葡萄糖酸钠是葡萄糖的深加工产品 ,也是制备葡萄糖酸内酯 、葡萄糖酸盐(锌、铜、亚铁盐) 等的基础原料。
酶法技术特点
1.反应时间短,转化率高,产品纯度高
酶促反应时间20小时左右,葡萄糖酸钠得率≥90%,葡萄糖酸钠纯度≥99%。硫酸盐、氯化物、还原物等指标达到食品级(一级)、药品级(优级)要求。
2. 操作简单,三废少且易处理,设备利用率高,投资少
酶法较现行的生产方法相比投资少,设备利用率高,生产周期短,且反应过程中引入的杂质少、副产物少,后期的提纯处理非常简单,能得到纯度高的葡萄糖酸钠。
技术成熟度:中试阶段
图1酶法制备葡萄糖酸钠工艺流程图
目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有均相化学氧化法、多相催化氧化法和生物发酵法等。
表1 葡萄糖酸钠不同生产工艺对比
方法 | 工艺 | 优缺点 |
均相化学氧化法 | 以结晶葡萄糖为原料,将结晶葡萄糖加水溶解后加入催化剂,在一定的反应温度下,加人次氯酸钠溶液,同时滴加碱液使平衡体系向葡萄糖酸钠的生成方向移动,反应结束后,通过浓缩结晶即得葡萄糖酸钠产品。 | 过程易于操控,但葡萄糖酸钠产率低,产品中会混有氯化钠杂质,产品的应用受到限制 |
多相催化氧化法 | 是在反应罐中加人一定浓度的葡萄糖溶液和催化剂,再向反应体系中通入适量的空气,控制恒定的反应温度和 pH,反应结束后,经过滤、浓缩结晶、离心干燥得到葡萄糖酸钠晶体。 | 工艺简单,产品质量较好,但催化剂成本较高 |
生物发酵法 | 在葡萄糖溶液中加入一定量的营养物质,加入真菌或细菌发酵,目前普遍采用黑曲霉菌发酵。发酵结束,将菌体与发酵液分离,发酵液经真空浓缩、结晶可得葡萄糖酸钠晶体,或经喷雾干燥后制得葡萄糖酸钠粉状产品 | 发酵速度快,但培养基的大量加入以及副产物产生给后期的提取精制带来很大麻烦。且无菌要求高 |
酶法 (本技术方法) | 葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下,与氧气和水发生氧化反应生产葡萄糖酸和过氧化氢,过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解成为水和氧气,而葡萄糖酸则和氢氧化钠发生中和反应生产葡萄糖酸钠;经灭酶、脱色、浓缩、结晶、干燥得到成品葡萄糖酸钠 | 反应条件温和,反应易于控制,反应时间短、转化率高,产品纯度高,三废少且易处理 |
应用前景
葡萄糖酸钠是一种常见的、具有广泛用途的有机酸钠盐,是葡萄糖的深加工产品 ,也是制备葡萄糖酸内酯 、葡萄糖酸盐(钙、锌、铜、亚铁盐) 等的基础原料,市场需求大。
目前葡萄糖酸钠工业生产主要采用催化氧化法,但该法用到价格昂贵的催化剂,成本较高且存在催化剂失效回收等问题。也有部分工厂采用发酵法,但发酵法杂质、副产品处理比较麻烦,且对无菌要求较高。酶法生产葡萄糖酸钠结合了两者的优点,又在一定程度上弥补了两者的不足。此法应用于工业化生产上,将具有较大的优越性和应用潜力。