谷氨酸鈉

谷氨酸鈉（C5H8NNaO4，NaOOC-CHNH2-CH2-CH2-COOH），化學名α-氨基戊二酸一鈉。該物質的摩爾質量為169.111 g·mol-1，IUPAC名為sodium 2-aminopentanedioate。該物質是一種由鈉離子與谷氨酸根離子形成的鹽。

1866年，德國化學家卡爾·海因里希·利奧波德·瑞特豪森將小麥麩用硫酸水解而得到的酸性氨基酸。1908年，日本科學家池田菊苗博士利用海帶單獨分離出味美成分，并證明了這種味美成分就是谷氨酸鈉鹽，從而生產化學調味料投放市場。生活中常用的調味料味精的主要成分就是谷氨酸鈉。西紅柿、發酵的大豆制品、酵母提取物、某些尖奶酪，以及發酵或水解蛋白質產品（如醬油或豆醬）所能帶來的調味作用中，部分歸功于谷氨酸的存在。

中文名：谷氨酸鈉

英文名：monosodium glutamate

別    稱：DL-谷氨酸鈉、α-氨基戊二酸一鈉

化學式：NaOOC-CHNH?-CH?-CH?-COOH

分子量：169.11

CAS登錄號：142-47-2/32221-81-1

EINECS登錄號：205-538-1

水溶性：易溶于水

外    觀：白色結晶粉末

閃    點：155.7℃

應    用：調味品

安全性描述：S26/S36

危險性描述：R20/R21/R22

縮    寫：MSG

MILES：N[C@@H](CCC(O)=O)C([O-])=O.

摩爾質量：169.111 g·mol?1

研究簡史

1866年，德國人雷哈生利用硫酸水解小麥面筋，最先分離出谷氨酸。

1908年，日本池田菊苗教授采用水提取和結晶的方法，從海帶中分離出谷氨酸，制成一種新型的調味品，并將其味道命名為Umami（鮮味）。

池田菊苗注意到日本木魚和海帶的魚湯均具有一種特別的滋味，而當時他并未對這種味道進行過任何科學描述，且這種味道與甜味、咸味、酸味和苦味截然不同。為了證實是因電離化谷氨酸鹽而產生了這種鮮味，池田教授研究了許多關于谷氨酸鹽的味覺特性，當中包括鈣、鉀、銨和鎂的谷氨酸鹽。除了其他礦物質所產生的某種金屬味道外，所有的鹽均會形成這種鮮味。在這些鹽中，谷氨酸鈉可溶性最好，味道最佳，兼且易于結晶。池田教授將這種產物命名為谷氨酸鈉，并為生產MSG申請專利。

1909年，鈴木兄弟開始了商業化生產，這也是世界上首次制成谷氨酸鈉，味精工業從此誕生。

1910年，日本味之素用水解法生產出谷氨酸。

1936年，美國人從甜菜廢液中提取谷氨酸。

1946年，美國發明發酵法生產α-酮戊二酸，并發表了用酶法或者化學法將其轉化成L-谷氨酸的辦法。

1957年，微生物發酵法生產谷氨酸開始成為工業化生產的主要方法。

1962年，日本采用丙烯腈為原料，化學合成DL-谷氨酸，再經化學分割生成L-谷氨酸鈉。

理化性質

物理性質

外觀：無色至白色棱柱狀結晶或白色結晶性粉末，水溶液無色

熔點：225℃

氣味：基本無特殊氣味（味覺閾值0.014%）

味覺：具有強烈的肉類鮮味，略有甜味或咸味

光學活性：谷氨酸鈉分子結構中含有一個不對稱碳原子，具有光學活性，能使偏振光面旋轉一定角度

可溶性：易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚

溶解性（水）：10 g/100 mL（冷水），71.7g/100mL（熱水）

化學性質

穩定性：對光和熱穩定，10%水溶液在pH值6.9時通氣條件下100℃加熱3h分解率約0.6%。加熱至120℃脫水縮合。在酸性環境中，谷氨酸鈉會生成谷氨酸或谷氨酸鹽酸鹽；在堿性環境中，谷氨酸鈉會起化學反應產生一種叫谷氨酸二鈉的物質。

毒性：食用味精在正常范圍內不會對健康有任何損害，但食用過多會使部分人出現頭痛，面紅，多汗，面部壓迫或腫脹，口部或口周麻木、胃部燒灼感及胸痛等中毒癥狀，中毒以后可每天口服50毫克維生素B6緩解癥狀。谷氨酸鈉在120℃的溫度下會形成焦谷氨酸鈉，民眾一般認為，焦谷氨酸鈉不僅鮮味很低，而且具有一定的毒性，是致癌物質。但是科學家經過實驗研究，發現焦谷氨酸鈉能提高人的記憶力，并且不是致癌物質。

谷氨酸鈉與酸（鹽酸）反應方程式：

HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+HCl=HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NaCl

谷氨酸鈉與酸（磷酸）反應方程式：

過量：3HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H3PO4=3HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+Na3PO4

少量：HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H3PO4=HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NaH2PO4

谷氨酸鈉與堿（氫氧化鈉）反應方程式：

HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+NaOH→NaOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H2O

谷氨酸鈉加熱反應方程式：

毒理學數據：48 mg/kg（大鼠經口TDLo），40 mg/kg（大鼠皮下TDLo）

計算化學數據：

1.氫鍵供體數量：2

2.氫鍵受體數量：5

3.可旋轉化學鍵數量：4

4.拓撲分子極性表面積（TPSA）：103

5.重原子數量：11

6.復雜度：149

7.不確定原子立構中心數量：1

8.共價鍵單元數量：2

制備方法

方法一（中和提取精制法）

谷氨酸發酵以15%左右的葡萄糖為碳源，并加適量的無機鹽和生物素配成發酵培養基，經連消并冷卻至40℃后送入已滅菌的發酵空罐；以流加的液氨為氮源，接種經二級擴大培養的谷氨酸產生菌。提取現一般采用冷凍等電一離子交換法。發酵液在等電罐中一邊用冷凍鹽水緩慢攪拌冷卻降溫至5℃，一邊用硫酸調Ph值至3.22（等電點）；沉淀8h后，沉淀經離心分離得粗谷氨酸；母液和上層清液調配后上離子交換樹脂交換，用氨水洗脫；前流分匯入上層清液重新上柱，后流分與氨水一起作洗脫液，高流分與發酵液一起回等電罐。在裝有60～65℃底水的中和罐中加入谷氨酸，攪拌，并緩慢加入純堿溶液，中和至Ph值6.2～6.4，中和液濃度控制在相對密度1.1 7～1.18（21～2 2°Bé）；待中和液降溫至50℃以下，加入適量的硫化鈉溶液以除鐵；然后用粗谷氨酸回調Ph值至6.2～6.4，并升溫至60℃，再加入粉末活性炭，攪拌半小時后送入壓濾機壓濾；再將濾液用顆粒活性炭柱二次脫色得清液；清液送入真空煮晶鍋內在60～70℃下蒸發濃縮至相對密度1.28（31.5084），加入0.3 6～0.542mm的晶種后繼續蒸發結晶，期間需用熱水殺晶和補加一定量的清液；放料后，經育晶槽，再離心分離得結晶味精，母液或經脫色后再蒸發結晶，精制收率可達理論量的92%。

制備方程式：

(C6H10O5)n·xH2O→C6H12O6[NH3,O2] →C5H9NO4[Na2CO3] →C5H8NaO4 

方法二（α-酮戊二酸合成法）

第一步：NH4+和供氫體還原性輔酶II（NADPH2）存在的條件下，α-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶（GHD）的催化下，發生還原氨基化反應，或轉氨酶（AT）催化轉氨反應，或谷氨酸合成酶（GS）催化，形成谷氨酸。

GHD方程式：HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+NADPH+H++NH4+→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+H2O+NADP+

AT方程式：HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+COOH-CHNH2-R→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+COOH-CO-R

GS方程式：HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+COOH-CHNH2-CH2-CH2-COOH+NADPH+H+→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NADP  

第二步：谷氨酸發酵液與鹽酸離心攪拌并育晶、攪拌、沉淀生成谷氨酸鈉。

方法三（丙烯腈合成法）

在120~150℃和20~30MPa條件下，鈷催化劑Co2(CO)8局部選擇催化丙烯腈氫甲酰化，生成3-氰基丙醛（直鏈醛產率為80%），然后通過Strecker降解反應（斯特雷克氨基酸合成反應）合成生成L-谷氨酸鈉。這種辦法曾經是一種工業生產工藝路線，但被更經濟的辦法取代。

應用領域

調味劑

做調味劑使用時，一般用量為0.2%～0.5%。除單獨使用外，宜與核糖核苷酸和肌苷酸鈉之類核酸類調味料配成復合調味料，以提高效果。谷氨酸鈉是國內外應用最為廣泛的鮮昧劑，與食鹽共存時可增強其呈味作用，與5'-肌苷酸鈉或5'-鳥苷酸鈉一起使用，更有相乘的作用。我國規定可在各類食品按生產需要適量使用。

谷氨酸鈉具有強烈的肉類鮮味，味精用水稀釋至3000倍仍可感覺到鮮味，廣泛用于家庭，飲食業、食品加工業（湯、香腸、魚糕、辣醬油、罐頭等）。鳥苷酸鈉與谷氨酸鈉同時使用，具有協同作用，能提高鮮味，又稱助鮮劑或強力味精。

醫藥用生化試劑

谷氨酸廣泛存在于動植物的機體中，是食品中天然存在的營養成份。谷氨酸食用后，有96%在體內被吸收，其余氧化后在尿中排出。谷氨酸雖然不是人體必需的氨基酸，但在氮代謝中與酮酸發生氨基轉移作用，能合成其它氨基酸。谷氨酸有降低血液中毒素的作用。當肝功能受損時，血液中含氨量增高，引起嚴重的氮代謝紊亂，導致肝昏迷，而谷氨酸能與氨起作用，降低血液中氨的含量。另外，腦組織只能氧化谷氨酸，而不能氧化其他的氨基酸。當葡萄糖供應不足時，谷氨酰胺能起腦組織的能源作用，因此谷氨酸對改進和維持腦機能是必要的。此外，醫藥上用于預防肝昏迷，防止癲癇也可用作腦營養劑。

有機合成中間體

在工業上可用作有機合成中間體，但在世界年產量中，這種用途占的比重極小，如應用于助劑、滲透膜、絲蛋白改性、皮革助劑、生物醫學材料、改性再生膠原纖維等各個領域。

安全措施

環境危害

對環境有危害，對水體可造成污染。

健康危害

吸入、攝入或經皮膚吸收對身體一般無害，過度加熱會形成焦谷氨酸鈉，對人體健康可能有一定影響。

危害防治

急救措施

眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。

食入過量：飲足量溫水，催吐。洗胃，導泄。就醫。

泄漏應急處理

隔離泄漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服。用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統。若大量泄漏，收集回收或運至廢物處理場所處置。

安全標志

R20 吸入有害。

R21 與皮膚接觸有害。

R22 吞食有害。

儲存運輸

儲存方法

儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。保持容器密封。應與酸性物質、強氧化劑、易燃物分開存放，切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

運輸方法

操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套。避免產生粉塵。避免與酸類、強氧化劑、易燃物接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備泄漏應急處理設備。

相關法規

GB 2720-2003 《味精衛生標準》

本標準規定了味精的指標要求、食品添加劑、生產加工過程的衛生要求和檢驗方法。

GB 2720-2015 《食品安全國家標準 味精》

新標準在術語及定義方面對味精的定義細化為味精、加鹽味精以及增鮮味精，修改了感官要求，增加了感官檢驗的方法，理化指標由原來標準內訂立修改為按照GB2762執行，經查詢，與舊標準對比，取消了鋅的檢驗要求。

GB/T 8967－2007 《谷氨酸鈉（味精）》

標準按添加成分，將味精產品分成三大類：即普通味精、加鹽味精和增鮮味精。標準要求，無論是哪一種味精產品，其感官要求都應滿足：無色或白色結晶狀顆粒或粉末，易溶于水，無肉眼可見雜質，且無異味的要求。 按規定，加鹽味精產品的谷氨酸鈉含量應不小于80%，食用鹽添加量應小于20%，鐵含量小于等于每千克10毫克；對于增鮮味精，則要求：谷氨酸鈉含量不小于97%，增鮮劑呈味核苷酸二鈉不小于1.5%，鐵含量小于等于每千克5毫克等。無論是加鹽味精還是增鮮味精，都需用99%的味精來加鹽和進行增鮮。

對映體

一般意義上來說，谷氨酸鈉指外消旋體DL-谷氨酸鈉，除此之外有L型和D型兩種消旋體。

L-谷氨酸鈉

左旋，微溶于冷水， 易溶于熱水，幾乎不溶于乙醚、乙醇和丙酮，能被微生物分解，在20℃、2mol/L的鹽酸介質中比旋光度為+25.16，即常見的谷氨酸鈉，用作味精等。

D-谷氨酸鈉

右旋，微溶于冷水， 易溶于熱水，幾乎不溶于乙醚、乙醇和丙酮，不能被微生物分解，過去一般認為對人體或動物無用。但國外科學家發現，D型谷氨酸具有抗癲癇的生理活性，它的鹽酸鹽如谷氨酸鈉可充當胃酸的增強劑，或是消除焦慮癥。

爭議事件

味精的使用引起過很大爭議，盡管很多國家的食品管理部門認定適量消費味精是安全的（例：世界衛生組織和聯合國糧農組織于23屆聯會上公布：食用味精，有益無害，取消限量），但很多批評者認為味精的危害可以引起包括頭痛在內的副作用。

有些人還對谷氨酸鈉中的成分產生過敏反應，這種過敏很類似小麥和貝殼動物過敏。這些不良反應通常在攝入味精一小時后出現癥狀。西方國家的一些亞洲餐館已經自愿放棄味精的使用，或提醒顧客菜肴是否使用了味精。

有媒體報道稱在日常烹調中常用的谷氨酸鈉，以及經常與之聯合使用以提升食品鮮味的5'-呈味核苷酸二鈉，這兩種增味劑在長期大量攝入的情況下，會導致情緒異常。谷氨酸鈉還與抑郁、失眠、惡心、偏頭疼、不育等癥狀相關。

有些研究得出味精可以導致肥胖，但也有研究經過5年追蹤，得出味精與肥胖無關的結論。此外，有些學者擔心谷氨酸會對嬰幼兒的神經系統發育可能產生長期的不良影響。至于味精會導致掉頭發、癌癥等說法則無從查證。

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