527-07-1 / 葡萄糖酸鈉的應(yīng)用

背景及概述^[1]

葡萄糖酸鈉（Gluconicacid，sodiumsalt）又稱D-葡萄糖酸鈉，化學名稱為五羥基己酸鈉，熔點為206～209℃，為白色結(jié)晶顆粒或粉末，極易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，無毒，熱穩(wěn)定性好，無潮解性。葡萄糖酸鈉在化工、食品、醫(yī)藥、建筑等行業(yè)均有廣泛的用途。葡萄糖酸鈉可以改善食品呈味性，防止蛋白質(zhì)變性，掩蓋不良苦味、澀味，能代替食鹽制取低鈉、無鈉食品。

葡萄糖酸鈉具有優(yōu)異的緩蝕阻垢作用，且環(huán)保無公害，作為循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑是其他產(chǎn)品無法比擬的。葡萄糖酸鈉作為清洗劑，在食品、飲料行業(yè)用作玻璃瓶清洗和在鍍缽、鍍鉻等行業(yè)鋼鐵表面清洗效果十分理想；水泥中添加一定數(shù)量的葡萄糖酸鈉可增加混凝土的可塑性和強度，減水率高且有阻滯作用，推遲混凝土的最初與最終凝固時間。例如添加量為0.15%時，混凝土的初凝固時間延長10倍以上而不影響其牢固度。⑤葡萄糖酸鈉作為一種藥物，能夠用于調(diào)節(jié)人體內(nèi)酸堿平衡，改善神經(jīng)系統(tǒng)的功用。

性質(zhì)及應(yīng)用^[2]

（1）用于醫(yī)藥方面，鈉對維持細胞外滲透壓和容量，調(diào)節(jié)酸堿平衡，發(fā)揮神經(jīng)肌肉的正常功能具有重要的作用，可有效防止低鈉綜合癥的發(fā)生。

（2）具有優(yōu)異的緩蝕阻垢作用，被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)穩(wěn)定劑。具有明顯的協(xié)調(diào)效應(yīng)，適用于鉬、硅、磷、鎢、亞硝酸鹽等各種配方；緩蝕率隨溫度升高而增加；阻垢能力強，對鈣、鎂、鐵鹽具有很強的絡(luò)合能力；作為循環(huán)、冷卻水緩蝕阻垢劑達到滅公害。

（3）用作鋼鐵表面清洗劑：鋼鐵表面如需要鍍鉑、鍍鉻、鍍錫、鍍鎳以適應(yīng)特殊用途時，其鋼坯表面均需經(jīng)過嚴格清洗，使鍍層物與鋼鐵表面牢固結(jié)合，清洗藥劑中添加葡萄糖酸鈉將會達到十分理想的效果。

（4）作玻璃瓶專用清洗劑：用葡萄糖酸鈉為主要配方的玻璃瓶專業(yè)清洗劑可改善去垢力不強、易堵塞洗瓶機的噴嘴及管路；對瓶貼及瓶頸鐵銹去染力不理想；洗后微量殘留物對食用安全性不理想（如磷酸鹽殘留）；洗滌水排放成公害（不符合國家規(guī)定之標準）。

（5）在建筑業(yè)中作為減水劑、緩凝劑：水泥中添加一定數(shù)量的葡萄糖酸鈉后，可增加混凝土的可塑性和強度，且有阻滯作用，即推遲混凝土的最初與最終凝固時間。此外還可用于電鍍、膠卷制造等許多工業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。

制備^[3]

目前葡萄糖酸鈉的生產(chǎn)方法主要有均相化學氧化法、電解氧化法、多相催化氧化法和生物發(fā)酵法等四種方法。

1.均相化學氧化法

均相化學氧化法是以結(jié)晶葡萄糖為原料，將結(jié)晶葡萄糖加水溶解后加入催化劑，在一定的反應(yīng)溫度下，加入次氯酸鈉溶液，同時滴加堿液使平衡體系向葡萄糖酸鈉的生成方向移動，反應(yīng)結(jié)束后，通過濃縮結(jié)晶即得葡萄糖酸鈉產(chǎn)品。該工藝過程易于操控，但葡萄糖酸鈉產(chǎn)率低，產(chǎn)品中會混有氯化鈉雜質(zhì)，產(chǎn)品的應(yīng)用受到限制。

2.電解氧化法

電解氧化法是基于電化學的原理，在電解槽中預先加入一定量的葡萄糖溶液和適宜的電解質(zhì)，控制反應(yīng)溫度，然后向電解槽中通入恒定的電流進行電解反應(yīng)，電解結(jié)束后，將電解液濃縮結(jié)晶即得葡萄糖酸鈉晶體。電解氧化法生產(chǎn)成本較高，設(shè)備復雜，反應(yīng)不宜控制，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

3.多相催化氧化法

多相催化氧化法是在反應(yīng)罐中加入一定濃度的葡萄糖溶液和催化劑，再向反應(yīng)體系中通入適量的空氣，控制恒定的反應(yīng)溫度和pH，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過濾、濃縮結(jié)晶、離心干燥得到葡萄糖酸鈉晶體。該工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量較好，但催化劑成本較高。

4.生物發(fā)酵法

生物發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉技術(shù)研究開始于上世紀60年代，隨著發(fā)酵控制理論及技術(shù)的發(fā)展，其生產(chǎn)工藝不斷進步、生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。近幾年，發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉技術(shù)從發(fā)酵工藝控制、下游提取技術(shù)、母液的綜合利用等多個方面都取得了突破性進展，產(chǎn)品成本不斷降低，生產(chǎn)工藝簡潔環(huán)保。目前，黑曲霉是葡萄糖酸鈉的主要生產(chǎn)菌株，其工藝如圖。

該工藝是以葡萄糖作為原料，采用液體深層通風攪拌方式，發(fā)酵過程中控制攪拌轉(zhuǎn)速和通風量，通過流加氫氧化鈉溶液控制發(fā)酵液的pH值，發(fā)酵周期約25～35h，發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液經(jīng)板框過濾除菌體、活性炭脫色、濃縮結(jié)晶、離心、干燥包裝等工序，得到葡萄糖酸鈉產(chǎn)品。發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉技術(shù)以其反應(yīng)條件溫和、工藝路線簡潔環(huán)保、產(chǎn)品成本低等優(yōu)勢，已經(jīng)成為葡萄糖酸鈉生產(chǎn)的主導技術(shù)。

主要參考資料

[1] 有機化合物辭典

[2] 葡萄糖酸鈉的制備方法

[3] 中國葡萄糖酸鈉行業(yè)市場及發(fā)展