工業(yè)合成甘氨酸的檢測方法研究進展

毋 楠， 龔文照， 張 偉， 赫瑞元， 李 鑫，韓 萌， 楊仁俊， 袁秋華， 李偉斌

(陽泉煤業(yè)(集團)有限責任公司化工研究院，山西 太原 030021)

引 言

甘氨酸(又稱氨基乙酸)，其結(jié)構簡單，廣泛應用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化工等領域，是一種重要的精細化工中間體[1-3]。甘氨酸在各個領域的廣泛應用使得它的市場需求很大，尤其是甘氨酸作為生產(chǎn)農(nóng)藥草甘膦的原料[4-5]，其在農(nóng)藥行業(yè)有著重要的用途。

目前，國內(nèi)外生產(chǎn)甘氨酸的方法有氯乙酸氨解法、改進的Strecher法和直接海因法。我國現(xiàn)有甘氨酸生產(chǎn)企業(yè)基本采用氯乙酸氨解工藝，然而該工藝具有生產(chǎn)的甘氨酸純度低、催化劑難以回收以及原料成本高的缺陷，國外發(fā)達國家甘氨酸主要生產(chǎn)商均已于上世紀淘汰了該工藝。改進的Strecher法降低了生產(chǎn)成本，但中間產(chǎn)物氨基乙腈水解的活化能較高。直接海因法是在高溫高壓條件下水解海因，較氨基乙腈的水解更容易。

近年來，直接海因工藝已成為國外最受關注的技術路線。該合成過程中，會有海因衍生物、亞氨基二乙酸和氨三乙酸等副產(chǎn)物生成，因此，建立高效率、高精度的測定工業(yè)合成甘氨酸含量的檢測方法非常重要。本文對甘氨酸分析的檢測方法進行綜述，為選擇最佳工藝條件、快速分析產(chǎn)物中甘氨酸的含量提供參考。

1 甲醛滴定法

氨基酸(弱酸)是兩性電解質(zhì)，當其完全解離時，pH為11～12，當用堿滴定甘氨酸溶液中的銨離子，指示終點的準確性通常欠佳。在甲醛滴定法中，甲醛可以和氨基酸反應生成羥甲基化合物，使反應釋放更多的氫離子，溶液中氫離子濃度的增加，使滴定終點的酸堿度移至酚酞的變色域內(nèi)(其pH值通常在9左右)。因此，可用酚酞作為指示劑，用配制好的標準氫氧化鈉溶液對甘氨酸進行滴定。該方法適用于一種已知氨基酸的測定。用甲醛滴定法測定游離氨基，所得的結(jié)果會受多肽鏈中氨基酸側(cè)鏈氨基干擾，測量結(jié)果通常偏低，王劍鋒等[6]為解決此問題，校正了修正系數(shù)，對甲醛滴定法測定蛋白質(zhì)酶解度的方法進行改進。甲醛滴定法簡單快捷，但滴定終點難以把握，其準確度欠佳。

2 凱氏定氮法

若要測定樣品中的總氮含量，可用凱氏定氮法[7]。凱氏定氮法是經(jīng)測定蛋白質(zhì)和氨基酸中的氮含量,從而計算得到氨基酸、蛋白質(zhì)的總量。與甲醛滴定法相比，該方法雖然具有較高的準確度,但是試劑消耗量大，并且測定周期長，操作步驟復雜,而且要求樣品中不能含有其他氮化物，否則容易導致結(jié)果的不準確。張澤泉等[8]針對國標法《食品中蛋白質(zhì)的測定》的局限性，提出用乙酸鋅對凱氏定氮法進行改進，排除測定食品中蛋白質(zhì)含量時人為添加的絕大多數(shù)無機含氮化合物，如，尿素、三聚氰胺等的干擾，還可排除人為添加的大多數(shù)有機非蛋白含氮物質(zhì)干擾(如，水解動物蛋白、水解植物蛋白、甘氨酸等)。

3 分光光度法

此外，還可通過氨基酸對光的選擇性吸收進行分析。根據(jù)氨基酸的結(jié)構特征,大多數(shù)氨基酸分子在紫外區(qū)和可見光區(qū)的吸收很弱或無吸收[9]，所以在用分光光度法測定時，通常需要讓氨基酸分子中的氨基、羧基或其他活性基團與衍生化試劑反應,生成衍生反應產(chǎn)物,這些產(chǎn)物通常具有可見光、紫外或熒光生色團，可以用可見光、紫外或熒光檢測器進行檢測。

郭曉明等[10]用茚三酮作為衍生試劑，使得甘氨酸與茚三酮發(fā)生化學反應，生成的衍生物在570 nm可見光波長處有吸收,通過測定吸光度值,根據(jù)標準曲線從而用于對甘氨酸亞鐵產(chǎn)品中游離甘氨酸含量的測定。李國鵬等[11]利用紫外分光光度法測定草甘膦的含量，草甘膦生產(chǎn)廢水中的草甘膦和甘氨酸含量用可見光分光光度計法測定，為分析草甘膦廠排放的廢水中的有效成分——草甘膦和甘氨酸含量提供一種檢測方法。周原等[12]利用甘氨酸在pH=9.0的Na2B4O7溶液中可以與Cu3(PO4)2懸浮液發(fā)生絡合作用,生成溶于水的甘氨酸銅配合物,未反應的銅鹽經(jīng)過離心沉降,上層清液可用火焰原子吸收分光光度計測定，確定銅的原子吸收信號，可間接得到甘氨酸的含量。

4 氨基酸分析儀法

氨基酸分析儀法是用氨基酸分析儀測定蛋白質(zhì)、肽及其他藥物制劑的氨基酸組成或含量的方法[13]。它是基于陽離子交換柱分離、柱后茚三酮衍生、光度法測定的離子交換色譜儀，該檢測方法無需將待測氨基酸進行柱前或柱后衍生。馮志強等[14]用日立835-50型氨基酸自動分析儀準確地測定含乳飲料中游離甘氨酸的含量，得到了滿意的結(jié)果。

5 液相色譜法

由于大多數(shù)氨基酸在紫外區(qū)和可見光區(qū)的吸收很弱或無吸收，通常將氨基酸進行衍生，可提高液相色譜分析檢測的靈敏度和分離度。在合成甘氨酸的過程中，可能會伴有亞氨基二乙酸副產(chǎn)物生成，張蕾等[15]選擇對甲苯磺酰氯為衍生試劑，建立了一種以對甲苯磺酰氯為衍生劑的柱前衍生高效液相色譜測定二乙醇胺脫氫產(chǎn)物中亞氨基二乙酸和甘氨酸的定量分析方法。趙志紅等[16]以單磺酰氯為衍生劑，利用C18柱對衍生物分析，建立了一種快速準確地測定乳制品中甘氨酸含量的柱前衍生液相色譜分析法。液相色譜法一般使用柱前衍生化方案分析氨基酸，雖然該方法可以相對自由地選擇反應條件，但是，衍生化形成的副產(chǎn)物可能會干擾色譜分析，此外，衍生劑昂貴，操作復雜，不適用于一種氨基酸的分析。

6 結(jié)語

本文對目前所報道的氨基酸檢測方法進行了綜述，每種方法都有其各自的優(yōu)勢和不足，在用于工業(yè)合成甘氨酸的分析時，要結(jié)合副產(chǎn)物的特點，選擇合適的分析方法。