Glükoonhappe pulber CAS 526-95-4

See meetod kasutab mikroorganismide oksüdatsiooni, et sünteesida glükoosist glükoonitsidaqsoln, mida saab jagada seente kääritamiseks, bakteriaalseks kääritamiseks, seenkääritamiseks, immobiliseeritud raku kääritamiseks ja immobiliseeritud ensüümkääritamiseks. Praegu kasutatakse laialdaselt Aspergillus nigeri kääritamist, immobiliseeritud rakke ja immobiliseeritud ensüüme. See on 1960. aastatel välja töötatud meetod. Ensüümide (rakkude) immobiliseerimismeetodid võib laias laastus jagada nelja tüüpi: adsorptsioonimeetod, kovalentse sidestamise meetod, ristsidumise meetod ja manustamismeetod.

Adsorptsioonimeetod: ensüümi immobiliseerimine saavutatakse kandepinna ja ensüümi pinna vaheliste sekundaarsete sidemete interaktsiooni kaudu.

Kovalentne sidestusmeetod: see ühendab kovalentsete sidemete kaudu ensüümi aktiivse kõrvalahela rühma kandja funktsionaalrühmaga, et saavutada ensüümi immobiliseerimise funktsioon. See ensüümi immobiliseerimismeetod näitab head stabiilsust ja soodustab ensüümi pidevat kasutamist.

Ristsidumismeetod: see viitab bifunktsionaalsete või multifunktsionaalsete rühmareaktiivide kasutamisele ensüümmolekulide ristsidumiseks ja sildamiseks, mida on lihtne inaktiveerida.

Manustusmeetodid hõlmavad võre manustamist, mikrokapseldatud manustamist ja liposoomi manustamist. Kinnitusmeetodil on võimalik saavutada suurem ensüümi aktiivsus, kuna ensüüm ise ei osale keemilises sidumisreaktsioonis; Immobiliseeritud rakkude ja immobiliseeritud ensüümide difusioon on aga piiratud, seega on hapnikutarbimine tohutu ja hapniku ülekandekiiruse paranemine on suur probleem.

Seetõttu on uudsete suurepärase jõudlusega ensüümi immobiliseerimismaterjalide projekteerimine ja süntees ning lihtsate ja praktiliste immobiliseerimismeetodite väljatöötamine üks immobiliseeritud ensüümiuuringute fookustest. Viimastel aastatel on glükonikatsidaqsolni tootmiseks välja töötatud ka biokatalüüs. See meetod kasutab reaktsioonisaaduse happe filtreerimiseks membraane ja viib happe õigeaegselt reaktsioonilahusest üle, vähendades reaktsioonisaaduse (happe) inhibeerimist katalüsaatoril (bakteritel). Võrreldes traditsiooniliste meetoditega suurendab bakterite taaskasutamine bakterite sisaldust, suurendades seeläbi saagikust.

Praegu kasutab suurem osa meie riigist kaltsiumglükonaadi tootmiseks kääritamist ja seejärel kaltsiumglükonaati glükonikatsidaqsolni sünteesimiseks ioonivahetuse, aurustamise ja kontsentreerimise ning kristallimise teel.

Bioloogilise kääritamise meetod nõuab paljusid protsesse, nagu kultiveerimine, sõelumine ja steriliseerimine, ning sellel on ranged nõuded temperatuurile, paljudele kõrvalsaadustele ja pikale tsüklile. Lisaks mõjutab glükonikatsidaqsolni toodete puhtust lisandite (nt rakkude) lisamine glükoonikatsidaqsolni tootmisel, mistõttu on selle väljatöötamisel vaja kiiresti lahendada palju tehnilisi probleeme.

Homogeensel keemilisel oksüdatsioonil on kaks mehhanismi: üks on oksüdeerijate (nagu naatriumhüpoklorit ja vesinikperoksiid) oksüdatsioonivõime piiramine, kohandades reaktsioonitingimused tugevatele aluselistele tingimustele, et oksüdeerida glükoosi aldehüüdrühm karboksüülrühmaks; Teine on Cannizarro mehhanism, mille on välja pakkunud Ashida jt. vesinikioonide aktseptorite lisamisel glükoosi muundamiseks glükoonitsiidaks (mõned ketoonid, alkeenid ja hapnik sobivad vesinikioonide aktseptoriteks Raney Ni juuresolekul). Oksüdeerijatena kasutati vastavalt vesinikperoksiidi ja naatriumhüpokloriti ning saagised olid vastavalt 70% ja 90%. Tööstuslik pilootkatse sai teoks.

Homogeense keemilise oksüdatsiooni meetodil tuleb aga rangelt kontrollida katalüsaatori aktiivsete komponentide sisaldust reaktsioonilahuses, mis sõltub temperatuurist ja lahuse pH väärtusest. Seal on palju vaheetappe, palju -toodete kaupa, ja tooteid on raske eraldada. Peale selle on katalüsaatorina kasutatud soola raske regenereerida ja saagis on madal. Reaktsiooniaeg on pikk ja keskkond on tõsiselt saastatud.

Elektrolüüsimeetodite osas võib glükoonikatsidaqsolni sünteesi elektrolüütilise oksüdatsiooni teel jagada otseseks elektrolüütiliseks sünteesiks, kaudseks elektrolüütiliseks sünteesiks ja "paaritud elektrolüüsi" sünteesiks. Selle meetodi puhul lisatakse elektrolüütilisse elementi teatud kogus glükoosilahust ja seejärel sobiv elektrolüüt. Glükoos elektrolüüsitakse ja oksüdeeritakse teatud temperatuuri, pinge ja konstantse voolutiheduse korral. Reaktsiooni põhimõte on saada elektrolüüsi teel sobiv "oksüdatsioonikeskkond" ja seejärel kasutada seda "oksüdatsioonikeskkonda" glükoosi oksüdeerimiseks, et tekitada glükoonitsidaqsoln.

Näiteks kaudse elektrolüütilise sünteesi meetodi kohaselt kasutatakse keskkonda redutseeritud olekus, et tekitada anoodil oksüdatsiooni olekus keskkond. Glükoos reageerib oksüdatsiooni olekus genereeritud söötmega, et tekitada glükoonitsidaqsoln ja sööde naaseb algsesse redutseeritud olekusse. Anoodipiirkonnas reageerivad nii otsene elektrolüütiline süntees kui ka kaudne elektrolüütiline süntees, samas kui "paaritud elektrolüütilise sünteesi" meetod reageerib korraga nii katoodi- kui anoodipiirkonnas, seega on elektrolüütiline kasutegur suhteliselt kõrge.

Glükoonitsidaqsolni elektrolüütiline oksüdeerimine on välismaal tööstuslikult arendatud, kuid kodus on see veel katsejärgus. Ruteenium on tööelektroodiks kaetud titaaniga. Voolutihedus on 0,18 A/m, glükoosi kontsentratsioon on 0,02 mol/L, reaktsioonitemperatuur on 50 kraadi ja keskmise kontsentratsioon on 0,2 mol/L.

Selle tingimuse korral võib voolutõhusus (teoreetiline energiatarve genereeritud glükonikatsidaqsolni mooli ühiku kohta / tegelik energiatarve genereeritud glükonikatsidaqsolni mooli ühiku kohta) ulatuda 76,50% -ni ja paralleelkatse andmed on head, mis eeldab tööstusliku piloottesti teostamist. Kuigi elektrokeemiline oksüdatsioonimeetod ületab bioloogilise fermentatsioonimeetodi ja homogeense keemilise oksüdatsioonimeetodi puudused, nagu paljud kõrvalsaadused ja protsessid, kulutab see tööstuslikus tootmises palju energiat ja tingimusi on raske kontrollida, mistõttu kasutatakse seda tööstuslikus tootmises harva.

Glükoonitsidaqsolni valmistamine heterogeense katalüütilise oksüdeerimise teel seisneb glükoosi oksüdeerimises happeks, lisades vedelasse glükoosilahusesse kandjaga metalli tahke faasi katalüsaatorit ja seejärel kasutades oksüdeerijana O.

Praegu on kodumaised uuringud alles laboratoorses staadiumis. Mõned uuringud tutvustasid glükoonitsiidaksolni katalüütilise oksüdatsiooni sünteesi teed ja protsessi voolu. Testitulemuste analüüsi põhjal viidi läbi toote pilootuuring. Uuritud Pd Co/C katalüsaatori, XPS ja BET tulemused näitavad, et c0 lisamine muudab katalüsaatori struktuuri ja on kasulik Pd redutseerimisel, parandades seeläbi reaktsiooni konversiooni ja selektiivsust (glükoosi konversioon ulatub 92%-ni ja katalüsaatori selektiivsus on 94%).

Heterogeense katalüütilise oksüdatsiooni meetodiga saab sünteesidaglükoonhappe pulberainult ühes etapis ja reaktsioonitingimused on pehmed (atmosfäärirõhk, toatemperatuurile lähedane), saagis on kõrge, kõrvalsaadusi on vähe, toodet on lihtne eraldada ja katalüsaatorit saab taaskasutada. See on keskkonnasõbralik meetod glükonikatsidaqsolni sünteesimiseks. Pd-metallkatalüsaatori stabiilsusuuring vajab aga veel aega, et saada hea lahendus. Kuigi Au-katalüsaator korvab Pd-katalüsaatori puudused, vajab see tööstuslikuks kasutamiseks siiski mõningaid uuringuid.