Производство глутаминовой кислоты
Введение
Глутаминовая кислота (α-аминоглутаровая) является одной из важнейших аминокислот растительных и животных белков. Не относится к числу незаменимых, однако, тем не менее, служит основой для синтеза многих физиологически активных соединений, необходимых для нормальной жизнедеятельности человеческого организма. Она обладает очень приятными органолептическими свойствами и
потому имеет широкое применение в различных областях.
Важной особенностью глутаминовой кислоты является способность служить защитным фактором при различных отравлениях печени и почек, усиливать фармакологическое действие одних и ослаблять токсичность других лечебных средств, поддерживать наряду с другими аминокислотами постоянную реакцию среды. На этих свойствах и основано лечение ряда заболеваний путем введения в организм глутаминовой кислоты.
Не меньшее значение имеет и мононатриевая соль этой аминокислоты – глутамат натрия. Это соединение усиливает вкус многих пищевых продуктов, а также способствует длительному сохранению вкусовых качеств консервированных продуктов. Это обстоятельство позволяет широко использовать моноглутамат натрия в консервной промышленности, особенно при консервировании овощей, рыбы, мясных продуктов. Во многих зарубежных странах глутамат натрия добавляют абсолютно во все продукты при консервировании, замораживании или просто при хранении. В Японии, США и других странах глутамат натрия является такой же обязательной принадлежностью стола, как соль, перец, горчица и другие приправы. Он повышает не только вкусовую ценность пищевых продуктов, но и стимулирует деятельность пищеварительных желез. В настоящее время производство глутаминовой кислоты стало очень крупным. Ведущее место в этом производстве занимают Япония и США. [1]
1. Характеристика конечной продукции производства
По показателям, определяемым органолептически, техническая L-глутаминовая кислота должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.
Таблица 1
|
Показатели, определяемые органолептически | |
|
Наименование показателей |
Характеристика |
|
Внешний вид |
Кристаллическая масса коричневого цвета |
|
Вкус |
Кислый специфический |
|
Запах |
Специфический |
|
Растворимость |
Легко растворима в разбавленных кислотах, щелочах и горячей воде, трудно растворима в холодной воде и концентрированной соляной кислоте, почти нерастворима в этиловом спирте, эфире и ацетоне |
По химическим показателям техническая L-глутаминовая кислота должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 2
Таблица 2. Химические показатели
|
Наименование показателей |
Нормы |
|
Массовая доля влаги, %, не более |
22,0 |
|
Массовая доля L-глутаминовой кислоты (в пересчете на сухое вещество), %, не менее |
75,0 |
|
Массовая доля хлоридов (СГ) (в пересчете на сухое вещество), %, не более |
10,0 |
В соответствии с требованиями МРТУ 18/210–68 глутамат натрия пищевой должен иметь следующий состав (в%):
- Основное вещество, не менее – 94;
- Хлорид натрия, не более – 5;
- Влага, не более – 1;
- Общий азот, не менее – 7,02.
2. Химическая схема производства
Известно несколько способов получения глутаминовой кислоты: гидролиз различных белков, синтез химический, ферментативный из α-кетоглутаровой кислоты и микробиологический.
2.1 Получение глутаминовой кислоты гидролизом белков
Гидролиз протеинов является классическим методом получения аминокислот из природных источников. Для выработки глутаминовой кислоты и ее натриевой соли используются животные и растительные белки: казеин молока, клейковина пшеницы, кукурузный глютен, отходы мясокомбинатов, свеклосахарных (сепарационный щелок) и спиртовых заводов (барда).
Метод гидролиза малопроизводителен и довольно дорог из-за значительного образования побочных продуктов и необходимости тщательной очистки глутаминовой кислоты.
Комплексная переработка мелассы позволяет получить наряду с высококачественными сахарными сиропами глутаминовую кислоту, бетаин, холин и другие ценные продукты. [1]
2.2 Химический синтез глутаминовой кислоты
Среди методов химического синтеза наиболее перспективным является использование в качестве исходного сырья акрилонитрила. Согласно этому методу акрилонитрил в результате реакции гидроформилирования превращается в β-формилпропионнитрил и последний через стадию образования α-аминоглутардинитрила переводится в DL-глутаминовую кислоту.
Основным недостатком химического синтеза является получение рацематов аминокислот. Разделение D- и L-изомеров является довольно сложной операцией и требует больших затрат. [1]
2.3 Ферментативный синтез глутаминовой кислоты
Его возможно осуществить из α-кетоглутаровой кислоты с помощью ферментов трансамилазы или глутаматдегидрогеназы в результате следующих превращений.
В каждом из этих процессов α-кетоглутаровая кислота играет роль предшественника. Для осуществления любого из этих превращений необходимы источники α-кетоглутаровой кислоты и соответствующей ферментной системе. Первую из этих задач решают с помощью подбора микроорганизмов, способных продуцировать значительное количество α-кетоглутаровой кислоты из дступных источников сырья. Продуцентами α-кетоглутаровой кислоты могут быть Psedomonas и Esherichia, а при культивировании продуцента Kluyverd citrophila α-кетоглутаровая кислота была получена с 57%-ным выходом. Дрожжи рода Candida при выращивании на н-парафинах продуцируют α-кетоглутаровую кислоту совместно с пировиноградной в соотношении 6:1. Экономический коэффициент процесса биосинтеза достигает 90% от количества потребленных углеводородов.
В роли продуцента фермента трансамидазы могут выступать различные микроорганизмы, например Е. coll. Донором аминогрупп может быть аспарагиновая кислота или аланин.
Восстановительное аминирование возможно осуществить с помощью Pseudomonas (при использовании Ps. ovalis выход L-глутаминовой кислоты составляет 60%) или Aeromonas, причем некоторые штаммы этих микроорганизмов в качестве субстрата могут использовать D, L,-α-оксиглутаровую кислоту, производимую химическим синтезом.
Скачать реферат