CN101363036B - 葡萄糖醛酸内酯清洁生产方法 - Google Patents
葡萄糖醛酸内酯清洁生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
葡萄糖醛酸内酯清洁生产方法，先将玉米淀粉与水混合配成玉米淀粉乳，调节，搅拌升温，加入引发剂，滴加氧化剂反应得到氧化淀粉，再将氧化淀粉与水配成乳状液，调节pH值控温糊化，加入α-淀粉酶完成液化过程，将反应液迅速降温，加入糖化酶保温反应，过滤，滤出不溶物得水解液，水解液经减压蒸馏得到浓缩水解液，后加入少量冰醋酸和醋酸酐内酯化反应1h，加入无水乙醇，将析出的葡醛内酯过滤，洗涤，干燥即得成品。采用本发明生产葡萄糖醛酸内酯产率可提高2％，由于生产过程中未使用能产生污染的原料，生产过程也不存在形成污染的物质产生，故可从根本上解决传统葡萄糖醛酸内酯生产过程的污染问题，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种葡萄糖醛酸内酯的清洁生产方法。
背景技术
葡萄醛酸内酯简称葡醛内酯，制剂名称为肝泰乐(俗称肝通)，葡醛内酯进入人体后，在酶的催化下，内酯环被打开，变为葡萄糖醛酸而发挥作用。葡萄糖醛酸是人体内重要的解毒物质之一。故而葡醛内酯作为一种肝脏解毒剂和免疫功能调节剂，是常规的保肝护肝良药，在药用上还可用于关节炎和结缔组织疾病以及风湿性和类风湿性关节炎等的辅助治疗；葡醛内酯及其后续产品是功能性饮料和食品、减肥药、化妆品等的主要添加剂，具有补充体能、改善缺氧、滋养肌肤、延缓衰老的功效，其市场需求量已经超过在医药领域的需求。传统生产工艺为淀粉经发烟硝酸氧化、水解生成葡萄糖醛酸，在醋酸和醋酸酐的作用下环化为葡萄糖醛酸内酯，每生产1吨葡萄糖醛酸内酯需发烟硝酸20吨。在生产过程中，发烟硝酸造成严重的大气及水污染。硝酸氧化反应体系比较复杂，副反应较多，分离提纯大多采用冷冻分离法，设备投资大，运行费用高，成本高，且分离困难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种无污染的葡萄糖醛酸内酯清洁生产方法。
为达到上述目的，本发明采用的提取方法是：1)首先，将玉米淀粉与水混合配成质量分数为25～35％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至45～50℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量8～10％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；
2)其次，将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在75～85℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按100～120u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持5～10min灭酶，然后将反应液迅速降温至55～60℃，调节pH值为4.5，按80～100u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持5～10min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；
3)最后，将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，按每100克原料淀粉所得到的浓缩水解液中加入10ml质量浓度为36％的冰醋酸和5ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤、洗涤、干燥得产率为12％的葡醛内酯。
本发明在于成功地筛选了一种选择性很强的氧化剂，淀粉是一种多羟基醛类化合物，在氧化过程中，除醛基与另一个葡萄糖4-羟基不被氧化外(醛基与4-羟基形成半缩醛，而使醛基、4-羟基受到保护)，2-、3-、6-羟基均能被氧化，那么选择一种只能氧化6-羟基的氧化剂就尤为重要，本发明经过大量实验，选择以双氧水为氧化剂，双氧水在引发剂的作用下，通过控制氧化条件，只对淀粉分子中的6-羟基作用，将其氧化成羧基，然后在淀粉酶、糖化酶的作用下水解成葡萄糖醛酸，经过滤、浓缩等处理，在醋酸及醋酸酐的作用下环化为葡萄糖醛酸内酯。本发明不涉及能造成污染的原料，在生产过程，也没有造成污染的新物质产生，故实现了葡萄糖醛酸内酯的清洁生产。且由于选用了一种选择性极强的氧化剂及酶解过程彻底，故整个过程副反应少，分离容易，产品纯度高，提高了产品收率。
具体实施方式
实施例1，首先，将50g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为28％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至50℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量9％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；其次，将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在80℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按100u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持5min灭酶，然后将反应液迅速降温至60℃，调节pH值为4.5，按80u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持5min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；最后，将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入5ml质量浓度为36％的冰醋酸和2.5ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯6.20g。
实施例2，首先，将100g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为32％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至48℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量8％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；其次，将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在83℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按120u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持8min灭酶，然后将反应液迅速降温至58℃，调节pH值为4.5，按100u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持10min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；最后，将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入10ml质量浓度为36％的冰醋酸和5ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯12.11g。
实施例3，首先，将100g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为25％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至45℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量10％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；其次，将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在75℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按110u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持10min灭酶，然后将反应液迅速降温至55℃，调节pH值为4.5，按80u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持8min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；最后，将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入10ml质量浓度为36％的冰醋酸和5ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯12.08g。
实施例4，首先，将120g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为35％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至46℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量10％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；其次，将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在85℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按120u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持6min灭酶，然后将反应液迅速降温至57℃，调节pH值为4.5，按90u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持7min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；最后，将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入12ml质量浓度为36％的冰醋酸和6ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯14.53g。
实施例5，首先，将120g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为30％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至49℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量8％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；其次，将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在78℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按105u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持7min灭酶，然后将反应液迅速降温至59℃，调节pH值为4.5，按95u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持6min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；最后，将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入12ml质量浓度为36％的冰醋酸和6ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯14.46g。
为了验证本发明的可行性，进行了以下实验：
1、分别用传统工艺及本发明的方法进行实验，对实验产物进行红外、核磁等表征，结果发现两种方法所得产物为同一物质，证明了该方法的正确性。同时测定了两种方法产品得率，发现本发明提供的方法平均得率为12％，较传统得率10％，高2％。本发明提供的方法成本较传统方法低20～30％，生产过程不产生污染。且分离容易，不需要冷冻剂可分离。
2、进行了氧化剂的优选，发现双氧水的选择性最好，测试了氧化过程中羧基含量的变化情况，确定了最佳氧化条件。
3、对水解液进行浓缩处理，发现当浓度为1.35g/ml时，内酯化反应容易进行，且有利于分离提纯产品。
由此可见，本发明从根本上解决了葡醛内酯的合成的污染问题，可用于工业化生产。
Claims (6)
1.葡萄糖醛酸内酯的清洁生产方法，其特征在于：
1)将玉米淀粉与水混合配成质量分数为25～35％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至45～50℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量8～10％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；
2)将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在75～85℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按100～120u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持5～10min灭酶，然后将反应液迅速降温至55～60℃，调节pH值为4.5，按80～100u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持5～10min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；
3)将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml 时，按每100克原料淀粉所得到的浓缩水解液中加入10ml质量浓度为36％的冰醋酸和5ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤、洗涤、干燥得产率为12％的葡醛内酯。
2.根据权利要求1所述的葡萄糖醛酸内酯的清洁生产方法，其特征在于：
1)将50g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为28％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至50℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量9％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；
2)将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在80℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按100u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持5min灭酶，然后将反应液迅速降温至60℃，调节pH值为4.5，按80u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持5min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；
3)将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入5ml质量浓度为36％的冰醋酸和2.5ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯6.20g。
3.根据权利要求1所述的葡萄糖醛酸内酯的清洁生产方法，其特征在于：
1)将100g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为32％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至48℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量8％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；
2)将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在83℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按120u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持8min灭酶，然后将反应液迅速降温至58℃，调节pH值为4.5，按100u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持10min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；
3)将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入10ml质量浓度为36％的冰醋酸和5ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶生絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯12.11g。
4.根据权利要求1所述的葡萄糖醛酸内酯的清洁生产方法，其特征在于：
1)将100g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为25％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至45℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量10％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；
2)将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在75℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按110u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持10min灭酶，然后将反应液迅速降温至55℃，调节pH值为4.5，按80u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持8min 灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；
3)将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入10ml质量浓度为36％的冰醋酸和5ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯12.08g。
5.根据权利要求1所述的葡萄糖醛酸内酯的清洁生产方法，其特征在于：
1)将120g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为35％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至46℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量10％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；
2)将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在85℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按120u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持6min灭酶，然后将反应液迅速降温至57℃，调节pH值为4.5，按90u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持7min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；
3)将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入12ml质量浓度为36％的冰醋酸和6ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯14.53g。
6.根据权利要求1所述的葡萄糖醛酸内酯的清洁生产方法，其特征在于：
1)将120g的玉米淀粉与水混合配成质量分数为30％的玉米淀粉乳，调节玉米淀粉乳的pH值至9～10，边搅拌边升温至49℃并保持恒定，再加入玉米淀粉重量0.1％的硫酸亚铁作为引发剂，滴加玉米淀粉重量8％的双氧水，反应2.5h，抽滤、洗涤、烘干即得氧化淀粉；
2)将氧化淀粉与水配成质量分数为25％的乳状液，调节pH值至6.0～6.5，控制糊化温度在78℃，直到氧化淀粉团粒结构消失，糊化后按105u/克氧化淀粉的比例加入20000u/ml的α-淀粉酶，液化0.5h后，用碘液检验，直至水解液遇碘液不变蓝色为止，加热至沸并保持7min灭酶，然后将反应液迅速降温至59℃，调节pH值为4.5，按95u/克氧化淀粉的比例加入100000u/ml的糖化酶，糖化24h后，取几滴水解液加入5ml质量浓度为95％的乙醇中，至水解液遇酒精不浑浊，即为糖化终点，加热至沸并保持6min灭酶，过滤，滤出不溶物得到水解液；
3)将水解液在52℃，真空度0.093Mpa下浓缩至溶液密度为1.35g/ml时，在浓缩水解液中加入12ml质量浓度为36％的冰醋酸和6ml醋酸酐，保持温度于40℃进行内酯化反应1h，反应结束后，加入无水乙醇，葡萄糖醛酸内酯以不溶性絮状沉淀析出，后经过滤，洗涤，干燥得葡醛内酯14.46g。
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2008
- 2008-09-25 CN CN2008101511009A patent/CN101363036B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005059152A1 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Cerestar Holding B.V. | Oxidation of carbohydrates by means of peroxidases and nitroxy radicals |
| CN101168543A (zh) * | 2006-10-28 | 2008-04-30 | 王志浩 | 葡醛内酯的生产工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周锡堂等.葡醛内酯生产工艺改进研究.《桂林工学院学报》.2003,第23卷(第1期),132-135. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101363036A (zh) | 2009-02-11 |
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