第一节　蛋白质构件——氨基酸

氨基酸是蛋白质的基本结构单位。大多数蛋白质是由20种氨基酸以不同的比例组成的。另外，许多特殊的蛋白质还含有一些由20种基本氨基酸形成多肽骨架结构后衍生而来的L-α-氨基酸，这些“非编码”氨基酸在相应的蛋白质中所发挥的十分特殊的功能是一个值得探讨的问题，这些氨基酸也增加了多肽的生物多样性。

一、氨基酸的结构

从蛋白质水解产物中分离出来的常见氨基酸有20种。除脯氨酸外，这些氨基酸在结构上的共同点是与羧基相邻的α-碳原子（Cα）上都有一个氨基，因此称为α-氨基酸。连接在α-碳上的还有一个氢原子和一个可变的侧链（称为R基），各种氨基酸的区别就在于R基的不同。α-氨基酸的结构通式见图1-1。

在生物化学中，具有4个不同取代基团的四面体碳原子被称为手性中心，也称为不对称碳原子（asymmetric carbon）或手性碳原子，常用C*表示。由于手性中心的存在，绕手性中心的取代基团以特定的顺序排列，这样形成的立体异构体称为旋光异构体或光学异构体（optical isomer），旋光异构体一般都具有旋光性。旋光性是指旋光物质引起平面偏振光的偏振面发生旋转的性质（旋转角度的大小和方向）。

氨基酸分为D-型和L-型，除甘氨酸无不对称碳原子因而无D-型及L-型之分外，其余氨基酸都有D-及L-两种异构体。

氨基酸的D-型或L-型是以L-甘油醛（图1-2）或L-乳酸为参考的。凡α-C位的构型与L-甘油醛（或L-乳酸）相同的氨基酸皆为L-型氨基酸；凡α-C位的构型与D-甘油醛（或D-乳酸）相同的氨基酸皆为D-型氨基酸。

D-或L-只表示氨基酸在构型上与D-或L-甘油醛类似，并不表示氨基酸的旋光性。表示旋光性则与糖类相似，须以（+）或（-）表示。

氨基酸通式中，只有α位上有一个氨基。个别氨基酸，例如赖氨酸有两个氨基，一个在α位，一个在ε位；还有一个一般被列入氨基酸而实际只含亚氨基的脯氨酸。

形成氨基酸的酸，一般为直链一羧酸，亦有二羧酸。个别氨基酸含有环状结构或其他基团，如胍基、咪唑基、吲哚基或巯基（—SH）等。

已知天然蛋白质中的氨基酸都属L-型，所以日常书写或陈述时，“L-”这个符号常常被省略。D-型和L-型氨基酸在分子式、熔点和溶解度等性质上虽然没有区别，但在生理功能上不同。L-型氨基酸是生物生长所必需的，而相应的D-型氨基酸一般不能为生物所利用，甚至能抑制某些生物的生长。例如乳酸菌在含L-亮氨酸的培养基上可以生长，当给以D-亮氨酸时，乳酸菌不仅不能利用，相反生长受到抑制，并随着培养基中D-亮氨酸浓度的增加抑制程度也增加，当恢复给L-亮氨酸时，乳酸菌又能正常生长。

虽然天然蛋白质中没有D-型氨基酸，但在某些微生物和植物的某些组成中常含有D-型氨基酸，如具有抗菌作用的短杆菌肽S中含有D-苯丙氨酸，多黏菌肽中含有D-丝氨酸和D-亮氨酸，细菌细胞壁中含有D-丙氨酸和D-谷氨酸。

二、氨基酸的分类

尽管自然界存在300种以上的氨基酸，其中还存在若干种不常见的氨基酸，但它们都是由专一酶催化经化学修饰转化而来。在300多种天然氨基酸中，参与蛋白质组成的称为蛋白质氨基酸，不参与蛋白质组成的称为非蛋白质氨基酸。为表达蛋白质或多肽结构的需要，常用三字母符号表示氨基酸的名称，有时也可用单字母的简写符号表示多肽链的氨基酸序列，常见氨基酸名称及缩写符号见表1-1。

（一）常见的蛋白质氨基酸

氨基酸之间的区别主要在于它们的侧链R基不同，那么完全可以根据R基团的性质对20种标准氨基酸进行分类。但由于对R基团性质可以从不同的角度来认定，因而对氨基酸的分类方法也就不止一种。

根据R基的化学结构，20种氨基酸可以分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环族氨基酸三类。

1.脂肪族氨基酸

（1）R基为脂肪烃基的氨基酸　属于此类的氨基酸有Gly、Ala、Val、Ile和Leu（图1-3）。此五种氨基酸的R基均为中性烷基，但Gly的R基仅仅是一个H原子，它是最简单的氨基酸。此类氨基酸的R基对氨基酸分子酸碱性影响很小，它们几乎有相同的等电点，它们的等电点在5.97～6.03。从Gly至Ile，R基团疏水性增强，而且Ile是20种氨基酸中脂溶性最强的氨基酸。

（2）R基中含硫的氨基酸　属于此类的有Cys和Met两种氨基酸（图1-4）。

Cys中R含巯基（—SH），Cys具有如下三个重要性质。

① Cys的pKa约为8.4，所以Cys在生理pH下主要以非解离的形式存在，在较高pH值条件下，巯基解离。

② Cys常出现在酶的活性中心。

③ 溶液中自由的两个Cys分子之间的巯基可以通过氧化反应生成二硫键，生成的胱氨酸Cys—S—S—Cys（图1-5）存在于血液和组织之中。二硫键的形成有助于稳定蛋白质的三维结构。

Met的R基中含有甲硫基（CH3—S—），硫原子有亲核性，易发生极化，因此，Met可作为甲基供体被转移到其他分子之中。

（3）R基中含有羟基的氨基酸　属于此类的有Ser和Thr两种氨基酸（图1-6）。

Ser的—CH2OH在生理条件下不解离，但它是一个极性基团，能与其他基团形成氢键而具有重要的生理意义。在大多数酶的活性中心都发现有Ser残基存在。Thr的—OH是仲醇，具有亲水性，但此—OH形成氢键的能力较弱，因此，在蛋白质活性中心很少出现。Ser和Thr的—OH往往与糖链相连，形成糖蛋白。

（4）R基中含有酰氨基的氨基酸　属于此类的有Asn和Gln两种氨基酸（图1-7）。

含酰氨基的氨基酸的氨基易发生氨基转移反应，可在生物合成中提供氨基，也可通过排泄系统将氨排出体外，因而是人体内氨的解毒运载体。

（5）R基中含有羧基的氨基酸　这类氨基酸为酸性氨基酸，包括Asp和Glu（图1-8）。

Asp侧链羧基pKa（β-COOH）为3.86，Glu侧链羧基pKa（γ-COOH）为4.25。它们是在生理条件下带有负电荷的仅有的两个氨基酸。

（6）R基中含有氨基的氨基酸　这类氨基酸包括Lys和Arg，一般称碱性氨基酸（图1-9）。

生理条件下，Lys侧链带有一个正电荷（—N），侧链氨基的pKa为10.53。同时它的侧链有4个碳的直链，柔性较大，使侧链氨基反应活性增大，如肽聚糖的短肽间的连接。Arg是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已知碱性最强的有机碱，其pKa值为12.48，在生理条件下完全质子化。碱性氨基酸R基团上的正电荷能够与带负电荷的基团形成离子键。

2.芳香族氨基酸

这类氨基酸有Phe、Tyr和Trp三种（图1-10）。三者都具有共轭π电子体系，易与其他缺电子体系或π电子体系形成电荷转移配合物或电子重叠配合物，在受体-底物或分子相互识别过程中具有重要作用。这三种氨基酸在紫外区有特殊吸收峰，最大吸收峰在280nm处，吸收强度Trp＞Tyr＞Phe，蛋白质的紫外吸收主要来自这三种氨基酸。酪氨酸的—OH磷酸化是一个十分普遍的调控机制，Tyr在较高pH值时酚羟基离解；Phe疏水性最强；Trp有复杂的π共轭体系，比Phe和Tyr更易形成电荷转移配合物。

3.杂环族氨基酸

这类氨基酸有Pro和His两种（图1-11）。Pro的α-亚氨基是环的一部分，因此具有特殊的刚性结构。它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用，一般出现在两段α螺旋之间的转角处，Pro残基所在的位置必然发生骨架方向的变化。His含咪唑环，一侧去质子化和另一侧质子化同步进行，因而在酶的酸碱催化机制中起重要作用；His又是碱性氨基酸，在pH6.0时有50%以上带正电荷，但在pH7.0时带正电荷小于10%，它是唯一一个R基的pKa在7附近的氨基酸。

按R基的极性大小，将20种氨基酸分为4类，即非极性R基氨基酸、不带电荷的极性R基氨基酸、带正电荷极性R基氨基酸和带负电荷极性R基氨基酸（指在细胞内的pH范围，即pH7.0左右的解离状态）。

（1）非极性R基氨基酸　Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Phe、Trp和Met。

（2）不带电荷的极性R基氨基酸　Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn和Gln。

（3）带正电荷极性R基氨基酸　Lys、Arg、His。

（4）带负电荷极性R基氨基酸　Asp、Glu。

（二）特殊的蛋白质氨基酸

尽管大部分蛋白质是由上述20种L-α-氨基酸按不同的比例组成的，但亦有些蛋白质含有一些其他氨基酸。除硒代半胱氨酸是通过结合在转运RNA（tRNA）分子上的丝氨酸加以修饰而形成以外，其他特殊氨基酸都是通过对已经渗入到肽或者蛋白质中的氨基酸进行化学修饰而形成。例如，肽酰脯氨酸和赖氨酸转变为4-羟脯氨酸和5-羟赖氨酸；肽酰谷氨酸转变为γ-羟化谷氨酸。这些修饰通过改变蛋白质或肽的溶解度、稳定性、亚细胞分布以及在参与磷酸化信号转导网络中与其他蛋白质的相互作用等扩展了蛋白质功能的多样性。几种特殊蛋白质氨基酸化学式见图1-12。

（三）非蛋白质氨基酸

除了参与蛋白质组成的20多种氨基酸外，生物体内存在大量的氨基酸中间代谢产物。这些氨基酸大多是蛋白质中存在的L-α-氨基酸的衍生物（图1-13）。但是有一些是β-、γ-或δ-氨基酸。它们不是蛋白质的结构单元，但在生物体内具有很多生物学功能。主要分为以下几种类型。

（1）L-α-氨基酸的衍生物　L-瓜氨酸（citrulline）、L-鸟氨酸（ornithine）（参与鸟氨酸循环）。

（2）D-型氨基酸　D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短杆菌肽S）。

（3）β-、γ-、δ-氨基酸　β-Ala（泛素的前体）、γ-氨基丁酸（神经递质）。

R基团并非是氨基酸分类的唯一标准，有时还可以根据它们对动物（通常指人）的营养价值，将20种常见的氨基酸分为必需氨基酸（essential amino acid）和非必需氨基酸（nonessential amino acid）。

必需氨基酸是指人体必不可少，而体内又不能合成，必须从食物中摄取的氨基酸。必需氨基酸有8种，包括Met、Thr、Lys、Ile、Trp、Phe、Leu、Val。人体虽能够合成Arg和His，但合成的量通常不能满足正常的需要，因此这两种氨基酸又被称为半必需氨基酸。余下的氨基酸则属于非必需氨基酸，动物自身可以进行有效的合成，它们包括Ala、Asn、Asp、Gln、Glu、Pro、Ser、Cys、Tyr和Gln。

总之，可以根据不同的方面将氨基酸分为不同种类，它的分类是极其丰富多样的。

三、氨基酸的理化性质

（一）氨基酸的物理性质

L-α-氨基酸除甘氨酸外，都具有旋光性；α-氨基酸是白色晶体，熔点很高，一般在200℃以上；各种氨基酸都有特殊的晶体形状，利用晶体形状可以鉴别各种氨基酸；除胱氨酸和酪氨酸外，一般都能溶于水，脯氨酸和羟脯氨酸还能溶于乙醇和乙醚中。氨基酸的物理性质详见表1-2。

①“-”表示左旋，“+”表示右旋。

（二）两性性质和等电点

经研究发现在水中和晶体中氨基酸以离子形式存在：氨基具有碱性，羧基具有酸性，这种形式被称为偶极离子或兼性离子（图1-14）。

依照Bronsted-Lowry的酸碱质子理论，酸是质子的供体，碱是质子的受体。它们的相互关系如下：

这里原初的酸（HA）和生成的碱（A-）被称为共轭酸碱对。根据这一理论，氨基酸在水中的偶极离子既起酸的作用，也起碱的作用，因此氨基酸是两性电解质。

在某一pH环境中，氨基酸解离成阳离子及阴离子的趋势相等，所带净电荷为零，在电场中不泳动，此时氨基酸所处环境的pH值称为该种氨基酸的等电点（pI）。实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量的而且数量相等的正、负离子形式，还有极少量的中性分子。

氨基酸在其等电pH（pI）时所携带的净电荷为零，利用Handerson-Hasselbalch公式：

和所给的pKa1和pKa2等数据，即可计算出任一pH条件下一种氨基酸的各种离子的比例。等电pH（isoelectric pH，pI）位于这一等电离氨基酸两侧基团的pK值之间。对于只有两个解离基团的氨基酸，很容易计算出pI。

pI的计算公式为（其中n为可解离的正电荷基团数目）（表1-3）。

酸性氨基酸的pI：两个最低pKa的算术平均值，即碱性氨基酸的pI：两个最高pKa的算术平均值，即R基团无解离的氨基酸的pI：两个pKa的算术平均值，即

例如甘氨酸pI的计算，其（滴定曲线见图1-15），因此甘氨酸的等电pH（pI）为：

（三）氨基酸的光学性质

现代生物化学中最重要的进展之一是光谱学方法的应用，此方法能测定被分子和原子吸收或发射的不同频率的能量。蛋白质、核酸和其他生物分子的光谱学研究为深入了解这些分子的结构和动态过程提供了许多新的信息。

氨基酸不吸收可见光（因而无色），除了色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸芳香族氨基酸外，氨基酸也不吸收波长大于240nm的紫外线。有些氨基酸（尤其色氨酸）吸收长波（250～290nm）紫外线。因为在大多数蛋白质中这些氨基酸并不常见，因此对大多数可吸收280nm光线的蛋白质来说，色氨酸起了决定性的作用。三种芳香族氨基酸的紫外吸收图谱见图1-16。

（四）R基团的疏水性

R基团的疏水性（hydropathy）是指每一个氨基酸的R基团对疏水环境的相对亲和能力。一个氨基酸疏水性越高，那么它对疏水环境的亲和力越高。

氨基酸的疏水性直接影响蛋白质的折叠。在水溶液中，疏水氨基酸一般位于多肽链的内部，亲水氨基酸位于多肽链的表面，这是驱动蛋白质折叠的动力之一。但带不同电荷的极性氨基酸有可能成对地位于某些球蛋白的内部。

（五）氨基酸的化学反应

氨基酸的化学反应主要是指它的α-氨基和α-羧基及侧链R基上官能团所参与的反应。

1.α-氨基参与的反应

（1）亚硝酸盐反应　此反应是范斯来克氨基测定法定量测定氨基酸的基本反应。

放出的N2，一半来自氨基，一半来自HNO2，因此测得N2的数量为氨基氮的1倍。由于亚硝酸只能与游离的氨基反应，而当一个蛋白质水解时，会释放出游离的氨基酸，因此可以使用亚硝酸与蛋白质水解物反应，然后根据释放的氮气的量对蛋白质的水解程度进行评估，显然释放的氮气越多，水解的程度越高。但脯氨酸、羟脯氨酸环中的亚氨基，精氨酸、组氨酸和色氨酸环中的结合N皆不与亚硝酸作用。

（2）与酰化试剂反应　苄氧羰酰氯的苄氧羰基（C6H5CH2—O—CO—）在弱碱中与氨基酸的钠盐作用可置换—NH2中的一个H。

（3）与2，4-二硝基氟苯（DNFB）的反应（Sanger反应）　在弱碱条件下，氨基酸的α-氨基容易与2，4-二硝基氟苯（DNFB）起反应，生成稳定的黄色物质——2，4-二硝基苯胺酸（dinitrophenyl amino acid，DNP-氨基酸）。由于此反应最初由Frederick Sanger发现，所以它也叫Sanger反应，而DNFB也被称为Sanger试剂。

多肽或蛋白质的N末端氨基酸的α-氨基与DNFB反应，生成一种二硝基苯肽（DNP-肽）。由于硝基苯与氨基结合牢固，不易被水解，因此当DNP-肽被酸水解时，所有肽键均被水解，只有N末端氨基酸仍连在DNP上，得到产物为黄色的DNP-氨基酸和其他氨基酸的混合液。混合液中只有DNP-氨基酸溶于乙酸乙酯，所以可以用乙酸乙酯抽提并将抽提液进行色谱分析，再以标准的DNP-氨基酸作对照鉴定出此氨基酸的种类。因此2，4-二硝基氟苯法可用于鉴定多肽或蛋白质的N末端氨基酸。

（4）与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应（Edman降解）　在弱碱条件下，氨基酸的α-氨基可与异硫氰酸苯酯（PITC）反应生成相应的苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸）。在酸性条件下（HF或三氟乙酸），PTC-氨基酸迅速环化形成稳定的苯乙内酰硫脲氨基酸（PTH-氨基酸）。

多肽链N端氨基酸的α-氨基也能发生此反应，生成PTC-肽，在酸性溶液中释放出末端的PTH-氨基酸和比原来少1个氨基酸残基的肽链。新暴露出来的N端氨基可以再次进行同样的反应。经过多次重复，N端的氨基酸被依次释放出来，成为PTH-氨基酸。由于PTH-氨基酸在酸性条件下极稳定并可溶于乙酸乙酯，因此在每一次反应结束以后用乙酸乙酯抽提，再经高压液相色谱就可以确定肽链N端氨基酸的种类，直到确定出一个完整的多肽链序列。氨基酸顺序自动分析仪就是根据该原理设计的。Edman降解法是瑞典化学家Edman以他名字命名的蛋白质N端测序方法。

Edman降解进行多肽序列分析是一个循环式的化学反应过程，如图1-17所示。

（5）甲醛滴定反应　氨基酸在溶液中主要以兼性离子形式存在，所以不能直接用酸、碱滴定的方法来测定其含量。但如果事先将甲醛加到氨基酸溶液中，就可以解决不能直接进行酸、碱滴定的问题。因为甲醛能和非质子化的氨基反应，使其羟甲基化，从而促进兼性离子释放出质子（降低溶液的pH），使之转变为去质子化的形式。因此，可以以酚酞作为指示剂用强碱来滴定，从而推算出氨基酸中氨基的量，进而得出氨基酸的含量。上述在甲醛存在的情况下对氨基酸进行滴定的方法称为氨基酸的甲醛滴定法。

2.α-羧基参与的反应

（1）成盐和成酯反应

（2）成酰氯的反应

（3）叠氮反应

3.α-氨基和α-羧基同时参与的反应

（1）茚三酮反应　茚三酮（ninhydrin）在弱酸溶液中可与α-氨基酸共热，即使氨基酸氧化脱氨产生酮酸，酮酸脱羧形成醛，茚三酮本身即变为还原茚三酮，后者再与茚三酮和氨作用产生蓝紫色物质，其反应如下：

此反应在分析氨基酸方法上极为重要，放出的CO2可用定量法加以测定，从而计算出参加反应的氨基酸量。氨基酸与茚三酮水合物共热，生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。此外，Pro与茚三酮反应生成黄色复合物；Asn与茚三酮反应生成棕色复合物。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。

茚三酮反应为一切α-氨基酸所共有，反应十分灵敏，几个微克的氨基酸就能显色。多肽和蛋白质也能与茚三酮反应，但肽越大，灵敏度越差。

（2）成肽反应　从理论上讲，一个氨基酸的氨基可以与另一个氨基酸的羧基缩合成肽，缩合后的化学键称为肽键。

4.侧链R基参与的反应

（1）二硫键的形成　巯基容易受空气或其他氧化剂氧化，例如半胱氨酸（Cys—SH）在空气中被氧化成胱氨酸（Cys—S—S—Cys），参见图1-5。在强氧化剂如过甲酸（performic acid）的作用下—SH和—S—S—键被氧化成磺酸基（—SO3H）。

（2）二硫键的打开　蛋白质结构分析中胱氨酸残基的二硫键常用氧化剂或还原剂打开。过甲酸可定量打开胱氨酸的二硫键，生成磺基丙氨酸（cyter acid）。还原剂如巯基化合物（R—SH）也能断裂二硫键，生成半胱氨酸及相应的二硫化物。

（3）颜色反应　氨基酸侧链可与不同试剂反应产生不同的颜色，常见反应、试剂及检测基团见表1-4。

四、氨基酸分析

氨基酸分析是指将样品中所含的混合氨基酸分开，并对每种氨基酸进行定性、定量测定。氨基酸分析的方法很多，常用的方法是色谱。色谱是将待分离氨基酸溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的氨基酸的电荷多少及亲和力等，使待分离的氨基酸组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离氨基酸的目的的一种方法。

氨基酸分离常用的色谱方法有分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、吸附色谱、亲和色谱等。

1.分配色谱

分配色谱是根据被分析的样品（如氨基酸混合物）在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的目的。

式中　ca——一种物质在A相（流动相）中的浓度；

cb——一种物质在B相（固定相）中的浓度。

分配色谱分为逆流分溶和纸色谱两种。逆流分溶过程如图1-18所示。

2.离子交换色谱

离子交换色谱（ion-exchange chromatography）是根据各种蛋白质在一定的pH环境下所带电荷种类与数量不同而将不同蛋白质予以分离。将被分离物质的离子与离子交换剂上的平衡离子进行交换，然后用适当的洗脱液进行洗脱。由于各种被分离的物质离子的净电荷量不同，与载体上可解离基团的结合力大小不同，所以洗脱顺序不同而被先后洗脱下来。

（1）阴离子交换剂　不溶性载体上共价连接着带正电荷的基团，吸附和交换周围介质中的阴离子（图1-19）。如DEAE-纤维素（二乙基氨基乙基纤维素）。

—R—Y-+X- —R—X-+Y-　　（Y为平衡离子）

（2）阳离子交换剂　不溶性载体上共价连接着带负电荷的基团，吸附和交换周围介质中的阳离子。如CM-纤维素（羧甲基纤维素）。

—R—Y++X+ —R—X++Y+　　（Y为平衡离子）

五、氨基酸的功能

氨基酸在生物体内除作为蛋白质的基本结构单位外还具有许多生理功能。

① 作为寡肽、多肽和蛋白质的组成单位。

② 作为多种生物活性物质的前体。例如，NO的前体是Arg，组胺的前体是组氨酸，褪黑激素的前体是Trp。

③ 作为神经递质。谷氨酸在脑组织中可作为一种兴奋性神经递质，而它的脱羧基产物是一种抑制性神经递质——GABA。

④ 氧化分解产生ATP。

⑤ 作为糖异生的前体。

六、氨基酸的制备

由于科学实验、医药卫生和工业生产各方面需要氨基酸日益增多，因此，对氨基酸的生产就更显得重要。生产氨基酸的方法可以分为三类，即水解蛋白质法、人工合成法和微生物发酵法。

1.水解蛋白质法

蛋白质经酸、碱或多种酶水解成氨基酸，再用适当的方法分离、提纯，即可得到所需的氨基酸。

（1）酸水解　一般用6mol/L或4mol/L H2SO4进行水解。回流煮沸20h左右可使蛋白质完全水解。酸水解的优点是不引起消旋（racemization），得到的是L-氨基酸。缺点是色氨酸完全被沸酸破坏，羟基氨基酸（丝氨酸及苏氨酸）有一小部分被水解，同时天冬酰胺和谷氨酰胺的酰氨基被水解下来。

（2）碱水解　通常与5mol/L NaOH共煮10～20h，即可使蛋白质完全水解。水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并产生消旋，所得产物是D-和L-氨基酸的等物质的量混合物，称为消旋物。此外，碱水解引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。然而在碱性条件下色氨酸是稳定的。

（3）酶水解　不产生消旋，也不破坏氨基酸。然而使用一种酶往往水解不彻底，需要几种酶协同作用才能使蛋白质完全水解。此外，酶水解所需时间较长。因此酶法主要用于部分水解。常用的蛋白酶有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶（或称糜蛋白酶）以及胃蛋白酶等，它们主要用于蛋白质一级结构分析以获得蛋白质的部分水解产物。

2.人工合成法

用有机溶剂进行人工合成。人工合成法制备氨基酸的缺点是所制得的氨基酸都是外消旋产物（即D-型和L-型混合物，称为DL-型），而人们需要的是L-型（DL-型氨基酸的生物功能只有L-型氨基酸的一半）。

3.微生物发酵法

20世纪60年代通过微生物发酵法制备氨基酸，它有多、快、好、省的优点。现在味精厂多改用发酵法生产谷氨酸，用谷氨酸生产菌（谷氨酸短杆菌）在一定的条件下培养（如合适的培养基、温度、pH和通风等）即可获得大量的谷氨酸。近年还开始用石油及其化学产物，如石蜡、乙酸、乙醇等做氨基酸发酵试验，并取得了一定的成果。