葡萄糖酸的制备及其性质研究 毕业论文

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1、葡萄糖酸的制备及其性质研究摘要:本文以葡萄糖为原料，过氧化氢为氧化剂合成了葡萄糖酸，研究了氧化过程中原料配比、反应时间、反应温度和过氧化氢的浓度对反应的影响。用红外光谱分析对产物结构进行了确定,并测定了葡萄糖酸水溶液在常温下的离解常数。实验结果表明：用该方法合成葡萄糖酸，用时较短、操作简单、产率可达90%以上。反应的最佳条件是：葡萄糖与过氧化氢的摩尔比为1:1.5，反应温度为75℃，反应时间为2小时。葡萄糖酸在水溶液中离解常数K=2.5×10-4。关键词：葡萄糖；过氧化氢；葡萄糖酸；离解常数目录1前言31.1葡萄糖酸性质简介31.2葡萄糖酸的发现及用途31.3葡

2、萄糖酸的生产方法简介41.3.1生物发酵法41.3.2均相催化氧化法51.3.3电解氧化法51.3.4多相催化氧化法61.4葡萄糖酸及其衍生产品的国内外生产概述61.5本文研究的意义72实验部分72.1仪器与试剂72.1.1仪器72.1.2试剂72.2实验条件的探索82.2.1反应温度对葡萄糖酸产率的影响8142.2.2不同配料比对葡萄糖酸产率的影响92.2.3过氧化氢的浓度对葡萄糖酸产率的影响102.2.4反应时间对葡萄糖酸产率的影响102.3葡萄糖酸的制备112.4葡萄糖酸电离常数的测定113红外光谱分析123.1葡萄糖的红外光谱分析123.2葡萄糖酸的红外

3、光谱分析134结论13致谢13参考文献141前言1.1葡萄糖酸性质简介葡萄糖酸为白色或淡黄色的结晶体，它具有脂肪有机酸的反应性质，游离的糖酸在水中的溶解度大，微溶于乙醇，水溶液中可以电离出一个质子，离解常数为2.5×10-4[1]。熔点为131℃。因晶体与母液分离困难，而要在乙醇中才易于分离，因此，工业级的葡萄糖酸一般配制成50%浓度的浓缩液。葡萄糖酸水溶液体系中的组分相当复杂，存在着下列动态平衡：葡萄糖酸—γ—内酯葡萄糖酸葡萄糖酸—δ—内酯葡萄糖酸水溶液在温度30~70℃之间，于过饱和的情况下可以结晶出δ-内脂，在70℃以上过饱和溶液中能结晶出γ-内脂，但需要

4、很长的时间。葡萄糖酸的结构式如右图：由葡萄糖酸结构式可以看出，葡萄糖酸是一种五羟基己酸，含有4个不对称碳原子，整个分子也是不对称的，因此，葡萄糖酸具有旋光性。它有一些突出的优点:无毒、无腐蚀性、酸味爽口，并具有防腐功能，14能与Ca、Mg、Fe等二价或三价金属离子形成水溶性络合物[2]。1.2葡萄糖酸的发现及用途葡萄糖酸是Bontraux1887年在研究乳酸发酵时发现的[3]。它还存在于许多发酵食品中，酿醋过程中也会产生葡萄糖酸，并且它对醋的风味产生很大影响，酿造醋与合成醋的差别就在于合成醋中不含葡萄糖酸。此后又有许多学者对其进行了研究[4,5,6]，发现葡萄糖

5、酸具有许多一般有机酸所没有的性质和作用，然而与其它有机酸相比，葡萄糖酸没有在食品工业中发挥应有的作用，近几年人们对肠道有益菌群双歧杆菌增殖因子的研究中，发现葡萄糖酸也具增殖双歧杆菌的作用，这一新功能的发现，使葡萄糖酸在食品工业中将会得到更广泛的应用。葡萄糖酸是有机弱酸,葡萄糖酸又是一种生化试剂[7]。由葡萄糖酸合成的铁盐、锌盐、钙盐、锰盐、铜盐等是人体补充微量元素的途径。在水处理、电镀方面作络合剂和水质稳定剂，具有除垢、缓蚀作用。它具有酸性在食品上作酸味剂、防腐剂。葡萄糖酸与钠、钙、锌、亚铁等金属氧化物合成制得葡萄糖酸钠，葡萄糖酸钙，葡萄糖酸锌，葡萄糖酸亚铁等盐

6、。它们在化工、食品、医药、轻工等行业有着广泛的用途，其中葡萄糖酸钠由于其优良的螯合性能而被广泛用于水质处理、电镀、金属与非金属的表面清洗及水泥生产等多个工业部门[8]。葡萄糖酸是化工、医药及食品等产品的重要中间体，可用来生产葡萄糖酸的衍生物，也可直接作为一种产品，用在乳品工业上防止乳品沉淀，用在食品配方中作为酸味剂,也用来配制家用或工厂用清洗剂(替代多磷酸盐)、织物加工和金属加工的助剂、皮革矾鞣剂、去藻剂、金属除锈剂、建筑工业上混凝土的塑化剂、生物降解的螯合剂及二次采油的防沉淀剂等。亦用于石油、化工企业循环冷却水系统的水处理药剂、钢铁表面处理剂和水泥强化剂。葡萄

7、糖酸(盐)在日常生活中可作为食品添加剂、营养增补剂，在饮料果露中可代替蔗糖改善饮料的口感和降低热能。美国及日本等国家早在20世纪50年代就开始大批量生产，目前世界葡萄糖酸盐的产量约四万吨，而我国总产量不足千吨，因此葡萄糖酸的研究及生产具有广阔的发展前景[9]。1.3葡萄糖酸的生产方法简介当前从葡萄糖制葡萄糖酸生产方法主要有:生物发酵法、均相催化氧化法、电解氧化法和多相催化氧化法。141.3.1生物发酵法该法是利用微生物的氧化作用将葡萄糖合成葡萄糖酸，可以分为真菌发酵、细菌发酵、霉菌发酵、固定化细胞和固定化酶发酵法。目前普遍采用的是黑曲霉菌发酵法[10,11]，固

8、定化细胞和固定化酶[12