化学性质

中文名谷氨酸钠
外文名monosodium glutamate
别名DL-谷氨酸钠、α-氨基戊二酸一钠
化学式C5H8NNaO4
分子量169.11

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CAS登录号142-47-2/32221-81-1
EINECS登录号205-538-1

物理性质
外观:无色至白色棱柱状结晶或白色结晶性粉末,水溶液无色
熔点:225℃
气味:基本无特殊气味(味觉阈值0.014%)
味觉:具有强烈的肉类鲜味,略有甜味或咸味
光学活性:谷氨酸钠分子结构中含有一个不对称碳原子,具有光学活性,能使偏振光面旋转一定角度
可溶性:易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚
溶解性(水):10 g/100 mL(冷水),71.7g/100mL(热水)
化学性质
稳定性:对光和热稳定,10%水溶液在pH值6.9时通气条件下100℃加热3h分解率约0.6%。加热至120℃脱水缩合。在酸性环境中,谷氨酸钠会生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐;在碱性环境中,谷氨酸钠会起化学反应产生一种叫谷氨酸二钠的物质。
谷氨酸钠与酸(盐酸)反应方程式:
HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+HCl=HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NaCl
谷氨酸钠与酸(磷酸)反应方程式:
过量:3HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H3PO4=3HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+Na3PO4
少量:HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H3PO4=HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NaH2PO4
谷氨酸钠与碱(氢氧化钠)反应方程式:
HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+NaOH→NaOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H2O

计算化学数据
1.氢键供体数量:2
2.氢键受体数量:5
3.可旋转化学键数量:4
4.拓扑分子极性表面积(TPSA):103
5.重原子数量:11
6.复杂度:149
7.不确定原子立构中心数量:1
8.共价键单元数量:2

安全信息

环境危害
对环境有危害,对水体可造成污染。
健康危害
吸入、摄入或经皮肤吸收对身体一般无害,过度加热会形成焦谷氨酸钠,对人体健康可能有一定影响。
危害防治
急救措施
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
食入过量:饮足量温水,催吐。洗胃,导泄。就医。
泄漏应急处理
隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。若大量泄漏,收集回收或运至废物处理场所处置。
安全标志
R20 吸入有害。
R21 与皮肤接触有害。
R22 吞食有害。
储存运输
储存方法
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。保持容器密封。应与酸性物质、强氧化剂、易燃物分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
运输方法
操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类、强氧化剂、易燃物接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。

合成方法

方法一(中和提取精制法)

谷氨酸发酵以15%左右的葡萄糖为碳源,并加适量的无机盐和生物素配成发酵培养基,经连消并冷却至40℃后送入已灭菌的发酵空罐;以流加的液氨为氮源,接种经二级扩大培养的谷氨酸产生菌。提取现一般采用冷冻等电一离子交换法。发酵液在等电罐中一边用冷冻盐水缓慢搅拌冷却降温至5℃,一边用硫酸调Ph值至3.22(等电点);沉淀8h后,沉淀经离心分离得粗谷氨酸;母液和上层清液调配后上离子交换树脂交换,用氨水洗脱;前流分汇入上层清液重新上柱,后流分与氨水一起作洗脱液,高流分与发酵液一起回等电罐。在装有60~65℃底水的中和罐中加入谷氨酸,搅拌,并缓慢加入纯碱溶液,中和至Ph值6.2~6.4,中和液浓度控制在相对密度1.1 7~1.18(21~2 2°Bé);待中和液降温至50℃以下,加入适量的硫化钠溶液以除铁;然后用粗谷氨酸回调Ph值至6.2~6.4,并升温至60℃,再加入粉末活性炭,搅拌半小时后送入压滤机压滤;再将滤液用颗粒活性炭柱二次脱色得清液;清液送入真空煮晶锅内在60~70℃下蒸发浓缩至相对密度1.28(31.5084),加入0.3 6~0.542mm的晶种后继续蒸发结晶,期间需用热水杀晶和补加一定量的清液;放料后,经育晶槽,再离心分离得结晶味精,母液或经脱色后再蒸发结晶,精制收率可达理论量的92%。

制备方程式:

(C6H10O5)n·xH2O→C6H12O6[NH3,O2] →C5H9NO4[Na2CO3] →C5H8NaO4

方法二(α-酮戊二酸合成法)

第一步:NH4+和供氢体还原性辅酶II(NADPH2)存在的条件下,α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶(GHD)的催化下,发生还原氨基化反应,或转氨酶(AT)催化转氨反应,或谷氨酸合成酶(GS)催化,形成谷氨酸。

GHD方程式:HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+NADPH+H++NH4+→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+H2O+NADP+

AT方程式:HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+COOH-CHNH2-R→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+COOH-CO-R

GS方程式:HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+COOH-CHNH2-CH2-CH2-COOH+NADPH+H+→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NADP [6] 

第二步:谷氨酸发酵液与盐酸离心搅拌并育晶、搅拌、沉淀生成谷氨酸钠。 [7] 

方法三(丙烯腈合成法)

在120~150℃和20~30MPa条件下,钴催化剂Co2(CO)8局部选择催化丙烯腈氢甲酰化,生成3-氰基丙醛(直链醛产率为80%),然后通过Strecker降解反应(斯特雷克氨基酸合成反应)合成生成L-谷氨酸钠。这种办法曾经是一种工业生产工艺路线,但被更经济的办法取代。

 

用途

调味剂
做调味剂使用时,一般用量为0.2%~0.5%。除单独使用外,宜与核糖核苷酸和肌苷酸钠之类核酸类调味料配成复合调味料,以提高效果。谷氨酸钠是国内外应用最为广泛的鲜昧剂,与食盐共存时可增强其呈味作用,与5'-肌苷酸钠或5'-鸟苷酸钠一起使用,更有相乘的作用。我国规定可在各类食品按生产需要适量使用。
谷氨酸钠具有强烈的肉类鲜味,味精用水稀释至3000倍仍可感觉到鲜味,广泛用于家庭,饮食业、食品加工业(汤、香肠、鱼糕、辣酱油、罐头等)。鸟苷酸钠与谷氨酸钠同时使用,具有协同作用,能提高鲜味,又称助鲜剂或强力味精。
医药用生化试剂
谷氨酸广泛存在于动植物的机体中,是食品中天然存在的营养成份。谷氨酸食用后,有96%在体内被吸收,其余氧化后在尿中排出。谷氨酸虽然不是人体必需的氨基酸,但在氮代谢中与酮酸发生氨基转移作用,能合成其它氨基酸。谷氨酸有降低血液中毒素的作用。当肝功能受损时,血液中含氨量增高,引起严重的氮代谢紊乱,导致肝昏迷,而谷氨酸能与氨起作用,降低血液中氨的含量。另外,脑组织只能氧化谷氨酸,而不能氧化其他的氨基酸。当葡萄糖供应不足时,谷氨酰胺能起脑组织的能源作用,因此谷氨酸对改进和维持脑机能是必要的。此外,医药上用于预防肝昏迷,防止癫痫也可用作脑营养剂。
有机合成中间体
在工业上可用作有机合成中间体,但在世界年产量中,这种用途占的比重极小,如应用于助剂、渗透膜、丝蛋白改性、皮革助剂、生物医学材料、改性再生胶原纤维等各个领域。