2-甲基丙氨酸的制备及应用

背景及概述^[1][2]

我国具有丰富的特色水果资源，其中，荔枝、龙眼、番木瓜、猕猴桃等为我国重要的特色水果。水果产业是我国农业支柱产业，在保障农民收入和促进地区经济发展中具有举足轻重的地位和作用。新鲜水果是鲜活产品，具有采后迅速成熟、衰老、腐败，品质极易劣变等特点，采后损失量相当严重。目前，果蔬储存方法主要有物理方法和化学方法，其中物理方法如冷链和气调储存是较为理想和安全的方法，但是使用成本较高，而且不能够完全控制采后病患的发生，尤其是耐冷致病菌。

而传统的化学防腐剂主要有杀菌剂类和生长调节类，但是传统化学防腐剂处理会引起环境污染和食品污染，已经成为消费者一个敏感问题。2-甲基丙氨酸处理可以延长鲜切花的瓶插寿命，氨基丁酸及其衍生物（2-甲基丙氨酸、β-氨基异丁酸、γ- 氨基异丁酸）可以引发植物免受真菌侵染，并限定了使用的作物范围。利用2-甲基丙氨酸和β-氨基异丁酸在制备水果保鲜剂中可以有效的降低水果的腐烂率，保持水果品质，提高水果的商品，并延长保鲜期。

制备^[1]

2-甲基丙氨酸的制备方法，包括步骤：丙酮氰醇与碳酸铵在水介质中，加 压加热反应合成2-甲基丙氨酸；所述碳酸铵可用碳酸氢铵代替，或者用氨和二 氧化碳代替；所述反应式如下：

所述反应的机理为：丙酮氰醇在氨的作用下，先生成2-氨基异丁腈，再与二氧化碳作用生成5,5-二甲基乙内酰脲，5,5-二甲基乙内酰脲再水解生成2-甲基丙氨酸。由于5,5-二甲基乙内酰脲在碱性条件下不稳定，加压加热有利于5,5- 二甲基乙内酰脲水解生成2-甲基丙氨酸。

具体步骤为：在3L反应釜中先加入1800g的水和587.8g98%的碳酸铵，然后密闭预热至 60℃，再用高压进料泵向反应釜中加入171.9g99%的丙酮氰醇，立即升温至 160℃，反应釜内的压力为5.0MPa，在此温度和压力下反应6小时，然后降温冷却，然后泄压经过气提塔回收二氧化碳和氨气，回收的氨气和二氧化碳循环至配制碳酸铵。经过气提塔处理得到的反应料液，丙酮氰醇的转化率为99.9%。反应液经过浓缩、冷却至0℃结晶、离心得到2-甲基丙氨酸粗品190.72g，2-甲基丙氨酸的收率为86%（以丙酮氰醇计），2-甲基丙氨酸含量为93%，含水6.5%。结晶母液循环套用至与原料混合制备2-甲基丙氨酸步骤。将上述得到的2-甲基丙氨酸粗品加400g的水，加热溶解，然后加入1.5g 的活性炭，保温搅拌1小时，然后趁热过滤活性炭，滤液冷却至0℃结晶、离心、干燥得到2-甲基丙氨酸白色晶体134.7g，2-甲基丙氨酸收率为65%（以丙酮氰醇计），纯度为99.5%。重结晶母液循环套用至下批次2-甲基丙氨酸粗品的 重结晶步骤。

应用^[2-4]

2-甲基丙氨酸作为乙烯合成的直接前提-1-甲基环丙烷-1-羧酸(ACC)的类似物，可以抑制乙烯合成关键酶-ACC氧化酶活性，从而阻断乙烯的生物合成，极 大地减少果蔬内源乙烯的释放，利用2-甲基丙氨酸或β-氨基异丁酸处理水果后，能够有效的降低水果的腐烂率、保持果实品质并延长保鲜期。有研究开发了一种芒果保鲜涂膜剂，它由紫胶、柠檬酸、氢氧化铜、2-甲基丙氨酸和溶剂组成，其中，紫胶的质量浓度为10~20%，柠檬酸的质量浓度为1~2%，氢氧化铜的质量浓度为0.3~0.5%，2-甲基丙氨酸的质量浓度为0.001~0.0005%。

该保鲜涂膜剂是通过紫胶先用乙醇溶解，再加入柠檬酸、2-甲基丙氨酸和氢氧化铜，然后加水稀释得到。本发明可以降低保鲜成本，且不产生耐冷致病菌。采用上述保鲜剂可以使芒果表面光鲜，防止芒果表面褐变和细菌滋生，100天后的坏果率小于3%、失水率小于25%。还有研究开发了一种沙糖桔涂膜保鲜剂，它由海藻酸钠、单甘酯、碳酸氢钠、氨氧基乙酸、2-甲基丙氨酸和水组成，其中，海藻酸钠的质量浓度为2~4%，单甘酯的质量浓度为0.1~0.3%，碳酸氢钠的质量浓度为0.3~0.5%，氨氧基乙酸的质量浓度为0.0001~0.0002%，2-甲基丙氨酸的质量浓度为0.0002~0.0004%。使用方便，成体低，可以避免冷藏保鲜时产生的耐冷致病菌，在沙糖桔表面形成的薄膜可抑制沙糖桔的呼吸和表面病菌的生长，防止腐烂，100天后的坏果率小于2%、失水率小于8%，保持口味新鲜。该涂膜保鲜剂稳定好，可存放半年不变质，形成的薄膜附着力强。

主要参考资料

[1] CN201410133144.4 2-甲基丙氨酸的制备方法

[2] CN201110132758.7 2-甲基丙氨酸或β-氨基异丁酸在制备水果保鲜剂中的应用及水果保鲜剂和使用

[3] CN201310696874.0一种沙糖桔涂膜保鲜剂及其制备方法

[4] CN201310696634.0一种芒果保鲜涂膜剂及其制备方法