氨基酸类饲料添加剂 甘氨酸

氨基酸类饲料添加剂-甘氨酸一

26一中国饲料添加剂2010年第9期(总第99期)

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氨基酸类饲料添加剂一甘氨酸

【别名】甘氨酸;氨基乙酸;氨基醋酸

【化学名】氨基乙酸;氨基醋酸

【英文名】Glycine

【分子式】C2HNO:

【分子量】75.O7

【结构式】H:N—CH2一COOH

【CAS号】56—40—6

【性状】本品为白色单斜晶系或六方晶系

晶体或白色结晶粉末,无臭,有特殊甜味.溶于

水,不溶于乙醇和乙醚.熔点232～236~C(分

解).相对密度1.1607,能与盐酸作用而成盐酸

盐.

【制法】

化学合成甘氨酸的方法主要有氯乙酸氨解

法,施特雷克法(Strecker)和海因法(Hydantion)

三种.目前国内仍采用在国外已被淘汰的氯乙

酸氨解法技术,而国外则采用改进的施特雷克法

和海因法技术路线.由于原料和工艺的不同,氯

乙酸氨解法具有生产成本高,产品质量差的特

点,所生产的甘氨酸大多为工业级,纯度一般在

95%左右,严重制约了其下游的应用,而国外厂

商大多利用丙烯腈副产氢氰酸和羟基乙腈生产．

甘氨酸,该法生产成本低,产品质量好,一般纯度

可以达到99%以上.

1.氯乙酸氨解法

该法是以氯乙酸为原料,在催化剂乌洛托品

的存在下与氨水反应而得.反应温度5O～

60~C,常压,反应后物料在乙醇溶液中进行醇析

分离,反应时间14～l5小时.是传统的甘氨酸

的合成工艺,工艺简单,对设备要求不高,环境污

染压力不大.但是也存在很多不足,一是氯化铵

等副产品难以分离,导致产品质量差,不能满足

医药和食品工业的需要,若精制则生产成本较

高;二是作为催化剂的乌洛托品无法回收,造成

很大的资源浪费;三是反应时间长,不易连续操

作.目前该法是我国主要的工业化方法,为了克

服缺点,提高甘氨酸的质量和收率,国内外化学

工作者对此法合成技术进行了深入研究,研究的

热点集中在新型催化剂的选择与使用上,另外在

强化工艺过程控制,优化反应条件等方面也做了

大量的工作.

C1CH2COOH+2NH3—_H2NCH2COOH+

NH4C1

2.Strecke法

传统的Strecke法是以甲醛,氰化钠,氯化铵

一

起反应,再加入乙酸,析出得到亚甲基氨基乙

腈,将亚甲基氨基乙腈在硫酸存在下加入乙醇分

解,得到氨基乙腈硫酸盐,将此硫酸盐用氢氧化

钡分解,得到甘氨酸钡盐,然后加入硫酸使钡沉

该法.冷却得到甘氨酸结晶,滤液浓缩,过滤,淀．

产品易精制,产品质量好,但需使用剧毒化学原

料,操作条件要求高,反应后脱盐操作复杂,工艺

路线长,目前国外许多企业采用Strecke法,但多

是进行一定改进的技术路线.

6HCHO4-3NaCN+3NHl—?

(CH2一NCH2CN)3+6H2O+3NalCI

(CH2NCH2CN)3+6C2HsOH璺!.

3(HzNCcN)HzSO4+3CH2(CH2OH)2

l3Ba(oH)2

NCHzC00)2Ba+2BaSO44-2NH3+2H20

(H2NCHzCOO)2Ba+H2SO?—

H2NCH2COOH+BaSO4

3.直接Hydantion工艺

Hydantion工艺的发展源于寻找氢氰酸的替

代品,以消除甘氨酸生产的地域局限性.羟基乙

腈是氢氰酸和甲醛的加成产物,其沸点为183~C,

全国饲料添加剂信息站:氨基酸类饲料添加剂一甘氨酸一27一在高温下易分解为氢氰酸和甲醛.因此,从生产

和化学角度来说,以羟基乙腈为原料来生产甘氨

酸,既解决了氢氰酸不易处理的缺陷,又保持了

改进Strecker工艺的优点,该工艺目前正成为国

外最受关注的技术路线之一.

4.改进的Strecker和Hydantion工艺

为了提高甘氨酸的质量,降低生产成本和减

少环境污染,国外开发了以氢氰酸替代氰化钠或

氰化钾改进的Strecker工艺,反应以氢氰酸,甲

醛,氨和二氧化碳为原料,反应液在管式反应器

中进行.在低温下析出甘氨酸,母液循环使用,

使平衡向目,通过改变反应体系中副产物的浓度．

标产物方向移动,从而达到提高反应收率的目

的.虽然该工艺具有流程短,收率高和不产生污

染等诸多优势,但由于氢氰酸的剧毒性和易挥发

性,无法长距离运输,装置只能放在其原料装置

附近,制约了甘氨酸生产的发展.

5.生物法工艺

生物法制备甘氨酸工艺目前尚处于技术开

发阶段,有些日本公司在该领域较为活跃,申请

了许多专利.它以甘氨腈为原料,在微生物酶的

作用下,使甘氨腈水溶液进行水解反应,从而转

化为甘氨酸,同时伴随产生氨,水解时系统中含

有至少一种抑制该微生物酶的有机物.

由氯乙酸氨解法制取的甘氨酸含量在90%

一

95%之间,杂质含量为4%一10%,并带有较

深的色泽,如不进行精制处理,无法满足食品及

医药级甘氨酸的要求.目前工业上提纯甘氨酸

的方法是利用活性炭吸附脱色后进行重结晶.

首先将粗甘氨酸溶解在热水中,加入粉状活性炭

吸附脱色,再经过滤分离活性炭后加热浓缩,当

浓缩液体积为原先体积的二分之一时,冷却至室

温,再加入3～4倍体积的乙醇或甲醇使甘氨酸

结晶析出,为了使甘氨酸达到所要求的质量指

标,这种精制需反复进行2～3次.通常精制收

率为60%～70%,消耗大量的乙醇和活性炭,生

产成本较高.为此,有文献中报道了以强碱性阴

离子树脂和弱碱性阴离子为吸附剂的改进的粗

甘氨酸精制工艺,简化了精制流程,提高了精制

.

的收率．

【工艺流程】

以氯乙酸氨解法为例.

NHOH

6.甘氨酸的精制【质量标准】

表1甘氨酸质量标准

注:食品级符合日本味之素JISK一91标准;工业级产品规格符合HG2029—91标准.

【功用】

甘氨酸是氨基酸系列中结构最为简单,甘氨