TW201412993A - 糖產物及其製備方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露之一實施例，提供一種糖產物及其製備方法，該製備方法包括：混合酸類化合物與鋰、鎂、鈣、鋅或鐵之氯化鹽或溴化鹽或雜多酸，以形成一混合液；加入一纖維質生質物至該混合液中，以進行一溶解反應；以及加入水至該混合液中，以進行一水解反應，獲得一糖產物。本揭露另提供一種由上述方法所製備之糖產物。

Description

糖產物及其製備方法
本揭露係有關於一種糖產物之製備方法，特別是有關於一種低溫、快速且高產率之糖產物之製備方法。
全世界正面臨石油蘊藏量漸被開採枯竭，與地球大氣溫室效應持續擴大的問題，為確保人類永續生存，逐漸減少使用化石能源與石油原料，開發新的可再生形式能源與原材料是世界潮流。
木質纖維素是生質物最主要成分，為地球上最豐富的有機物質。木質纖維素組成以纖維素、半纖維素及木質素為主，其比例依序約為：38~50%、23~32%及15~25%。纖維素水解後可生成葡萄糖，但由於纖維素分子間及分子內存在強烈氫鍵作用及凡德瓦爾力，以及纖維素聚集態結構複雜，具有高結晶度，致化學藥劑難以進入纖維素分子內部發生解聚作用。水解纖維素的最主要方法為酵素水解與傳統酸水解兩種，然，此兩種技術均存在諸多不完善之處，難以大規模應用。
一般而言，酵素水解可於常溫下反應，水解副產物少，不會產生抑制糖醱酵物質，可與醱酵製程搭配整合，屬於環境友好方法。但，此種方法需複雜預處理製程、水解活性低、速度慢，且纖維素水解酵素價格昂貴。
稀酸水解通常以相對便宜的硫酸為觸媒，但需在耐腐蝕的壓力容器中以高溫(大於200℃)進行操作，設備等級要求高；同時，稀酸水解溫度高，副產物多，糖產率低。濃酸水解可在較低溫度與常壓下進行，但，存在濃酸強烈腐蝕性、水解液後處理製程複雜、酸耗大、回收困難等問題。
本揭露之一實施例，提供一種糖產物，包括：一糖類混合物，其重量百分比介於2~15wt%，包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖；一酸類化合物，其重量百分比介於48~97wt%；以及一鹽類化合物，其重量百分比介於1~50wt%。
本揭露之一實施例，提供一種糖產物之製備方法，包括：混合甲酸或乙酸與鋰、鎂、鈣、鋅或鐵之氯化鹽或溴化鹽或雜多酸，以形成一混合液；加入一纖維質生質物至該混合液中，以進行一溶解反應；以及加入水至該混合液中，以進行一水解反應，獲得一糖產物。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附的圖式，作詳細說明如下。
本揭露之一實施例，提供一種糖產物，包括一糖 類混合物、一酸類化合物以及一鹽類化合物。上述糖類混合物包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖，其於糖產物中的重量百分比大體介於2~15wt%。上述酸類化合物可包括甲酸或乙酸，其於糖產物中的重量百分比大體介於48~97wt%。上述鹽類化合物可包括鋰、鎂、鈣、鋅或鐵的氯化鹽或溴化鹽，其於糖產物中的重量百分比大體介於1~50wt%。
本揭露之一實施例，提供一種糖產物之製備方法，包括下列步驟。首先，混合甲酸(formic acid)或乙酸與鋰、鎂、鈣、鋅或鐵的氯化鹽或溴化鹽或雜多酸，以形成一混合液。加入一纖維質生質物至混合液中，以進行一溶解反應。加入水至混合液中，以進行一水解反應，獲得一糖產物。
上述甲酸於混合液中的重量百分比大體介於50~97wt%。
上述鋰的氯化鹽或溴化鹽於混合液中的重量百分比大體介於5~20wt%，或10~20wt%。
上述鎂的氯化鹽或溴化鹽於混合液中的重量百分比大體介於10~30wt%，或15~20wt%。
上述鈣的氯化鹽或溴化鹽於混合液中的重量百分比大體介於12~40wt%，或12~30wt%。
上述鋅的氯化鹽或溴化鹽於混合液中的重量百分比大體介於5~45wt%，或20~30wt%。
上述鐵的氯化鹽或溴化鹽於混合液中的重量百分比大體介於1~50wt%，或5~10wt%。
上述雜多酸可包括H3PW12O40、H4SiW12O40、H3PMo12O40或H4SiMo12O40，其於混合液中的重量百分比大體介於1~5wt%，或2~5wt%。
上述纖維質生質物可源自木、草、葉、水藻、廢紙、玉米桿、玉米芯、稻桿、稻殼、麥桿、蔗渣、竹或農作物秸梗。上述纖維質生質物可包括纖維素、半纖維素或木質素，其於混合液中的重量百分比大體介於1~20wt%，或5~15wt%。
上述溶解反應的溫度大體介於40~90℃或50~70℃，時間大體介於20~360分鐘或30~120分鐘。
上述水解反應中，水的添加量大於纖維質生質物水解為單糖的總莫耳當量。
上述水解反應的溫度大體介於50~150℃或60~105℃，時間大體介於30~180分鐘或30~120分鐘。
由上述方法所製備的糖產物可包括一糖類混合物、一酸類化合物與一鹽類化合物。上述糖類混合物可包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖，其於糖產物中的重量百分比大體介於2~15wt%。上述酸類化合物可包括甲酸或乙酸，其於糖產物中的重量百分比大體介於48~97wt%。上述鹽類化合物可包括鋰、鎂、鈣、鋅或鐵的氯化鹽或溴化鹽，其於糖產物中的重量百分比大體介於1~50wt%。
在一實施例中，本發明更包括於上述溶解反應前、中或後，加入無機酸至混合液中。上述無機酸可包括硫酸或鹽酸，其於混合液中的重量百分比大體介於1~2wt%。當添加無機酸時，可降低氯化鹽或溴化鹽的添加量，例如，氯化鎂、 溴化鎂、氯化鈣或溴化鈣於混合液中的重量百分比可降低至約1~10wt%，以及氯化鋰、溴化鋰、氯化鋅、溴化鋅、氯化鐵或溴化鐵於混合液中的重量百分比可降低至約1~5wt%。
本揭露將甲酸或乙酸(弱酸)與鋰、鎂、鈣、鋅或鐵的氯化鹽或溴化鹽混合作為溶劑，其具有低溫(<90℃)快速(<6小時)溶解纖維素形成均勻相液體的特性。在本揭露方法中，於40~150℃將纖維素溶解於氯化鹽或溴化鹽與甲酸或乙酸所形成的溶劑中形成一均勻相液體，並進一步加水水解獲得糖產物，此方法可達低溫常壓、快速、高產糖率且不須使用抗強酸腐蝕材質反應器的技術指標。
實施例1-1
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸60wt%，氯化鋅40wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素15wt%)，以進行一溶解反應(溫度50℃，時間20分鐘)，形成黃色均勻相透明液體，如表1所載。
實施例1-2
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸60wt%，氯化鋅40wt%)。加入α-纖維素(Sigma公司，C8002)至混合液(α-纖維素15wt%)，以進行一溶解反應(溫度50℃，時間20分鐘)，形成琥珀色均勻相透明液體，如表1所載。
實施例1-3
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並加熱 之，以形成一混合液(甲酸75wt%，氯化鈣25wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素6wt%)，以進行一溶解反應(溫度65℃，時間90分鐘)，形成黃色均勻相透明液體，如表1所載。
實施例1-4
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸75wt%，氯化鈣25wt%)。加入α-纖維素(Sigma公司，C8002)至混合液(α-纖維素6wt%)，以進行一溶解反應(溫度65℃，時間90分鐘)，形成琥珀色均勻相透明液體，如表1所載。
實施例1-5
混合甲酸(formic acid)與氯化鎂(MgCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸80wt%，氯化鎂20wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度65℃，時間120分鐘)，形成琥珀色均勻相透明液體，如表1所載。
實施例1-6
混合甲酸(formic acid)與氯化鎂(MgCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸80wt%，氯化鎂20wt%)。加入α-纖維素(Sigma公司，C8002)至混合液(α-纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度65℃，時間120分鐘)，形成琥珀色均勻相透明液體，如表1所載。
表1
實施例2-1
混合甲酸(formic acid)與氯化鋰(LiCl)並加熱之，以形成一混合液(甲酸90wt%，氯化鋰10wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-2
混合甲酸(formic acid)與氯化鋰(LiCl)並加熱之，以形成一混合液(甲酸95wt%，氯化鋰5wt%)。加入Avicel®纖維 素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間12小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-3
混合甲酸(formic acid)與氯化鈉(NaCl)並加熱之，以形成一混合液(甲酸90wt%，氯化鈉10wt%(飽和溶液))。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間19小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-4
混合甲酸(formic acid)與溴化鋰(LiBr)並加熱之，以形成一混合液(甲酸90wt%，溴化鋰10wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間0.5小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-5
混合甲酸(formic acid)與溴化鈉(NaBr)並加熱之，以形成一混合液(甲酸82wt%，溴化鈉18wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間9小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-6
混合甲酸(formic acid)與溴化鈣(CaBr2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸88wt%，溴化鈣12wt%)。加入Avicel® 纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-7
混合甲酸(formic acid)與溴化鋇(BaBr2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸80wt%，溴化鋇20wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-8
混合甲酸(formic acid)與氯化鎂(MgCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸80wt%，氯化鎂20wt%(飽和溶液))。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度65℃，時間2小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-9
混合甲酸(formic acid)與氯化鎂(MgCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸90wt%，氯化鎂10wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間12小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-10
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸75wt%，氯化鈣25wt%(飽和溶液))。 加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度65℃，時間1.5小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-11
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸82.5wt%，氯化鈣17.5wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間2小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-12
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸88wt%，氯化鈣12wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-13
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸90wt%，氯化鈣10wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間12小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-14
混合甲酸(formic acid)與氯化鋇(BaCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸85wt%，氯化鋇15wt%(飽和溶液))。 加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間大於6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-15
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸60wt%，氯化鋅40wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度50℃，時間0.25小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-16
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸80wt%，氯化鋅20wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度65℃，時間0.25小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-17
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸95wt%，氯化鋅5wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-18
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱 之，以形成一混合液(甲酸98wt%，氯化鋅2wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間大於6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-19
混合甲酸(formic acid)與氯化鐵(FeCl3)並加熱之，以形成一混合液(甲酸95wt%，氯化鐵5wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間1小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-20
混合甲酸(formic acid)與氯化鐵(FeCl3)並加熱之，以形成一混合液(甲酸98wt%，氯化鐵2wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間3小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-21
混合甲酸(formic acid)與氯化鐵(FeCl3)並加熱之，以形成一混合液(甲酸99wt%，氯化鐵1wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-22
混合甲酸(formic acid)與氯化銨(NH4Cl)並加熱 之，以形成一混合液(甲酸90wt%，氯化銨10wt%(飽和溶液))。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間大於12小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-23
混合甲酸(formic acid)與氯化鋁(AlCl3)並加熱之，以形成一混合液(甲酸98wt%，氯化鋁2wt%(飽和溶液))。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-24
混合甲酸(formic acid)與氯化錫(SnCl3)並加熱之，以形成一混合液(甲酸95wt%，氯化錫5wt%(飽和溶液))。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-25
混合甲酸(formic acid)與硫酸鈣(CaSO4)並加熱之，以形成一混合液(甲酸80wt%，硫酸鈣20wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例2-26
混合甲酸(formic acid)與雜多酸(H3PW12O40)並加熱之，以形成一混合液(甲酸99wt%，雜多酸1wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度70℃，時間6小時)，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果如表2。
實施例3-1
混合甲酸(formic acid)與氯化鎂(MgCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至70℃，以形成一混合液(甲酸80wt%，氯化鎂20wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI) 至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度70℃，時間2小時)。待纖維素完全溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間120分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鎂(MgCO3)沉澱物。接著，以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，並計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。還原糖產率為還原糖總重量與纖維素重量的比率，結果如表3。
實施例3-2
混合甲酸(formic acid)與氯化鎂(MgCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至70℃，以形成一混合液(甲酸90wt%，氯化鎂10wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度70℃，時間6小時)。待纖維素完全溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間120分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鎂(MgCO3)沉澱物。接著，以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，並計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。還原糖產率為還原糖總重量與纖維素重量的比率，結果如表3。
實施例4-1
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至50℃，以形成一混合液(甲酸85wt%，氯化鈣15wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度50℃，時間4小時)。待纖維素完全溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間60分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鈣(CaCO3)沉澱物。接著，以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，並計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。還原糖產率為還原糖總重量與纖維素重量的比率，結果如表4。
實施例4-2
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至70℃，以形成一混合液(甲酸88wt%，氯化鈣12wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度70℃，時間4小時)。待纖維素完全溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間60分鐘)。 之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鈣(CaCO3)沉澱物。接著，以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，並計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。還原糖產率為還原糖總重量與纖維素重量的比率，結果如表4。
實施例4-3
混合甲酸(formic acid)與氯化鈣(CaCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至90℃，以形成一混合液(甲酸90wt%，氯化鈣10wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度90℃，時間4小時)。待纖維素完全溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間60分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鈣(CaCO3)沉澱物。接著，以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，並計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。還原糖產率為還原糖總重量與纖維素重量的比率，結果如表4。
實施例5-1
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至50℃，以形成一混合液(甲酸60wt%，氯化鋅40wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度50℃)。待纖維素完全溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間30分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鋅(ZnCO3)沉澱物。接著，以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，並計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。還原糖產率為還原糖總重量與纖維素重量的比率，結果如表5。
實施例5-2
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至50℃，以形成一混合液(甲酸60wt%，氯化鋅40wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度50℃)。待纖維素完全溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間45分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鋅(ZnCO3)沉澱物。接著，以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，並計 算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。還原糖產率為還原糖總重量與纖維素重量的比率，結果如表5。
實施例6
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至55℃，以形成一混合液(甲酸60wt%，氯化鋅40wt%)。加入乾燥蔗渣(其組成份包括葡聚糖43.58wt%，木聚糖24.02wt%，酸可溶木質素12.45wt%，酸不可溶木質素18.12wt%及灰份1.71wt%)至混合液(蔗渣5wt%)，以進行一溶解反應(溫度55℃)。待蔗渣溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間120分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鋅(ZnCO3)沉澱物。接著，以高效液相層析儀(HPLC)分析葡萄糖與木糖各別產率，並以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。葡萄糖產率為葡萄糖生產的莫耳數與蔗渣中纖維素所含葡萄糖單體的莫耳數的比率，木糖產率為木糖生產的 莫耳數與蔗渣中半纖維素所含木糖單體莫耳數的比率，還原糖產率為還原糖總重量與蔗渣中纖維素與半纖維素總重量的比率，結果如表6。水解反應後，水解液組成份包括氯化鋅25.3wt%，水33.2wt%，甲酸38.2wt%，還原糖2.3wt%(包括葡萄糖43.2wt%、木糖30.4wt%)，酸可溶木質素0.4wt%與酸不可溶木質素0.6wt%。
實施例7
混合甲酸(formic acid)與氯化鎂(MgCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至50℃，以形成一混合液(甲酸80wt%，氯化鎂20wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解反應(溫度50℃，時間2.5小時)。待纖維素溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間90分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鎂(MgCO3)沉澱物。接著，以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總 重量，計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。還原糖產率為還原糖總重量與纖維素重量的比率，結果如表7。
實施例8
混合甲酸(formic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並於一大氣壓下攪拌加熱至55℃，以形成一混合液(甲酸60wt%，氯化鋅40wt%)。加入乾燥玉米稈(其組成份包括葡聚糖44.5wt%，木聚糖12.4wt%，酸可溶木質素4.6wt%，酸不可溶木質素24.4wt%，水2.7wt%及灰份3.8wt%)至混合液(玉米稈5wt%)，以進行一溶解反應(溫度55℃)。待玉米稈溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應(時間90分鐘)。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鋅(ZnCO3)沉澱物。接著，以高效液相層析儀(HPLC)分析葡萄糖與木糖各別產率，並以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、 阿拉伯糖及其寡聚糖。葡萄糖產率為葡萄糖生產的莫耳數與玉米稈中纖維素所含葡萄糖單體的莫耳數的比率，還原糖產率為還原糖總重量與玉米稈中纖維素與半纖維素總重量的比率，結果如表8。
實施例9-1
混合37wt%的鹽酸(HCl)、氯化鋅(ZnCl2)與甲酸(formic acid)並於一大氣壓下攪拌加熱至55℃，以形成一混合液(鹽酸1wt%，氯化鋅5wt%，甲酸94wt%)。加入乾燥蔗渣(其組成份包括葡聚糖40.7wt%，木聚糖20.5wt%，阿拉伯多聚糖2.9wt%，木質素27.4wt%，灰份3.3wt%，其它5.2wt%)至混合液(蔗渣10wt%)，以進行一溶解反應(溫度65℃)。待蔗渣溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鋅(ZnCO3)等沉澱物。接著，以高效液相層析儀(HPLC)分析葡萄糖與木糖各別產率，並以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。葡萄糖產率為葡萄糖生產的莫耳數與蔗渣中纖維素所含葡萄糖單體的莫耳數的比率，木糖產 率為木糖生產的莫耳數與蔗渣中半纖維素所含木糖單體莫耳數的比率，還原糖產率為還原糖總重量與蔗渣中纖維素與半纖維素總重量的比率，結果如表9。
實施例9-2
混合37wt%的鹽酸(HCl)、氯化鐵(FeCl3)與甲酸(formic acid)並於一大氣壓下攪拌加熱至55℃，以形成一混合液(鹽酸1wt%，氯化鐵2wt%，甲酸97wt%)。加入乾燥蔗渣(其組成份包括葡聚糖40.7wt%，木聚糖20.5wt%，阿拉伯多聚糖2.9wt%，木質素27.4wt%，灰份3.3wt%，其它5.2wt%)至混合液(蔗渣10wt%)，以進行一溶解反應(溫度65℃)。待蔗渣溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鐵(Fe2(CO3)3)等沉澱物。接著，以高效液相層析儀(HPLC)分析葡萄糖與木糖各別產率，並以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。葡萄糖產率為葡萄糖生產的莫耳數與蔗渣中纖維素所含葡萄糖單體的莫耳數的比率，木糖產率為木糖生產的莫耳數與蔗渣中半纖維素所含木糖單體莫耳數的比率，還原糖產率為還原糖總重量與蔗渣中纖維素與半纖維素總重量的比率，結果如表9。
實施例9-3
混合98wt%的硫酸、氯化鐵(FeCl3)與甲酸(formic acid)並於一大氣壓下攪拌加熱至55℃，以形成一混合液(硫酸1wt%，氯化鐵2wt%，甲酸97wt%)。加入乾燥蔗渣(其組成份包 括葡聚糖40.7wt%，木聚糖20.5wt%，阿拉伯多聚糖2.9wt%，木質素27.4wt%，灰份3.3wt%，其它5.2wt%)至混合液(蔗渣10wt%)，以進行一溶解反應(溫度65℃)。待蔗渣溶解後，加入水至混合液(水50wt%)，並升溫至100℃，以進行一水解反應。之後，以飽和碳酸鈉(Na2CO3)水溶液中和並去除碳酸鐵(Fe2(CO3)3)等沉澱物。接著，以高效液相層析儀(HPLC)分析葡萄糖與木糖各別產率，並以3,5-二硝基水楊酸法(DNS法)測定還原糖總重量，計算還原糖產率。還原糖可包含葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。葡萄糖產率為葡萄糖生產的莫耳數與蔗渣中纖維素所含葡萄糖單體的莫耳數的比率，木糖產率為木糖生產的莫耳數與蔗渣中半纖維素所含木糖單體莫耳數的比率，還原糖產率為還原糖總重量與蔗渣中纖維素與半纖維素總重量的比率，結果如表9。
實施例10-1
混合甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸54wt%，乙酸6wt%， 氯化鋅40wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度60℃，時間60分鐘)，形成琥珀色均勻相透明液體，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果完全溶解。
實施例10-2
混合甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)與氯化鈣(CaCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸72wt%，乙酸8wt%，氯化鈣20wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度60℃，時間180分鐘)，形成琥珀色均勻相透明液體，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果完全溶解。
實施例10-3
混合甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸50wt%，乙酸10wt%，氯化鋅40wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度65℃，時間60分鐘)，形成琥珀色均勻相透明液體，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果完全溶解。
實施例10-4
混合甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)與氯化鋅(ZnCl2)並加熱之，以形成一混合液(甲酸40wt%，乙酸20wt%，氯化鋅40wt%)。加入Avicel®纖維素(Sigma公司，Avicel-pH-105-27NI)至混合液(Avicel®纖維素5wt%)，以進行一溶解能力試驗(溫度65℃，時間60分鐘)，形成琥珀色均勻相透 明液體，以偏光顯微鏡觀察纖維素溶解情形，結果完全溶解。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (31)

  1. 一種糖產物，包括：一糖類混合物，包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖，其重量百分比介於2~15wt%；一酸類化合物，其重量百分比介於48~97wt%；以及一鹽類化合物，其重量百分比介於1~50wt%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之糖產物，其中該酸類化合物包括有機酸類化合物或無機酸類化合物。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之糖產物，其中該酸類化合物包括甲酸、乙酸或其混合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之糖產物，其中該鹽類化合物包括鋰、鎂、鈣、鋅或鐵之氯化鹽或溴化鹽。
  5. 一種糖產物之製備方法，包括：混合一酸類化合物與鋰、鎂、鈣、鋅或鐵之氯化鹽或溴化鹽或雜多酸，以形成一混合液；加入一纖維質生質物至該混合液中，以進行一溶解反應；以及加入水至該混合液中，以進行一水解反應，獲得一糖產物。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該酸類化合物包括甲酸、乙酸或其混合。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之糖產物之製備方法，其中該甲酸或乙酸於該混合液中之重量百分比介於50~97wt%。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該鋰之氯化鹽或溴化鹽於該混合液中之重量百分比介於5~20wt%。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該鎂之氯化鹽或溴化鹽於該混合液中之重量百分比介於10~30wt%。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該鈣之氯化鹽或溴化鹽於該混合液中之重量百分比介於12~40wt%。
  11. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該鋅之氯化鹽或溴化鹽於該混合液中之重量百分比介於5~45wt%。
  12. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該鐵之氯化鹽或溴化鹽於該混合液中之重量百分比介於1~50wt%。
  13. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該雜多酸包括H3PW12O40、H4SiW12O40、H3PMo12O40或H4SiMo12O40。
  14. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該雜多酸於該混合液中之重量百分比介於1~5wt%。
  15. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該纖維質生質物包括纖維素、半纖維素或木質素。
  16. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方 法，其中該纖維質生質物源自木、草、葉、水藻、廢紙、玉米桿、玉米芯、稻桿、稻殼、麥桿、蔗渣、竹或農作物秸梗。
  17. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該溶解反應之溫度介於40~90℃。
  18. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該溶解反應之時間介於20~360分鐘。
  19. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該水之添加量大於該纖維質生質物水解為單糖之總莫耳當量。
  20. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該水解反應之溫度介於50~150℃。
  21. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該水解反應之時間介於30~180分鐘。
  22. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，其中該糖產物包括一糖類混合物、一酸類化合物與一鹽類化合物。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之糖產物之製備方法，其中該糖類混合物包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及其寡聚糖。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之糖產物之製備方法，其中該糖類混合物於該糖產物中之重量百分比介於2~15wt%。
  25. 如申請專利範圍第22項所述之糖產物之製備方 法，其中該鹽類化合物包括鋰、鎂、鈣、鋅或鐵之氯化鹽或溴化鹽。
  26. 如申請專利範圍第22項所述之糖產物之製備方法，其中該鹽類化合物於該糖產物中之重量百分比介於1~50wt%。
  27. 如申請專利範圍第5項所述之糖產物之製備方法，更包括加入無機酸至該混合液中。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之糖產物之製備方法，其中該無機酸包括硫酸或鹽酸。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之糖產物之製備方法，其中該無機酸於該混合液中之重量百分比介於1~2wt%。
  30. 如申請專利範圍第27項所述之糖產物之製備方法，其中該鎂之氯化鹽或溴化鹽或該鈣之氯化鹽或溴化鹽於該混合液中之重量百分比介於1~10wt%。
  31. 如申請專利範圍第27項所述之糖產物之製備方法，其中該鋰之氯化鹽或溴化鹽、該鋅之氯化鹽或溴化鹽或該鐵之氯化鹽或溴化鹽於該混合液中之重量百分比介於1~5wt%。
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