CN102850409A - D-阿拉伯糖的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种D-阿拉伯糖的制备方法，属于功能糖生产技术领域。该制备方法以葡萄糖酸钠为原料，以硫酸铁为催化剂，通过加入双氧水完成葡萄糖酸钠到D-阿拉伯糖的转化，反应得到的D-阿拉伯糖液，经过电渗析，离子交换，一次浓缩，脱色，二次浓缩，结晶后，得到纯度99%以上的D-阿拉伯糖晶体。具体工艺步骤包括：D-阿拉伯糖液的制备、电渗析处理、离子交换处理、一次浓缩、脱色、结晶：将步骤（5）得到的D-阿拉伯糖液，加入晶种，搅拌、离心烘干，制得纯度为95%-99.9%D-阿拉伯糖晶体，测定熔点为156.5℃到175℃。本发明反应工艺简单，原料便宜，产品纯度高品质好。提高了经济效益，降低了生产成本，推动了D-阿拉伯糖及其衍生产品在食品、医药领域的应用。

Description

D-阿拉伯糖的制备方法

技术领域

本发明属于功能糖生产技术领域，涉及一种生产D-阿拉伯糖的方法。

背景技术

葡萄糖酸钠作为一种常用的化工原料，广泛应用于医药化工领域。葡萄糖酸钠可以调节人体酸碱平衡，恢复神经正常作用。葡萄糖酸钠具有优良的缓蚀阻垢作用，可用作水质稳定剂。在钢铁的清洗药剂中添加葡萄糖酸钠能达到更加理想的效果。葡萄糖酸钠的这些用途都是众所周知的，但利用葡萄糖酸钠制备D-阿拉伯糖，目前未见报道。

D-阿拉伯糖在食品及生物医药领域用途广泛。D-阿拉伯糖或者其氧化后生成的D-阿拉伯糖酸，可以用于生产核黄素（维生素B2）。D-阿拉伯糖还是生产抗癌药物阿糖胞苷的中间体。由于缺少低成本经济生产D-阿拉伯糖的工艺，这些用途，受到昂贵的阿拉伯糖价格的限制。

D-阿拉伯糖的生产方法有多种。有一种方法是人所共知的RUFF法，以葡萄糖酸钙为原料，醋酸铁为催化剂，用双氧水降解，得到含有D-阿拉伯糖的溶液。这种方法中使用到葡萄糖酸钙价格较贵，而且收率最高到40%（重量）。美国专利（usp3755294）用葡萄糖酸钙为原料，葡萄糖酸铁为催化剂，与双氧水反应制备含有D-阿拉伯糖的溶液，其收率为理论值的60％。这种方法中使用葡萄糖酸钙和葡萄糖酸铁为原料，尤其葡萄糖酸铁价格昂贵，使D-阿拉伯糖的生产成本很高，进一步影响D-阿拉伯糖的推广应用。在英国专利953012，由Sankyo公司申请的专利中，介绍了一种用全合成法制备D-阿拉伯糖的工艺。这种方法，需要制备五种中间反应产品，因此按产业化考虑工艺太长。以上几种制备D-阿拉伯糖的方法所使用的原料价格昂贵，收率较低，而且文献中未见有得到D-阿拉伯糖结晶体的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种D-阿拉伯糖的制备方法，以解决现有技术以葡萄糖酸钙、葡萄糖酸铁为原料，用双氧水反应制备D-阿拉伯糖。葡萄糖酸钙价格较贵，而且收率低；中间反应产品多，工艺太长等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是以葡萄糖酸钠为原料，以硫酸铁为催化剂，通过加入双氧水完成葡萄糖酸钠到D-阿拉伯糖的转化，反应得到的D-阿拉伯糖液，经过电渗析，离子交换，一次浓缩，脱色，二次浓缩，结晶后，得到纯度99%以上的D-阿拉伯糖晶体。

本方法具体工艺步骤如下：

（1）D-阿拉伯糖液的制备

将葡萄糖酸钠溶解在水中，质量百分比浓度为5％-25%，加入硫酸铁作催化剂，催化剂的用量为原料质量的0.05%-2.5%，边搅拌边缓慢加入双氧水，双氧水中过氧化氢质量百分比浓度为25%-30%，反应温度为60℃-85℃，双氧水的加入速度为35mL/h-145mL/h，过氧化氢的用量为：其摩尔数为葡萄糖酸钙摩尔数的2-6倍；反应完毕得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物的质量百分比浓度为3%-23%，D-阿拉伯糖占总干物质量的40%-60%。该糖液透光率为5%-10%。

（2）电渗析处理

将步骤（1）制备的D-阿拉伯糖液，经过电渗析处理，得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为3%-23%，D-阿拉伯糖占总干物质量的60%-80%，糖液的透光率为30%-50%。

（3）离子交换处理

将经过电渗析处理的D-阿拉伯糖液依次阳离子交换树脂001×7、阴离子交换树脂D301，进一步去除杂质离子和色素，此时得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为2%-20%，D-阿拉伯糖占总干物质量的80%-95%，透光率90%以上。

（4）一次浓缩

将经过离子交换的D-阿拉伯糖液在在60℃-70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度为20%-30%，糖液的透光为80%-95%。

（5）脱色

将经过一次浓缩的D-阿拉伯糖液，经过脱色树脂，去除剩余的色素物质，得到的糖液中，D-阿拉伯糖占总干物质量的85%-99%，透光95%以上。

（6）结晶

将步骤（5）得到的D-阿拉伯糖液，在60℃-70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度70-76％，自然降温，加入或者不加入晶种，搅拌24-72小时，离心烘干，制得D-阿拉伯糖晶体，纯度为95%-99.9%，测定熔点为156.5℃到175℃。

本发明的积极效果是以葡萄糖酸钠为原料制备D-阿拉伯糖，反应工艺简单，原料便宜，产品纯度高品质好。不仅开发了葡萄糖酸钠的新用途，提高其经济效益，而且降低了D-阿拉伯糖的生产成本，有利于推动D-阿拉伯糖及其衍生产品在食品、医药领域的应用，产生更大的社会和经济效益。

具体实施方式

实施例1

（1）D-阿拉伯糖液的制备

将160克葡萄糖酸钠溶解在水中，配成质量百分比浓度为5％，加入硫酸铁作催化剂，催化剂的用量为原料质量的2.5%，边搅拌边缓慢加入双氧水，双氧水中过氧化氢质量百分比浓度为30%，反应温度为85℃，双氧水的加入速度为40mL/h，过氧化氢摩尔数为葡萄糖酸钙摩尔数的6倍。反应完毕得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物的质量百分比浓度为4%，D-阿拉伯糖占总干物质量的58%。该糖液透光率为10%。

（2）电渗析处理

将步骤（1）制备的D-阿拉伯糖液，经过电渗析处理，得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为3%，D-阿拉伯糖占总干物质量的77%，糖液的透光率为50%。

（3）离子交换处理

将经过电渗析处理的D-阿拉伯糖液依次阳离子交换树脂001×7、阴离子交换树脂D301，进一步去除杂质离子和色素，此时得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为2%，D-阿拉伯糖占总干物质量的92%，透光率95%。

（4）一次浓缩

将经过离子交换的D-阿拉伯糖液在在70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度为30%，糖液的透光为95%。

（5）脱色

将经过一次浓缩的D-阿拉伯糖液，经过脱色树脂，去除剩余的色素物质，得到的糖液中，D-阿拉伯糖占总干物质量的97%，透光98%。

（6）结晶

将步骤（5）得到的D-阿拉伯糖液，在70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度76％，自然降温，搅拌24小时，离心烘干，制得D-阿拉伯糖晶体80.1克，纯度为99.8%，收率为50.02%，为理论收率的72.7%，测定熔点为156.5℃到175℃。

实施例2

（1）D-阿拉伯糖液的制备

将160克葡萄糖酸钠溶解在水中，配成质量百分比浓度为25%，加入硫酸铁作催化剂，催化剂的用量为原料质量的2.5%，边搅拌边缓慢加入双氧水，双氧水中过氧化氢质量百分比浓度为30%，反应温度为85℃，双氧水的加入速度为145mL/h，过氧化氢摩尔数为葡萄糖酸钙摩尔数的5倍。反应完毕得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物的质量百分比浓度为24%，D-阿拉伯糖占总干物质量的60%。该糖液透光率为8%。

（2）电渗析处理

将步骤（1）制备的D-阿拉伯糖液，经过电渗析处理，得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为23%，D-阿拉伯糖占总干物质量的80%，糖液的透光率为46%。

（3）离子交换处理

将经过电渗析处理的D-阿拉伯糖液依次阳离子交换树脂001×7、阴离子交换树脂D301，进一步去除杂质离子和色素，此时得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为20%，D-阿拉伯糖占总干物质量的95%，透光率92%。

（4）一次浓缩

将经过离子交换的D-阿拉伯糖液在在60℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度为30%，糖液的透光为94%。

（5）脱色

将经过一次浓缩的D-阿拉伯糖液，经过脱色树脂，去除剩余的色素物质，得到的糖液中，D-阿拉伯糖占总干物质量的99%，透光97%。

（6）结晶

将步骤（5）得到的D-阿拉伯糖液，在70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度74％，自然降温，搅拌48小时，离心烘干，制得D-阿拉伯糖晶体86.06克，纯度为99.9%，收率为53.78%，为理论收率的78.16%，测定熔点为156.5℃到175℃。

实施例3

（1）D-阿拉伯糖液的制备

将葡萄糖酸钠溶解在水中，质量百分比浓度为8％，加入硫酸铁作催化剂，催化剂的用量为原料质量的0.05%，边搅拌边缓慢加入双氧水，双氧水中过氧化氢质量百分比浓度为25%，反应温度为60℃，双氧水的加入速度为140mL/h，过氧化氢的摩尔数为葡萄糖酸钙摩尔数的2倍。反应完毕得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物的质量百分比浓度为6.5%，D-阿拉伯糖占总干物质量的40%。该糖液透光率为6%。

（2）电渗析处理

将步骤（1）制备的D-阿拉伯糖液，经过电渗析处理，得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为6%，D-阿拉伯糖占总干物质量的62%，糖液的透光率为33%。

（3）离子交换处理

将经过电渗析处理的D-阿拉伯糖液依次阳离子交换树脂001×7、阴离子交换树脂D301，进一步去除杂质离子和色素，此时得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为5.5%，D-阿拉伯糖占总干物质量的83%，透光率93%。

（4）一次浓缩

将经过离子交换的D-阿拉伯糖液在在60℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度为20%，糖液的透光为86%。

（5）脱色

将经过一次浓缩的D-阿拉伯糖液，经过脱色树脂，去除剩余的色素物质，得到的糖液中，D-阿拉伯糖占总干物质量的87%，透光95%。

（6）结晶

将步骤（5）得到的D-阿拉伯糖液，在60℃下，真空浓缩到固形物含量72％（重量），在恒温水浴锅中，以每小时1℃的速度进行降温，同时进行搅拌，温度降至44℃时，室温放置自然降温，降至室温时，放置8小时，离心烘干，制得D-阿拉伯糖晶体60.12克，纯度为98.4%，收率为37.58%，为理论收率的54.62%，测定熔点为156.5℃到175℃。

实施例4

（1）D-阿拉伯糖液的制备

将葡萄糖酸钠溶解在水中，质量百分比浓度为23%，加入硫酸铁作催化剂，催化剂的用量为原料质量的0.05%，边搅拌边缓慢加入双氧水，双氧水中过氧化氢质量百分比浓度为25%，反应温度为60℃，双氧水的加入速度为35mL/h，过氧化氢的摩尔数为葡萄糖酸钙摩尔数的3倍。反应完毕得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物的质量百分比浓度为22%，D-阿拉伯糖占总干物质量的46%。该糖液透光率为5%。

（2）电渗析处理

将步骤（1）制备的D-阿拉伯糖液，经过电渗析处理，得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为21%，D-阿拉伯糖占总干物质量的60%，糖液的透光率为30%。

（3）离子交换处理

将经过电渗析处理的D-阿拉伯糖液依次阳离子交换树脂001×7、阴离子交换树脂D301，进一步去除杂质离子和色素，此时得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为19%，D-阿拉伯糖占总干物质量的80%，透光率91%。

（4）一次浓缩

将经过离子交换的D-阿拉伯糖液在在70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度为30%，糖液的透光为80%。

（5）脱色

将经过一次浓缩的D-阿拉伯糖液，经过脱色树脂，去除剩余的色素物质，得到的糖液中，D-阿拉伯糖占总干物质量的85%，透光96%。

（6）结晶

将步骤（5）得到的D-阿拉伯糖液，在70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度70-76％，在恒温水浴锅中，以每小时1℃的速度进行降温，同时进行搅拌，温度降至42℃时，室温放置自然降温，降至室温时，放置12小时离心，烘干，搅拌24-72小时，离心烘干，制得D-阿拉伯糖晶体77.28克，纯度为95.1%，收率为45.93%，为理论收率的66.57%，测定熔点为156.5℃到175℃。

Claims (1)

1.一种D-阿拉伯糖的制备方法，其特征是以葡萄糖酸钠为原料，以硫酸铁为催化剂，通过加入双氧水完成葡萄糖酸钠到D-阿拉伯糖的转化，反应得到的D-阿拉伯糖液，经过电渗析，离子交换，一次浓缩，脱色，二次浓缩，结晶后，得到纯度99%以上的D-阿拉伯糖晶体；本方法具体工艺步骤如下：

（1）D-阿拉伯糖液的制备

将葡萄糖酸钠溶解在水中，质量百分比浓度为5％-25%，加入硫酸铁作催化剂，催化剂的用量为原料质量的0.05%-2.5%，边搅拌边缓慢加入双氧水，双氧水中过氧化氢质量百分比浓度为25%-30%，反应温度为60℃-85℃，双氧水的加入速度为35mL/h-145mL/h，过氧化氢的用量为：其摩尔数为葡萄糖酸钙摩尔数的2-6倍；反应完毕得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物的质量百分比浓度为3%-23%，D-阿拉伯糖占总干物质量的40%-60%，该糖液透光率为5%-10%；

（2）电渗析处理

将步骤（1）制备的D-阿拉伯糖液，经过电渗析处理，得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为3%-23%，D-阿拉伯糖占总干物质量的60%-80%，糖液的透光率为30%-50%；

（3）离子交换处理

将经过电渗析处理的D-阿拉伯糖液依次阳离子交换树脂001×7、阴离子交换树脂D301，进一步去除杂质离子和色素，此时得到D-阿拉伯糖液，指标为：总干物质量百分比浓度为2%-20%，D-阿拉伯糖占总干物质量的80%-95%，透光率90%以上；

（4）一次浓缩

将经过离子交换的D-阿拉伯糖液在在60℃-70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度为20%-30%，糖液的透光为80%-95%；

（5）脱色

将经过一次浓缩的D-阿拉伯糖液，经过脱色树脂，去除剩余的色素物质，得到的糖液中，D-阿拉伯糖占总干物质量的85%-99%，透光95%以上；

（6）结晶

将步骤（5）得到的D-阿拉伯糖液，在60℃-70℃温度下，真空浓缩到固形物质量百分比浓度70-76％，自然降温，加入或者不加入晶种，搅拌24-72小时，离心烘干，制得D-阿拉伯糖晶体，纯度为95%-99.9%，测定熔点为156.5℃到175℃。