一种以纤维二糖为原料制备葡萄糖酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生物质高效转化与利用的方法，特别涉及一种以纤维二糖为原料 制备葡萄糖酸的方法。
【背景技术】
[0002] 葡糖糖酸是由β-D葡萄糖C1位上的醛基氧化所得，因其无毒，来源广泛，是一种用 途极广的多羟基有机酸，葡萄糖酸本身及其衍生物被广泛应用于食品、化工、医药、轻工业 等行业中。在食品工业可用作固化剂、营养增补剂、缓冲剂和酸味剂，其衍生物因其优良的 螯合性能而被广泛用于水处理、电镀、清洗以及水泥生产等多种工业部门，同时葡萄糖酸也 是制备葡萄糖酸内酯、葡萄糖酸盐等的基础原料。
[0003] 目前常用的生产葡萄糖酸的方法主要是以葡萄糖为原料，采用生物发酵法或多相 催化氧化法制备葡萄糖酸。生物发酵法是指利用黑曲酶菌等微生物将葡萄糖氧化成葡萄糖 酸，因其需要菌种的筛选与培养，周期较长，且易混入杂质，进而影响葡萄糖酸的纯度。多相 催化氧化法是指在液相葡萄糖溶液中，加入负载金属的固相催化剂，然后通入〇 2作为氧化 剂，从而把葡萄糖氧化成葡萄糖酸。多相催化氧化法因其产率高，产品易于分离，催化剂可 以循环使用，环境友好，近年来发展较快。以纤维二糖为原料经多相催化氧化制备葡萄糖酸 近年来报道较多，但由于其催化剂制备成本较高，且在反应中热稳定性差，易于失活，限制 了以纤维二糖为原料经多相催化制备葡萄糖酸的发展。因此寻求一种高效地由纤维二糖制 备葡萄糖酸的方法刻不容缓。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种以纤维二糖为原料制备葡萄糖酸的方法，其可替代葡萄糖发酵生 产葡萄糖酸，拓宽了生产葡萄糖酸的原料范围，简化了生产工艺，整个反应过程条件温和， 因 FeCl3廉价易得，大大降低了葡萄糖酸的生产成本，且可提高生产效率，实现对纤维二糖 的资源化利用。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] (1)将纤维二糖与不同浓度FeCl3溶液置于密闭反应器中，在100~120°C下反应1 ~4h，分离，得到反应液与残渣；
[0007] (2)步骤（1)所得的反应液经制备色谱进行分离，可分别得到富含葡萄糖酸、甲酸、 乙酸以及FeCl 3的溶液；
[0008] 上述方法中，步骤(1)中所述纤维二糖纯度为98%。
[0009] 上述方法中，步骤(1)中所述FeCl3纯度为98%。
[0010] 上述方法中，步骤⑴中所述FeCl3溶液中FeCl3与水的质量比为2/3~3/2。
[0011] 上述方法中，步骤(1)所述分离为过滤或离心。
[0012] 上述方法中，步骤(2)所述的制备色谱所用分离柱是硅胶柱。
[0013] 上述方法实现了以纤维二糖为原料制备葡萄糖酸。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
[0015] 1、本发明可替代传统的以葡萄糖为原料生产葡萄糖酸，拓宽了生产葡萄糖酸的原 料范围。
[0016] 2、本发明可替代传统的发酵法制备葡萄糖酸，缩短生产周期。
[0017] 3、本发明可替代传统的多相催化制备葡萄糖酸，降低了生产成本。
[0018] 4、本发明可得较高的葡萄糖酸得率，在生产葡萄糖酸的同时还可以产甲酸和乙 酸。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不 限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0020] 所用纤维二糖购自Alfa Aesar公司，其纯度为98%，反应液中纤维二糖和葡萄糖 含量用离子色谱法分析，葡萄糖酸、甲酸、乙酸含量用高效液相色谱法分析。
[0021 ]纤维二糖转化率的计算方法如下：
[0023]葡萄糖得率的计算方法如下：
[0025]葡萄糖酸、甲酸、乙酸得率的计算方法如下：
[0027] 实施例1
[0028] 称取50克纤维二糖置于装有热电偶的密闭反应器中，加入500mL 40% (w/w)浓度 的FeCl3溶液，开启搅拌、加热系统，使温度上升至110 °C并开始计时，待反应时间达到2小 时，停止加热，并立即用冷凝水使反应降至室温，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣， 用离子色谱测定反应液中纤维二糖和葡萄糖含量，用高效液相测定反应液中葡萄糖酸、甲 酸和乙酸含量。反应后纤维二糖的转化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率见表1。
[0029] 反应液经装有硅胶柱的制备色谱进行分离，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸以及 FeCl3的溶液。
[0030] 实施例2
[0031] 称取50克纤维二糖置于装有热电偶的密闭反应器中，加入500mL 60%浓度的 FeCl3溶液，开启搅拌、加热系统，使温度上升至110 °C并开始计时，待反应时间达到2小时， 停止加热，并立即用冷凝水使反应降至室温，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣，用离 子色谱测定反应液中纤维二糖和葡萄糖含量，用高效液相测定反应液中葡萄糖酸、甲酸和 乙酸含量。反应后纤维二糖的转化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率见表1。
[0032] 反应液经装有硅胶柱的制备色谱进行分离，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸以及 FeCl3的溶液。
[0033] 实施例3
[0034] 称取50克纤维二糖置于装有热电偶的密闭反应器中，先加入一定量的60%FeCl3 溶液，开启搅拌、加热系统，使温度上升至110°c并开始计时，待反应lOmin后，加入一定量的 水，使其FeCl3溶液浓度达到40%，总体积为500mL，当总反应时间达到2小时，停止加热，并 立即用冷凝水使反应降至室温，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣，用离子色谱测定 反应液中纤维二糖和葡萄糖含量，用高效液相测定反应液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反 应后纤维二糖的转化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率见表1。
[0035] 反应液经装有硅胶柱的制备色谱进行分离，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸以及 FeCl3的溶液。
[0036] 实施例4
[0037] 称取50克纤维二糖置于装有热电偶的密闭反应器中，先加入一定量的60%FeCl3 溶液，开启搅拌、加热系统，使温度上升至110°c并开始计时，待反应lOmin后，加入一定量的 水，使其FeCl3溶液浓度达到40%，总体积为500mL，当总反应时间达到4小时，停止加热，并 立即用冷凝水使反应降至室温，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣，用离子色谱测定 反应液中纤维二糖和葡萄糖含量，用高效液相测定反应液中葡萄糖酸、甲酸和乙酸含量。反 应后纤维二糖的转化率和葡萄糖、葡萄糖酸、甲酸、乙酸的得率见表1。
[0038]反应液经装有硅胶柱的制备色谱进行分离，可得富含葡萄糖酸、甲酸、乙酸以及 FeCl3的溶液。
[0039] 实施例5
[0040] 称取50克纤维二糖置于装有热电偶的密闭反应器中，先加入一定量的60%FeCl3 溶液，开启搅拌、加热系统，使温度上升至100°c并开始计时，待反应lOmin后，加入一定量的 水，使其FeCl3溶液浓度达到40%，总体积为500mL，当总反应时间达到2小时，停止加热，并 立即用冷凝水使反应降至室温，采用过滤的方法分离反应液与反应残渣，用离子色谱测定 反应液中纤维二糖和葡萄糖含量