甘露醇生產(chǎn)技術(shù)研究

王延 王喬隆

摘要：隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮，淀粉糖行業(yè)得到了迅速發(fā)展，在該行業(yè)發(fā)展的過程中人們對糖醇類產(chǎn)品越發(fā)關(guān)注。由于糖醇的性質(zhì)比較特殊，并且應(yīng)用范圍比較廣，可以將其應(yīng)用在化工、食品、醫(yī)藥等方面。甘露醇就是糖醇中的一種，本文將對甘露醇的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析，希望使甘露醇的作用得到充分發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：甘露醇；生產(chǎn)；技術(shù)研究

甘露醇，又被人們稱為甘露糖醇，其在海洋植物中廣泛存在，并且在陸地中也比較常見。在藻類、真菌中含有大量的甘露醇，人們從真菌或者藻類中提取甘露醇。隨著甘露醇的廣泛應(yīng)用，甘露醇的作用得到了充分發(fā)揮，并且人們對甘露醇的作用進(jìn)行了大量研究，將其應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等多個領(lǐng)域當(dāng)中，其價值日益提升。

一、甘露醇理化性質(zhì)

甘露醇一般以結(jié)晶的方式存在，或者是以結(jié)晶性粉末的方式存在，其具有清涼的甜味，熔點相對較高，可以溶于乙醇、甲醇當(dāng)中，并且甘露醇的化學(xué)性質(zhì)比較特殊，因此其被廣泛的應(yīng)用到化工、醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域當(dāng)中。隨著甘露醇應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)寬，各個領(lǐng)域?qū)Ω事洞嫉男枨笕找嬖鲩L，因此其價格也在逐漸上升。

二、甘露醇的生產(chǎn)方法

雖然現(xiàn)階段甘露醇在各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，但是我國在甘露醇生產(chǎn)方面的起步時間比國外要晚，因此我國的甘露醇生產(chǎn)機(jī)制并不完善。在20世紀(jì)60年代初，部分海洋化工廠中的工作人員逐漸學(xué)會了如何提取甘露醇，但是使用的提取方法簡單粗暴。為了使甘露醇的提取量增加，在70年代以后人們對生產(chǎn)甘露醇的途徑進(jìn)行了大量研究，而現(xiàn)如今我國的甘露醇提取方法越發(fā)先進(jìn)?，F(xiàn)階段存在的甘露醇提取方法主要有4種，第1種是生物發(fā)酵法，第2種是海帶提取法，第3種是糖類異構(gòu)氫化法，第4類是葡萄糖電解還原法，現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛的兩種提取方法是第2種與第3種，下面將對具體的甘露醇提取方法進(jìn)行闡述。

1.海帶提取法

我國的大海疆域遼闊，海洋資源豐富，其中，海帶表面的一種白色物質(zhì)就是甘露醇。所以海帶提取法成為了早期我國國內(nèi)生產(chǎn)甘露醇的主要方法，此法可以直接將海帶作為提取原料，除此之外，提取碘和海藻酸鈉后的廢水也可以用來提取甘露醇。將海帶浸泡在水中后，將浸泡液加堿調(diào)整適合的ph值，當(dāng)海帶靜止漂浮時，過濾掉雜質(zhì)，得到含碘和甘露醇的液體，液體氧化后產(chǎn)生游離碘，接著將碘提取。然后再經(jīng)過浸泡，碘練，酸化，濃縮，精制，醇洗，干燥等過程，即可得到甘露醇了，這種方法可得到高純度的甘露醇。避免了與山梨醇分離的步驟，比較簡便。但幾年海帶逐漸減產(chǎn)，使用這種方法提取甘露醇效益比較低。并且制作工序比較復(fù)雜，浸泡過程中消耗能源比較大，污染嚴(yán)重。海帶提取法漸漸失去了市場競爭力。近年來，由國家海洋局杭州水處理中心研制的膜法集成技術(shù)成功制取甘露醇，采用了多項專利技術(shù)，突破了傳統(tǒng)技術(shù)的壁壘，降低了原料生產(chǎn)成本，而且可再次利用副產(chǎn)品，節(jié)約資源，為提取甘露醇提供了成熟的技術(shù)保障。

2.糖類異構(gòu)氫化法

目前我國甘露醇的主要生產(chǎn)方法是糖類異構(gòu)氫化法，由果糖催化加氫和轉(zhuǎn)化為葡萄糖，催化反應(yīng)中1：1的果糖和葡萄糖產(chǎn)生3：7的甘露醇和山梨醇。葡萄糖在酸性環(huán)境下反應(yīng)生成果糖和葡萄糖的混合糖漿。接著進(jìn)一步分離，可得到含糖量在90%以上的糖漿。經(jīng)過加氫反應(yīng)后，葡萄糖轉(zhuǎn)化為山梨醇，果糖轉(zhuǎn)化為山梨醇和甘露醇，將液體過濾后，脫色，然后精制，濃縮，冷卻后結(jié)晶，最后干燥，得到了甘露醇。根據(jù)不同的原料來源可分為不同的提取方法。但所有提取方法的原理都是在一定條件下，經(jīng)過特殊方法將原材料轉(zhuǎn)化成果糖和葡萄糖。根據(jù)上述的原理，逐步制作得到甘露醇。

3.電化學(xué)法制取甘露醇

采用電解加氫的方法制取甘露醇。將葡萄糖在電極槽內(nèi)電解成甘露醇，經(jīng)由葡萄糖加熱溶解后，加上50kg稀釋過后的硫酸鈉，再次稀釋，最后電解（表面涂汞的鉛板為陰極，另一鉛板為陽極），中和，蒸發(fā)后，過濾去硫酸鈉的結(jié)晶，再簡單的制作，最后得到了甘露醇的粗制品，經(jīng)干燥過后得到成品。使用電解法制取甘露醇優(yōu)點是，制取設(shè)備簡單，實驗反應(yīng)條件溫和，制取過程中沒有高溫高壓的設(shè)備與易燃易爆的化學(xué)用品，實驗安全性比較高，可重復(fù)利用導(dǎo)電介質(zhì)硫酸鈉。并且生產(chǎn)的過程中污染小，有利于對自然環(huán)境的保護(hù)。

接著，另一種方法是成對電合成甘露醇。但目前這種方法正在探索階段，利用導(dǎo)電媒介葡萄糖成對電解。最后兩極上可生成葡萄糖醇，山梨醇和甘露醇。由此得出結(jié)論，葡萄糖成對電解確有實用的價值。將來隨著制取甘露醇工藝的成熟，成對電解將會帶來更大的發(fā)展。用于工業(yè)化生產(chǎn)中，前途也會更加寬廣。但是由于電解液中含有大量雜質(zhì)，產(chǎn)品中混有乙醇和山梨醇。會在一定程度上影響提取效率，同時給分離帶來了困難。所以，此法一直處在實驗階段，截止日前未見工業(yè)化生產(chǎn)的報道。

4.微生物發(fā)酵法

甘露醇的生產(chǎn)方法有很多，但這些方法所生產(chǎn)出的甘露醇，大多不是純凈物。而是山梨醇和甘露醇的混合物。如果想要得到質(zhì)地單一且純度高的甘露醇，需要經(jīng)過復(fù)雜的分離提純過程。與其他的糖醇相比，甘露醇的熔點低，因此，一般情況下，結(jié)晶法成為了分離甘露醇，山梨醇與其他化合物的最好的方法。但在化學(xué)反應(yīng)中，結(jié)晶生產(chǎn)率不高。為了使甘露醇的產(chǎn)量提高，在生產(chǎn)過程中。用甘露醇作為主要產(chǎn)物，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生山梨醇。最適合的是生物發(fā)酵法。例如，將魯式接合酵母在葡萄糖，蔗糖，果糖存在下發(fā)酵。在含葡萄糖的介質(zhì)中培養(yǎng)生成甘露醇。

還有一種方法是在專用培養(yǎng)基中選出能使果糖等，產(chǎn)生甘露醇的細(xì)菌，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了這種細(xì)菌，在產(chǎn)生甘露醇的同時還產(chǎn)生了乳酸，二氧化碳，乙醇等。但是這些化合物容易與甘露醇分離。截至目前，根據(jù)有效數(shù)據(jù)，許多產(chǎn)生甘露醇的細(xì)菌，產(chǎn)量最高可達(dá)到95%。微生物發(fā)酵法的最大優(yōu)點是，所生產(chǎn)出物質(zhì)只含甘露醇一種糖醇，避免了復(fù)雜的分離過程。且生產(chǎn)過程中不需要高溫高壓的環(huán)境，不用使用危險化學(xué)物品。產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率高，有效避免了浪費，環(huán)境污染，節(jié)約能源，工業(yè)化生產(chǎn)前景廣闊。但目前為止，微生物發(fā)酵法還不太成熟。仍處在實驗階段，未能實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。這需要科研人員和大眾的一致努力。

三、甘露醇發(fā)展前景

甘露醇作為一種極好的功能性糖醇，其應(yīng)用也有了幾十年的歷史。以前因為受到產(chǎn)量與價格的限制，甘露醇的應(yīng)用受到了一定程度上的限制。而隨著現(xiàn)代甘露醇生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，以及應(yīng)用領(lǐng)域的開闊，甘露醇用于醫(yī)藥，食品更具有重要的意義。

甘露醇生產(chǎn)應(yīng)加快技術(shù)改革，提高生產(chǎn)水平。通過生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，以高效率，高節(jié)能的自動化設(shè)備替代氫化，濃縮，過濾，結(jié)晶等復(fù)雜的制取設(shè)備。提高甘露醇利用率，降低生產(chǎn)成本。擴(kuò)展新的應(yīng)用領(lǐng)域。

結(jié)束語

綜上所述，甘露醇是一種應(yīng)用非常廣泛的功能性糖醇。在我國，由于受到原材料資源、能源消耗、提取率等因素的限制，未能大規(guī)模的進(jìn)行生產(chǎn)。但近年來，由于科技水平的提高，相關(guān)人員對甘露醇的研究日益深入。甘露醇獨特的性質(zhì)決定了它獨特的用途。隨著生產(chǎn)資料的多樣化，加工成本的下降，可以預(yù)見到甘露醇的應(yīng)用前景將非常的遠(yuǎn)大。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭琳，金鐵，崔福順，崔虎山，金清.乳酸菌生產(chǎn)甘露醇的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)，2017，38（01）：226-229.

[2]王春霞，王曉梅，張娟娟，劉海燕，范素琴，解素花.甘露醇的生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)展[J].輕工科技，2013，29（08）：43-45.

（作者單位：山東天力藥業(yè)有限公司）