L-谷氨酸结晶条件对晶型影响的研究

江立新 李立标

(蚌埠丰原医药科技发展有限公司，安徽 蚌埠 233010)

L-谷氨酸(L-Glutamate)是人体非必需氨基酸，在体内可有α-酮戊二酸代谢产生。在食品工业方面，主要作为食品添加剂使用，可改善食品的口感和风味，人食用L-谷氨酸后96%可被体内吸收，在医药工业方面主要作为营养增补剂在临床上使用。

L-谷氨酸在结晶时存在两种不同的同质晶型状态:α晶型、β晶型，外观上α晶型为短柱状的结晶性颗粒，具有易沉淀和过滤分离、产品纯度较高等特性;β晶型为结晶性粉末，其晶体为针状或叶片状，沉淀十分困难，难与母液分离。谷氨酸结晶产品的晶型除了受分子的特性影响外，还受很多外部因素如过饱和度、溶液PH，降温速度、搅拌速度、杂质等的影响[4]。作为药用级别的L-谷氨酸，中国药典2010版在鉴别一项中要求其红外吸收图谱与标准图谱一致。目前，红外图谱集中只收集了一种图谱，该图谱属于β晶型的图谱，与α晶型红外图谱有较大差别。本研究主要探索谷氨酸在结晶时降温速度和搅拌速度对产品晶型的影响，实验表明，降温速度在15℃/h以下、搅拌速度在240r/min以上时易得到红外合格的β晶型产品。

1 仪器与试剂

恒温加热水浴锅(HH-8型，江苏省金坛市环宇科学仪器厂)、红外光谱仪(FTIR-650，天津港东科技发展有限公司)、真空干燥箱(DZF-6050型，扬州市三发电子有限公司)等。

L-谷氨酸(饲料级，河北梅花味精集团有限公司)、实验用水为去离子水。

2 实验方法

向2000mL的三口瓶中加入1400mL纯化水，安装好搅拌器，水浴加热至内温80℃，加入饲料级谷氨酸100g，搅拌至完全溶解后，加入活性炭3g，保持内温80℃搅拌脱色0.5h，快速过滤，滤液在机械搅拌的条件下进行降温结晶，降至室温后，保持室温继续搅拌2h，过滤，滤饼70℃鼓风烘干至恒重(约6h)得产品。观察产品外观，将其红外图谱与标准图谱进行比较。

3 结果与分析

结构不同的有机分子可以有选择的吸收一定波长的红外，而形成分子吸收光谱称为红外图谱。红外图谱在已知成分的鉴定中比熔点、沸点、比重、比旋度、折射率等一般物理常数更为可靠，所以各国药典将其作为判定很多原料药产品是否合格的依据[3]。本文采用单因素实验考察了结晶过程中降温速度和搅拌速度对产品晶型和红外的影响。

3.1 降温速度对产品晶型的影响

实验设定了结晶搅拌速度为300r/min，分别研究了降温速度为 10℃ /h、15℃ /h、20℃ /h、25℃ /h、30℃ /h 时对产品的外观及红外图谱的影响。结果表明，在搅拌速度保持一定的情况下，降温速度在15℃/h以下时，产品外观以结晶性粉末为主，为β晶型产品，红外图谱与标准图谱一致;降温速度在20℃/h以上时，产品外观以结晶性颗粒为主，为α晶型产品，红外图谱与标准图谱不一致。如表1所示。

表1 降温速度对产品外观和红外的影响

3.2 搅拌速度对产品晶型的影响

实验设定了结晶降温速度为15℃/h，分别研究了搅拌速度为 120r/min、180r/min、240r/min、300r/min、360r/min 时对产品外观及红外图谱的影响。结果表明，在降温速度保持一定的情况下，搅拌速度在240r/min以上时，产品外观以结晶性粉末为主，为β晶型产品，红外图谱与标准图谱一致;搅拌速度在240r/min以下时，产品外观以结晶性颗粒为主，为α晶型产品，红外图谱与标准图谱不一致。如表2所示。

表2 搅拌速度对产品外观和红外的影响

4 讨论与结论

同一药物的不同晶型在外观、熔点、溶解度、溶出度、生物利用度等反面可能会有差异，从而影响药物的疗效。

在L-谷氨酸的结晶过程中，降温速度和搅拌速度是影响产品晶型的重要因素。快速降温晶体在较短时间内大量析出，分子间很容易聚集形成颗粒较大的α晶体，而缓慢降温晶体在较长的时间内慢慢析出，不太容易聚集成较大颗粒，更易形成细小粉末状的β型晶体;快速机械搅拌容易将较大的晶体破碎形成较小的晶片，从而倾向于β型晶体的产生，缓慢的搅拌则倾向于α型晶体的产生。

本研究主要探索谷氨酸在结晶时降温速度和搅拌速度对产品晶型的影响，实验表明，降温速度在15℃/h以下、搅拌速度在240r/min以上时易得到红外合格的β晶型产品。工业上可根据需要，通过控制降温速度和搅拌速度等参数，得到与标准红外图谱相符的β晶型产品。

[1]严希康等，正确认识L-谷氨酸的红外图谱[J].上海医药情报研究，2004，2(73)：47 ～49.

[2]张建华等，初始过饱和度对谷氨酸结晶的影响研究[J].高校化学工程学报，2013，27(1)：43-49.