工业合成甘氨酸的检测方法研究进展

毋 楠， 龚文照， 张 伟， 赫瑞元， 李 鑫，韩 萌， 杨仁俊， 袁秋华， 李伟斌

(阳泉煤业(集团)有限责任公司化工研究院，山西 太原 030021)

引 言

甘氨酸(又称氨基乙酸)，其结构简单，广泛应用于食品、医药、农业、化工等领域，是一种重要的精细化工中间体[1-3]。甘氨酸在各个领域的广泛应用使得它的市场需求很大，尤其是甘氨酸作为生产农药草甘膦的原料[4-5]，其在农药行业有着重要的用途。

目前，国内外生产甘氨酸的方法有氯乙酸氨解法、改进的Strecher法和直接海因法。我国现有甘氨酸生产企业基本采用氯乙酸氨解工艺，然而该工艺具有生产的甘氨酸纯度低、催化剂难以回收以及原料成本高的缺陷，国外发达国家甘氨酸主要生产商均已于上世纪淘汰了该工艺。改进的Strecher法降低了生产成本，但中间产物氨基乙腈水解的活化能较高。直接海因法是在高温高压条件下水解海因，较氨基乙腈的水解更容易。

近年来，直接海因工艺已成为国外最受关注的技术路线。该合成过程中，会有海因衍生物、亚氨基二乙酸和氨三乙酸等副产物生成，因此，建立高效率、高精度的测定工业合成甘氨酸含量的检测方法非常重要。本文对甘氨酸分析的检测方法进行综述，为选择最佳工艺条件、快速分析产物中甘氨酸的含量提供参考。

1 甲醛滴定法

氨基酸(弱酸)是两性电解质，当其完全解离时，pH为11～12，当用碱滴定甘氨酸溶液中的铵离子，指示终点的准确性通常欠佳。在甲醛滴定法中，甲醛可以和氨基酸反应生成羟甲基化合物，使反应释放更多的氢离子，溶液中氢离子浓度的增加，使滴定终点的酸碱度移至酚酞的变色域内(其pH值通常在9左右)。因此，可用酚酞作为指示剂，用配制好的标准氢氧化钠溶液对甘氨酸进行滴定。该方法适用于一种已知氨基酸的测定。用甲醛滴定法测定游离氨基，所得的结果会受多肽链中氨基酸侧链氨基干扰，测量结果通常偏低，王剑锋等[6]为解决此问题，校正了修正系数，对甲醛滴定法测定蛋白质酶解度的方法进行改进。甲醛滴定法简单快捷，但滴定终点难以把握，其准确度欠佳。

2 凯氏定氮法

若要测定样品中的总氮含量，可用凯氏定氮法[7]。凯氏定氮法是经测定蛋白质和氨基酸中的氮含量,从而计算得到氨基酸、蛋白质的总量。与甲醛滴定法相比，该方法虽然具有较高的准确度,但是试剂消耗量大，并且测定周期长，操作步骤复杂,而且要求样品中不能含有其他氮化物，否则容易导致结果的不准确。张泽泉等[8]针对国标法《食品中蛋白质的测定》的局限性，提出用乙酸锌对凯氏定氮法进行改进，排除测定食品中蛋白质含量时人为添加的绝大多数无机含氮化合物，如，尿素、三聚氰胺等的干扰，还可排除人为添加的大多数有机非蛋白含氮物质干扰(如，水解动物蛋白、水解植物蛋白、甘氨酸等)。

3 分光光度法

此外，还可通过氨基酸对光的选择性吸收进行分析。根据氨基酸的结构特征,大多数氨基酸分子在紫外区和可见光区的吸收很弱或无吸收[9]，所以在用分光光度法测定时，通常需要让氨基酸分子中的氨基、羧基或其他活性基团与衍生化试剂反应,生成衍生反应产物,这些产物通常具有可见光、紫外或荧光生色团，可以用可见光、紫外或荧光检测器进行检测。

郭晓明等[10]用茚三酮作为衍生试剂，使得甘氨酸与茚三酮发生化学反应，生成的衍生物在570 nm可见光波长处有吸收,通过测定吸光度值,根据标准曲线从而用于对甘氨酸亚铁产品中游离甘氨酸含量的测定。李国鹏等[11]利用紫外分光光度法测定草甘膦的含量，草甘膦生产废水中的草甘膦和甘氨酸含量用可见光分光光度计法测定，为分析草甘膦厂排放的废水中的有效成分——草甘膦和甘氨酸含量提供一种检测方法。周原等[12]利用甘氨酸在pH=9.0的Na2B4O7溶液中可以与Cu3(PO4)2悬浮液发生络合作用,生成溶于水的甘氨酸铜配合物,未反应的铜盐经过离心沉降,上层清液可用火焰原子吸收分光光度计测定，确定铜的原子吸收信号，可间接得到甘氨酸的含量。

4 氨基酸分析仪法

氨基酸分析仪法是用氨基酸分析仪测定蛋白质、肽及其他药物制剂的氨基酸组成或含量的方法[13]。它是基于阳离子交换柱分离、柱后茚三酮衍生、光度法测定的离子交换色谱仪，该检测方法无需将待测氨基酸进行柱前或柱后衍生。冯志强等[14]用日立835-50型氨基酸自动分析仪准确地测定含乳饮料中游离甘氨酸的含量，得到了满意的结果。

5 液相色谱法

由于大多数氨基酸在紫外区和可见光区的吸收很弱或无吸收，通常将氨基酸进行衍生，可提高液相色谱分析检测的灵敏度和分离度。在合成甘氨酸的过程中，可能会伴有亚氨基二乙酸副产物生成，张蕾等[15]选择对甲苯磺酰氯为衍生试剂，建立了一种以对甲苯磺酰氯为衍生剂的柱前衍生高效液相色谱测定二乙醇胺脱氢产物中亚氨基二乙酸和甘氨酸的定量分析方法。赵志红等[16]以单磺酰氯为衍生剂，利用C18柱对衍生物分析，建立了一种快速准确地测定乳制品中甘氨酸含量的柱前衍生液相色谱分析法。液相色谱法一般使用柱前衍生化方案分析氨基酸，虽然该方法可以相对自由地选择反应条件，但是，衍生化形成的副产物可能会干扰色谱分析，此外，衍生剂昂贵，操作复杂，不适用于一种氨基酸的分析。

6 结语

本文对目前所报道的氨基酸检测方法进行了综述，每种方法都有其各自的优势和不足，在用于工业合成甘氨酸的分析时，要结合副产物的特点，选择合适的分析方法。