素、食品添加劑、香料和用於生物化學的研究。
谷氨酸的解離常數：pK'1(COOH)為2.19，pK'2(N+H3)為4.25（γ-COOH），pK'3為9.67（NH3+）
作用
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| NMDA誘導心肌細胞凋亡的途徑 |
谷氨酸具有雙重身份：作為酸性胺基酸參與代謝，作為興奮性神經遞質參與信息傳遞。
酸性胺基酸
谷氨酸是哺乳動物腦內含量最高的酸性胺基酸，參與蛋白質，多肽及脂肪酸的合成；與谷氨醯胺一起調節體內氨水平。
興奮性遞質：谷氨酸作為介導中樞神經系統內絕大多數突觸興奮的重要神經遞質,涉及腦內的很多重要生理功能，包括：
1. 神經元和膠質細胞的增殖、發育、存活與死亡。
2. 學習和記憶密切相關的長時程增強效應(LTP)和長時程抑制效應(LTD)突觸傳遞效率的可塑性變化。
興奮性胺基酸
谷氨酸是中樞神經系統內含量最高，作用最廣泛的興奮性胺基酸，主要集中在前腦，從新皮質到後腦逐漸減少。脊椎動物和無脊椎動物的中樞神經系統中，存在著谷氨酸能神經元系統：皮層和海馬椎體細胞發出的下行通路。
神經毒性胺基酸：當谷氨酸能神經元在某些病理情況下過度釋放谷氨酸時又使之具有興奮毒性作用,最終導致細胞死亡，參與許多病變的發病機理，包括腦缺血、缺氧、創傷、中風、低血糖、癲癇、Hton舞蹈病、Alzheimer氏病、肌萎縮側索硬化、帕金森病、病理性疼痛等。
谷氨酸的興奮毒性是各種原因（機械，化學，毒素）導致谷氨酸大量釋放並堆積於突觸間隙，使谷氨酸受體過度興奮激活，從而引起一系列以神經細胞或其他組織細胞死亡為終結的病理生理變化。
利用價值
食品業
谷氨酸在食品工業的用途谷氨酸是生物機體內氮代謝的基本胺基酸之一，在代謝上具有重要意義。L－谷氨酸是蛋白質的主要構成成分，谷氨酸鹽在自然界普遍存在的。多種食品以及人體內都含有谷氨酸鹽，它即是蛋白質或肽的結構胺基酸之一，又是游離胺基酸，L型胺基酸美味較濃。
L－谷氨酸又名“麩酸”或寫作“夫酸”，發酵製造L－谷氨酸是以糖質為原料經微生物發酵，採用“等電點提取”加上“離子交換樹脂”分離的方法而製得。
胺基酸作為人體生長的重要營養物質，不僅具有特殊的生理作用，而且在食品工業中具有獨特的功能。構成蛋白質的胺基酸主要有20多種。在食品工業中套用較多的胺基酸有谷氨酸、賴氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、蘇氨酸、精氨酸、纈氨酸、色氨酸、丙氨酸等。各種胺基酸都有自己獨特的呈味效應，其中套用較多的有谷氨酸鈉和甘氨酸。
谷氨酸鈉俗稱味素，是重要的鮮味劑，對香味具有增強作用。谷氨酸鈉廣泛用於食品調味劑，既可單獨使用，又能與其它胺基酸等並用。用於食品內，有增香作用。在食品中濃度為0.2%-0.5%，每人每天允許攝入量(ADl)為0—120微克/千克(以谷氨酸計)。在食品加工中一般用量為0.2—1.5克/公斤。
甘氨酸具有甜味，和味素協同作用能顯著提高食品的風味。谷氨酸作為風味增強劑可用於增強飲料和食品的味道，不僅能增強食品風味，對動物性食品有保鮮作用。
日用品
谷氨酸為世界上胺基酸產量最大的品種，作為營養藥物可用於皮膚和毛髮。用於生髮劑，能被頭皮吸收，預防脫髮並使頭髮新生，對毛乳頭、毛母細胞有營養功能，並能擴張血管，增強血液循環，有生髮防脫髮功效。用於皮膚，對治療皺紋有療效。
N—醯基谷氨酸鈉系列產品是由谷氨酸縮合而成的性能優良的陰離子表面活性劑，廣泛用於化妝品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗潔淨等產品中。生物表面活性劑N—醯基谷氨酸鈉不同於化學法合成的表面活性劑，它不但性能優良，並且具有良好的生物降解性和安全性，在人體內能分解為胺基酸和脂肪酸而吸收利用。
N—醯基谷氨酸鈉耐硬水，能在鹼性、中性和弱酸條件下使用。這種表面活性劑具有明顯的發展優勢，其新的使用性能包括具有良好的洗淨力和發泡力，對人體無毒無害，無異味，性質柔和無刺激，能穩定酶的活性，是高檔香波和浴液的主要原料，能牢固地吸附在頭髮和皮膚上，增加和保持頭髮的柔軟、蓬鬆、光澤，使皮膚舒適光潔，對毛髮角質損傷有保護和修復作用。
N—醯基谷氨酸鈉可用於肥皂的改性劑，在香皂中加入N—醯基谷氨酸鈉可緩和對皮膚的刺激，提高香皂在硬水中的鈣皂分散性，使泡沫細膩持久，提高發泡性和洗淨力，易於被皮膚吸收，使皮膚保持滋潤光滑。
N—醯基谷氨酸鈉具有抑菌效果，由於無刺激性常可用於兒童洗滌製品和皮膚病患者，N—醯基谷氨酸鈉溶液，具有突出的發泡能力和穩泡力，常可與其它表面活性劑復配，具有協同增效作用。
谷氨酸為天然植物成分，由世界上最先進的生物酶工程技術製取，以護髮生髮、護膚類化妝品為日用化妝品的發展方向，用谷氨酸合成生物表面活性劑具有大的市場。
聚谷氨酸是一種出色的環保塑膠，可用於食品包裝、一次性餐具及其它工業用途，可在自然界迅速降解，不污染環境。
隨著科學的進步，研究的深入，谷氨酸新的套用領域將越來越廣。
醫藥行業
谷氨酸在藥品的用途谷氨酸還可以用於醫藥中，因為谷氨酸是構成蛋白質的胺基酸之一，雖然它不是人體必須的胺基酸，但它可作為碳氮營養參與機體代謝，有較高的營養價值。谷氨酸被人體吸收後，易與血氨形成谷醯氨，能解除代謝過程中氨的毒害作用，因而能預防和治療肝昏迷，保護肝臟，是肝臟疾病患者的輔助藥物。腦組織只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它胺基酸，故谷醯胺可作為腦組織的能量物質，改進維持大腦機能。谷氨酸作為神經中樞及大腦皮質的補劑，對於治療腦震盪或神經損傷、癲癇以及對弱智兒童均有一定療效。用谷氨酸製成的成藥有藥用谷氨酸內服片，谷氨酸鈉（鉀）注射液，谷氨酸鈣注射液，乙醯谷氨酸注射液等。
下游產品開發
將有一定反應活性的雙功能基試劑氯乙醇和L—谷氨酸直接酯化保護羧基，用三光氣活化成其相應的N—羧酸酐，可直接得到側鏈具有一定反應活性的聚L—氯乙基谷氨酸酯。
谷氨酸的結構中有一個氨基和兩個羧基，在光氣的作用之下，羧基和氨基會形成環狀N—羧酸酐，由於羧基也較為活潑，可能會參與成環反應，因此在成環反應之前，通常用苄醇將羧基進行保護，這樣得到的聚合物的側鏈活性極低，一般需經進一步氫化脫苄或胺解脫苄，才能得到有反應活性的側鏈，我們選用雙功能基試劑氯乙醇作保護基因，在聚合之後可直接得到有反應活性的側鏈，可有效地簡化合成路線。
側鏈酯化過程是一個可逆反應，隨著體系內水含量的不斷增加，反應速度會降低，導致產率不高。在形成谷氨酸苄酯時，採用分子篩脫水，操作大大簡化。新型的聚合胺基酸，含有氨基的藥物或靶向基因，可以方便的接入聚谷氨酸的分子中，形成大分子前藥或靶向大分子載體，接入特異性的基因，可進行特殊的分離或提純，這一聚合物在醫藥領域會有很廣泛的套用前景。
提取方法
谷氨酸提取的基本方法有：等電點結晶法，特殊沉澱法，離子交換法，溶劑萃取法，液膜萃取法。
提取技術是先用高速離心法從發酵液中分離出菌體，再濃縮3倍後加硫酸調pH使谷氨酸結晶，提取收率約90％。國內從發酵液中提取L-谷氨酸普遍採用的步驟是先用等電點法結晶大量L-谷氨酸，母液採用732陽離子交換樹脂濃縮其中的L-谷氨酸，洗脫得到的谷氨酸溶液，再回到等電罐進行結晶回收提取收率約90-95％。
各項指標
技術指標
谷氨酸產酸率（%）≥13
糖酸轉化率（%）≥64
谷氨酸收得率（%）>90
谷氨酸中和精製收率（%）≥120
菌體（乾）0.12t/t谷氨酸（粗蛋白70%）
結晶硫酸銨0.6-0.7t/t谷氨酸
腐殖質0.3-0.4t/t谷氨酸
蒸發冷凝水（COD：mg/L）600-1000
性能指標
谷氨酸平均收得率（%）90以上
菌體蛋白（%）10-12
硫酸銨占谷氨酸產量（%）65-70
高品位有機肥占谷氨酸產量（%）10-12
質量標準
項目優等品合格品
L-谷氨酸含量，%≥9795
比鏇光度，[α]20D≥31.030.0
透光率，%≥4030
硫酸鹽（SO42—），%≤0.35
藥典增訂
谷氨酸
Gu’ansuan
GlutamicAcid
書頁號：2010年版二部p361
[修訂]
【性狀】
本品在熱水中溶解，在水中微溶，在乙醇、丙酮或乙醚中不溶。在稀鹽酸或1mol/L氫氧化鈉溶液中易溶。
【檢查】其他胺基酸取本品，用0.5mol/L鹽酸溶液溶解並製成每1ml中約含10mg的溶液，作為供試品溶液；精密量取上述溶液適量，用0.5mol/L鹽酸溶液稀釋製成每1ml中約含0.05mg的溶液，作為對照溶液；另取谷氨酸與門冬氨酸對照品各適量，置同一量瓶中，用0.5mol/L鹽酸溶液溶解並製成每1ml中分別含谷氨酸10mg和門冬氨酸0.05mg的溶液，作為系統適用性試驗溶液。照薄層色譜法(附錄VB)試驗，精密吸取上述3種溶液各5μl，分別點於同一矽膠G薄層板上，以正丁醇-水-冰醋酸（2：1：1）為展開劑，展開，晾乾，噴以茚三酮的丙酮溶液（1→50），在80℃加熱至斑點顯現，立即檢視，系統適用性試驗溶液應顯兩個清晰分離的斑點，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%）。
【鑑別】（1）取本品與谷氨酸對照品各適量，分別用0.5mol/L鹽酸溶液溶解並製成每1ml中約含0.2mg的供試品溶液與對照品溶液。照其他胺基酸項下的色譜條件試驗，供試品溶液所顯主斑點的顏色和位置應與對照品溶液的主斑點相同。
鎮靜類藥物盤點
| 鎮靜藥主要用於焦慮和煩躁等的對症治療。常用藥物有苯巴比妥、眠爾通、利眠寧和安定等。一般認為，後兩藥不易引起呼吸和循環抑制，安全範圍大，而且產生耐受性和成癮的可能性較小，因而用於鎮靜比較合適。劑量應因人而異，以最小有效為標準。用藥時間宜短，例如一周左右，情況好轉，應及時停藥，以免形成耐受性和成癮。 |
治療肝炎輔助用藥
治療肝昏迷藥
常見胺基酸
| 主要生物化學物質種類 |
| 肽 | 胺基酸 | 核酸 | 糖類 | 核苷糖 | 脂類 | 萜類 | 類胡蘿蔔素 | 四吡咯 | 輔因子 | 類固醇 | 類黃酮 | 生物鹼 | 聚酮 | 配糖類 |
| 常見胺基酸 |
| 脂肪族： 纈氨酸 Val | 異亮氨酸 Ile | 亮氨酸 Leu | 蛋氨酸 Met | 丙氨酸 Ala | 脯氨酸 Pro | 甘氨酸 Gly 芳香族： 苯丙氨酸 Phe | 酪氨酸 Tyr | 色氨酸 Trp | 組氨酸 His | 吡咯賴氨酸 Pyl 極性不帶電： 天冬醯胺 Asn | 谷氨醯胺 Gln | 絲氨酸 Ser | 蘇氨酸 Thr 帶正電： 賴氨酸 Lys | 精氨酸 Arg | 組氨酸 His 帶負電： 天冬氨酸 Asp | 谷氨酸 Glu | 半胱氨酸 Cys | 酪氨酸 Tyr | 硒半胱氨酸 Sec |
