賴氨酸（Lysine）的化學名稱為2，6-二氨基己酸。賴氨酸為鹼性必需胺基酸。由於穀物食品中的賴氨酸含量甚低,且在加工過程中易被破壞而缺乏,故稱為第一限制性胺基酸。
賴氨酸是人類和哺乳動物的必需胺基酸之一，機體不能自身合成，必須從食物中補充。賴氨酸主要存在於動物性食物和豆類中，穀類食物中賴氨酸含量很低。 賴氨酸在促進人體生長發育、增強機體免疫力、抗病毒、促進脂肪氧化、緩解焦慮情緒等方面都具有積極的營養學意義，同時也能促進某些營養素的吸收，能與一些營養素協同作用，更好的發揮各種營養素的生理功能。
基本介紹
- 中文名：賴氨酸
- 外文名：Lysine
- 別稱：第一限制性胺基酸
- 分子式：C6H14N202
存在形式,理化性質,生化代謝,生物合成途徑,天冬氨酸途徑,α-氨基己二酸途徑,食物來源,人體需要量,消化率和利用率,營養生理功能,發酵工藝,二步發酵法,直接發酵法,生產現狀,
存在形式
按光學活性分，賴氨酸有L型（左旋）、D型（右旋）和DL型（消旋）3種構型。只有L型才能為生物所利用。
L-賴氨酸的有效成分含量一般為77%-79%。單胃動物完全不能自行合成賴氨酸，不參加轉氨基作用。D-胺基酸和L-胺基酸的氨基被乙醯化以後，才可受D-胺基酸氧化酶或L-胺基酸氧化酶的作用而脫氨基，脫氨基後的酮酸不再起氨基化作用，即脫氨基反應不可逆，因此，在動物營養上常常表現為不足。
賴氨酸
賴氨酸理化性質
通常所說的賴氨酸均指L型。L型賴氨酸呈針狀晶體，在210℃變暗,在224.5℃下分解，易溶於水，微溶於醇，不溶於醚。
生化代謝
賴氨酸只有L-型被生物體吸收。游離的賴氨酸易吸收空氣中的二氧化碳，製取結晶比較困難，一般商品都以賴氨酸鹽酸鹽的形式存在。賴氨酸易溶於水，與其它胺基酸相比，賴氨酸是通過口服最容易吸收的一種。攝入體內的賴氨酸，首先以主動轉運的方式從小腸腔進入小腸黏膜細胞，然後通過門靜脈進入肝臟；在肝臟，賴氨酸與其它胺基酸一起參與蛋白質的合成。賴氨酸的分解代謝也在肝臟中進行，它與酮戊二酸縮合形成酵母胺基酸，酵母胺基酸再轉變為L-α-氨基己二酸半醛，最終轉化生成乙醯輔酶A。與其它胺基酸不同，賴氨酸不參與轉氨基作用，且脫氨基反應不可逆，因此賴氨酸的分解代謝極為特殊。賴氨酸是生糖兼生酮胺基酸，因此可以參與形成D-葡萄糖、糖原、脂類，最終產生能量。
人體吸收實驗顯示，賴氨酸補充劑的吸收率與食物蛋白質中賴氨酸的吸收率相同，說明賴氨酸補充劑是改善膳食賴氨酸缺乏的一個有效途徑。研究發現，在進食後的5-7小時內，賴氨酸被快速轉運到肌肉組織。與其它必需胺基酸不同，賴氨酸更多蓄積在肌肉組織的細胞內，提示肌肉組織是游離賴氨酸在體內的貯存庫。在所有必需胺基酸中，賴氨酸在體內的貯存最多。
生物合成途徑
賴氨酸的生物合成途徑是1950年以後逐漸被閘明的。賴氨酸的生物合成途徑與其他胺基酸不同，依微生物的種類而異。細菌的賴氨酸生物合成途徑需要經過二氨基庚二酸(DAP)合成賴氨酸。酵母、莓菌的賴氨酸生物合成途徑，需要經過α-氨基己二酸合成賴氨酸。同樣是二氨基庚二酸合成賴氨酸途徑，不同的細菌，賴氨酸生物合成的調節機制有所不同。
天冬氨酸途徑
天冬氨酸經過反應合成二氨基庚二酸（ADP），進而合成賴氨酸。酵母中的賴氨酸合成途徑需天冬氨酸經過反應合成α-氨基乙二酸，α-氨基乙二酸由lysX、lysZ、lysY、lysJ、argD、lysK 和argE基因產物催化生成乙醯化中間體N-乙醯-L-α-氨基乙二酸等生成賴氨酸。
賴氨酸生物合成途徑
賴氨酸生物合成途徑α-氨基己二酸途徑
由2-酮戊二酸和乙醯輔酶A經由α-氨基乙二酸途徑合成。五步反應是由異檸檬酸合酶、烏頭酸合酶/順烏頭酸合酶、烏頭酸脫氫酶進行催化，2-酮戊二酸和乙醯輔酶A生成α-氨基乙二酸。第二個反應中，α-氨基乙二酸由α-氨基乙二酸還原酶、酵母氨酸還原酶和酵母氨酸脫氫酶催化生成賴氨酸。
α-氨基乙二酸途徑在高等真菌和古細菌中存在。
食物來源
賴氨酸是組成蛋白質的成分之一，一般富含蛋白質的食物中都含有賴氨酸，富含賴氨酸的食物為動物性食物（如畜禽類的瘦肉、魚、蝦、蟹、貝類、蛋類和乳製品）、豆類（包括大豆、雜豆及其製品）。此外，杏仁、榛子、花生仁、南瓜子仁等堅果中賴氨酸含量也比較多。穀類食物中賴氨酸含量很低，且易在加工過程中被破壞，因此是穀類的第一限制性胺基酸。
堅果
堅果人體需要量
不同人群（嬰幼兒、少年、成人）對賴氨酸的需要量不同。2005年，美國食品營養委員會基於當時研究結果，將成人賴氨酸需要量定為31 mg·kg-1·d-1。
2007年，WHO/FAO/UNU專家委員會根據相關人體試驗的研究結果，確定賴氨酸需要量為30 mg·kg-1·d-1，該值目前被普遍認可。WHO/FAO確定的嬰幼兒、少年的賴氨酸需要量為（mg·kg-1·d-1）：1月齡（119）、2月齡（87）、3月齡（75）、4月齡（68）、6月齡（65）、1-2歲（45）、3-10歲（35）、11-14歲（35）、15-18歲（33）。目前，我國尚未制定符合中國居民膳食習慣的人群膳食賴氨酸推薦攝入量標準。
消化率和利用率
D-利和L-型賴氨酸的吸收效率是不同的，D-賴氨酸幾乎不能被吸收利用，具有生物活性的主要是L-賴氨酸。賴氨酸的ε-氨基非常活潑，容易與飼料中的活性羰基基團結合而生成難以被吸收利用的複合物。
營養生理功能
賴氨酸可以調節人體代謝平衡，賴氨酸為合成肉鹼提供結構組分，而肉鹼會促使細胞中脂肪酸的合成。向食物中添加少量的賴氨酸，可以刺激胃蛋白酶與胃酸的分泌，提高胃液分泌功效，起到增進食慾促進幼兒生長與發育的作用。賴氨酸還能提高鈣的吸收及其在體內的積累，加速骨骼生長。如缺乏賴氨酸，會造成胃液分泌不足而出現厭食、營養性貧血，致使中樞神經受阻、發育不良。賴氨酸在醫藥上還可作為利尿劑的輔助藥物，治療因血中氯化物減少而引起的鉛中毒現象，還可與酸性藥物（如水楊酸等）生成鹽來減輕不良反應，與蛋氨酸合用則可抑制重症高血壓病，還有研究表明，補充賴氨酸能加速皰疹感染的康復並抑制其復發。
參與機體蛋白質的合成
lysine
lysine賴氨酸作為機體必需胺基酸，參與體內骨骼肌、酶、血清蛋白、多肽激素等多種蛋白質的合成。
參與能量代謝
賴氨酸在體內參與肉鹼的生物合成。肉鹼在脂肪代謝中起著重要作用，是脂肪代謝的必需輔助因子。賴氨酸是合成肉鹼的前體物質之一，因此補充賴氨酸可以加快體內的脂肪代謝。賴氨酸具有極強的通過血腦屏障的功能，可直接進入腦組織，影響呼吸鏈，為神經細胞的修復和進行正常生理活動提供必要的能量來源。
促進礦物質的吸收和骨骼生長
賴氨酸可與鈣、鐵等礦物質元素螯合形成可溶性的小分子單體，促進這些礦物質元素的吸收。
增強免疫功能
賴氨酸被認為是一種非特異性的橋分子，它能將抗原與T細胞相連，使T細胞產生針對抗原的特異效應。
治療單純皰疹病毒感染
研究還發現，補充賴氨酸能治療單純皰疹病毒感染。
發酵工藝
賴氨酸發酵法可分為二步發酵法（又稱前體添加法）和直接發酵法兩種。
二步發酵法
二步發酵法是20世紀50年代初開發的，二步發酵法以賴氨酸的前體二氨基庚二酸為原料，藉助微生物生產的酶（二氨基庚二酸脫羧酶）脫羧後轉變為賴氨酸。由於二氨基庚二酸也是用發酵法生產的，所以稱步發酵法。70年代後，日本採用固定化二氨基庚二酸脫羧酶或含此酶的菌體，使內消旋2，6-二氨基庚二酸脫羧連續生產賴氨酸，改進了這一工藝。儘管這樣，該工藝仍較複雜，現已被直接發酵法取代。
直接發酵法
直接發酵法是一種廣泛採用的賴氨酸生產法。常用的原料為甘蔗或甜菜製糖後的廢糖蜜、澱粉水解液等廉價糖質原料。此外，醋酸，乙醇等也是可供選用的原料。直接發酵法生產賴氨酸的主要微生物有谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌、乳糖發酵短桿菌的突變株。這種方法是在20世紀50年代後期開發的，70年代以來，由於育種技術的發展，選育出了一些具有多重遺傳標記的突變株，使工藝日趨成熟，賴氨酸的產量也成倍增長。工業生產中最高產酸率已提高到每升發酵100-120g，提取率達到80%-90%左右。
生產現狀
L-賴氨酸最初是從蛋白質水解物中分離得到的，蛋白質水解法一般以動物血粉為原料，此法特點是工藝簡單，但原料來源有限，僅適合小規模生產。後又出現了化學合成法、酶法，使用的合成法主要有荷蘭的DMS法和日本的東麗法，此法最大缺點是使用劇毒原料光氣，可能殘留催化劑，產品安全性差，存在嚴重的環保問題。1960年，日本首先採用微生物發酵法生產。微生物發酵生產胺基酸是人為地解除胺基酸生物合成的代謝控制機制，使其積累大量所需胺基酸。胺基酸的L型立體專一性決定了發酵法生產胺基酸較化學合成的工藝更簡單、快捷。我國於20世紀60年代中期開始進行賴氨酸菌株選育和發酵的研究，但因產量較低難以工業化。直到70年代末80年代初世界賴氨酸實現工業化後我國研究才取得突破。目前，世界生產賴氨酸的企業大多採用發酵法，生產的為L-型賴氨酸，生產工藝已基本成熟。
賴氨酸
賴氨酸