2-甲基丁酸的应用与制备

2-甲基丁酸及其短链酯是典型的具有苹果、草莓和菠萝味的重要的手性风味物质，广泛应用各种食品饮料、烟酒、日用品的制作中间体。

应用

2-甲基丁酸具有干酪味，天然存在于苹果、草莓、辣椒等果蔬中，是我国和世界上多个国家均批准使用的食品添加剂，国标GB2760中编码S0298，FEMA编号2695。

在饲料中添加2-甲基丁酸，可以促进碳水化合物的降解和瘤胃纤维降解菌的生长，有助于消化瘤胃中的纤维，避免饲料浪费。2-甲基丁酸良好的生物安全性和高效的抗真菌活性，使其具有进一步研究和开发的巨大潜力。^[1]

高光学纯度的2-甲基烷酸还可以作为价值颇高的合成中间体用于生物信息素等许多光学纯化合物的合成。因此它们的拆分引起了人们广泛的兴趣。^[2]

此外，2-甲基丁酸作为生物标志物用于检测和/或量化受试者的心境障碍、心境障碍状态和/或产生的情绪反应的改善的用途。^[3]

制备

中国发明申请专利CN200310106387.0和CN97104420.1中公开了2-甲基丁酸的制备方法，主要是以粮食或其它天然植物为原料，发酵后产生的副产物杂醇进行精馏分离得到2-甲基丁醇，再以2-甲基丁醇为原料经过氧化制成2-甲基丁酸，再经过精馏得到2-甲基丁酸的GC含量为98%左右。

时权等以天然2-甲基丁醇为起始原料，经过双氧水氧化而得到活性2-甲基丁酸，20℃下旋光度为+18.0°。合成路线如下：^[4]

黄永学等以2-乙基丙烯醛为原料，经过连续的还原和氧化两步反应合成2-甲基丁酸的化学制备方法，提供的工艺，经过放大生产后，得到2-甲基丁酸产品，GC≥99.5%。步骤与工艺条件如下：

步：向反应器中，投入2-乙基丙烯醛和丙酮溶剂，搅拌均匀，投入5%钯碳或10%钯碳，氮气置换后，通入氢气至1大气压，控温20-60℃反应，反应结束后，过滤除去固体催化剂，得中间体溶液。

第二步：向上述中间体溶液，加入1-5mol%钨酸钠，控温10-50℃下缓慢滴加25-28%双氧水溶液，加毕后保温反应至TLC检测原料消失。过滤催化剂回收再用，滤液蒸馏后得到粗品，经过精馏后得到纯品，含量≥99.5%，两步收率88-93%。^[5]

国标中的技术要求^[6]

感官要求：

应符合表1的规定

理化指标：

应符合表2的规定。

国标中2-甲基丁酸含量的测定^[6]

A.1仪器和设备

A.1.1 色谱仪：按GB/T 11538-2006中第5章的规定。

A.1.2 柱：毛细管柱。

A.1.3 检测器:氢火焰离子化检测器。

A.2 测定方法

面积归一化法：按GB/T 11538-2006中10.4测定含量。

A.3 重复性及结果表示

按GB/T 11538-2006中1.4规定执行。

食品添加剂2-甲基丁酸典型气相色谱图(面积归一化法)参见附录B。

B.2 操作条件

B.2.1 柱：毛细管柱，长50m，内径0.2mm。

B.2.2 固定相:聚乙二醇。

B.2.3膜厚：0.2μm。

B.2.4 色谱炉温度：150℃恒温。

B.2.5 进样口温度：250℃。

B.2.6 检测器温度：250℃。

B.2.7 检测器：氢火焰离子化检测器。

B.2.8 载气：氮气。

B.2.9 载气流速：约20mL /min。

B.2.10 进样量：1μL。

B.2.11分流比:：1/100。

参考文献

[1] 李腾杰, 梁孙妍, 郭健衡等. 特基拉芽孢杆菌XK29挥发物2-甲基丁酸对甘薯长喙壳菌的抑制作用研究[J]. 微生物学报, 2022, 62(12): 5018-5028.

[2] 王栋, 徐岩, 李小路. 一种脂肪酶拆分制备(R)-2-甲基丁酸及(R)-2-甲基丁酸乙酯的方法[P]. 江苏省：CN101693914B, 2012-03-14.

[3] F-P·马丁, O·科米内蒂阿连德, G·贝尔贡泽利德贡达. 作为心境障碍改善的生物标志物的2-甲基丁酸[P]. 瑞士：CN114556102A, 2022-05-27.

[4] 时权, 王冠. 一种2-甲基丁酸的合成方法研究[J]. 香料香精化妆品, 2019, No.177(06): 4-6.

[5] 黄永学, 龚瑜. 一种2-甲基丁酸的制备方法[P]. 四川省：CN105175247B, 2017-07-28.

[6] GB 28336-2012, 食品安全国家标准 食品添加剂 2-甲基丁酸[S].