книги из ГПНТБ / Бакасова З.Б. Физико-химические основы получения, свойств, строения новых производных L-глутаминовой кислоты и L-глутамината натрия

в молекуле L-глутаминовой кислоты аминной и карбоксильной групп обусловливает ее амфотерность: она может реагировать как с кислотами, так и с основаниями. При взаимодействии с соляной кислотой она дает гидрохлорид CsHgNO^HCl, кри­ сталлизующийся с двумя молекулами воды. Растворимость гидрохлоридов в воде гораздо выше, чем самой глутаминовой кислоты (табл. 1).

В концентрированных растворах соляной кислоты гидро­ хлорид плохо растворим. Так, при 0°С растворяется 0,876 г, a

кислоте в два раза выше. Поэтому при перекристаллизации как

При действии азотистой кислоты на гидрохлорид и последую­ щем восстановлении образуется глутамнновая кислота [102].

дом [68].

L-глутамииовая кислота очень мало растворима в метано­ ле, этаноле, ацетоне, бензоле и других органических раствори­ телях. Например, при 25°С в 100 мл метанола растворяется всего 0,058 г кислоты, в чистом этаноле — 0,0044 г [103, 206], в

СООН рК, = 2,19; 7 — СООН р К 2 = 4 , 2 4 ; [ N H 3 + ] рК3 =-9,67 при изоэлектрической точке—3,22 [8, 85, 120, 170, 171, 174, 210,

ступенями ионизации. В присутствии соляной кислоты удель­ ное вращение растет с увеличением концентрации кислоты и

глутаминовой кислоты меняется на левое при прибавлении к кислоте основания.

Наиболее легким и надежным оптическим методом выяс­ нения конфигурации ос-аминокислот является определение формы кривой дисперсии оптического вращения соответствую­ щих комплексных медных солей.

В 1937 г. Пфейфферу и Кристлейту удалось показать явную зависимость между видом дисперсионной кривой и стереохи-

названием правила Пфейффера-Кристлейта, была позднее распространена и на L-глутаминовую кислоту [90].

L-глутаминовая кислота легко вступает в реакцию трансаминирования со многими кетокислотами [58, 233, 223]. Она обладает способностью переносить аминогруппу из аминокис­ лот в кетокислоты, тем самым обеспечивая синтез жизненно важных кислот, необходимых для нормальной жизнедеятель­ ности организма [58, 67, 216]. Например, в процессе углевод­ ного обмена в организме человека устанавливается химиче­ ское равновесие между тремя кетокислотами: щавелевой, кетоглутаровой и пировиноградной. Эти кетокислоты на осно­ ве реакции трансаминирования, присоединив к себе амино­ группы, превращаются в соответствующие аминокислоты: щавелевая — "в аспарагиновую, кетоглутаровая — в глутами-

новую, пировиноградная — в аланин. Если указанные амино­ кислоты получают углеродный скелет из кетокислот, то аминную группу — за счет глутаминовой кислоты [14]. Особенность глутаминовой кислоты заключается и в том, что она находит­ ся в равновесии со своим амидом — глутамииом, который яв­ ляется как бы транспортной формой аммиака в человеческом организме [14, 58, 233].

L-глутаминовая кислота не только участвует в процессах переаминирования, но и способствует удалению из организма

В теоретическом и практическом отношении заслуживает большого внимания не только L-глутаминовая кислота, но и соли щелочных, щелочноземельных и двухвалентных элемен­ тов четвертого переходного периода системы Менделеева. В литературе значительное место отведено описанию кислых и средних солей глутаминовой кислоты с металлами первой, вто­ рой групп.

Особый интерес представляет мононатриевая соль L-глута­ миновой кислоты — глутаминат натрия (кислый), широко ис­ пользуемый в пищевой промышленности благодаря своим вкусовым качествам.

Глутаминат натрия (кислый), кристаллизующийся с одной молекулой воды, имеет следующее строение: НООС—СН2 — СН2 —CHNH2 —COONa-HoO; чистый глутаминат натрия пред­ ставляет собой белый или слегка желтоватый кристаллический

порошок, сладковато-соленого вкуса, хорошо растворимый в воде (136 г на 100 мл воды при 25°С), лишенный запаха [153, 205].

Как L-глутаминовая кислота, так и мононатрийглутаминат относятся к L-конфигурации. Удельное вращение в 2н. раство­ ре соляной кислоты составляет +25,06°, в нейтральных раст­ ворах — 5,5°, рН—7,0 (10%-ный водный раствор). В водных растворах соль обладает мясоподобным вкусом, который вы­ зывается анионом глутаминовой кислоты, образующимся при диссоциации L-глутамината натрия в воде [248]:

мышленностью, имеет различные названия: «Вей-сю», «Ажиномото» и др. [205].

Эта соль применяется для усиления питательности и улуч­ шения качества и вкуса мясных, рыбных, овощных и крупя­ ных блюд, консервов, сыра, пива [44, 77, 79, 114, 152, 153, 154, 187, 246]. Таким образом, L-глутаминат натрия используется в пищевой промышленности и кулинарии, при консервировании и для улучшения органолептических показателей продуктов, а

Е. А. Могильный [164] указывает, что сбросные щелока в сахарном производстве содержат ряд ценных химических сое­ динении, пришедших из патоки после ее обессахаривания. В результате переработки щелоков можно получить глутаминовую, аспарагиновую кислоты, бетаин, лейцин, изолейцин и др. Им обращается внимание на необходимость оперативной орга­ низации технологического процесса получения глутаминовой кислоты и других продуктов при известковой сепарации са­ харного производства [165]. В работах [163, 166] предложены принципиальные технологические схемы для переработки па­ токи с целью получения глутаминовой кислоты, глутамината натрия и бетаина.

А.А. Мальченко, А. 3. Яковенко [153] указывают на воз­ можность получения глутаминовой кислоты, глутамината нат­ рия из отходов свеклосахарного производства химическим синтезом и методом с применением ионитов.

А.И. Жушман [112] пишет о целесообразности получения глутаминовой кислоты из кукурузного и пшеничного глютена.

Для каждого вида сырья им рекомендуется специальная схема.

Таким образом, сырьем для производства L-глутаминовой кислоты и ее мононатриевой соли могут служить белки расти­ тельного и животного происхождения, а также отходы (ме­ лассы, щелока) свеклосахарного производства [5, 54, 112, 144, 158, 164, 165, 166, 231].

Группой научных сотрудников Академии наук Киргизской ССР под руководством и при участии проф. Г. Б. Аймухамедовой разработана технологическая схема получения глута­ миновой кислоты и ацидола из мелассы, барды, сепарационных щелоков ионообменным методом. Метод внедрен на Карабалтинском сахарном комбинате Калининского района Киргизской ССР [5].

ВКанаде и Англии сырьем для получения глутаминовой кислоты служит пшеничная клейковина [112], в Китае исполь­ зуют соевой шрот; в США применяют смесь из отходов свек- ло-сахарыого производства; в ГДР для этой цели идет пше­ ничный белок.

Влитературе имеются рекомедации по производству кис­ лоты, глутамината натрия из свекловичной мелассы биохими­ ческим методом [138].

Известно, что L-глутаминовая кислота энергично взаимо­ действует с гидроокисями щелочных металлов: увеличивается ее растворимость с образованием соответствующих глутамииа-

тов [194]. В присутствии солей щелочных и щелочноземельных

вкусом. Как и соль натрия, она при 180—185°С циклизуется в кальциевую соль пирролидонкарбоновой кислоты. Как уже было сказано, кислая кальциевая соль применяется в медици­ не [13]. Кислая бариевая соль Ва(С 5 Н 8 М0 4 )2 растворима в воде и осаждается спиртом из растворов. Средняя бариевая соль CsH7N04 Ba в отличие от кислой в воде не растворима. Медная соль CuC5H7N04 -2H2 0 представляет собой кристалли­

Однако в литературе совершенно отсутствуют данные о систе­ матических исследованиях по физико-химическому взаимо­ действию L-глутаминовой кислоты, особенно L-глутамината натрия, с солями различных металлов.

В исследованиях И. А. Федорова и Т. А. Балакаевой [232] приводятся данные по реакциям взаимодействия соединений кадмия с глутаминовой кислотой. Авторы проверяли способ­ ность кислоты давать кислые и средние соли с кадмием и пы­ тались выяснить, нельзя ли получить внутрикомплексные глутаминаты кадмия со связью через азот а минной и кислород карбоксильных групп. При действии глутаминовой кислоты на