Glikonskābes pulveris CAS 526-95-4

Šī metode izmanto mikroorganismu oksidēšanu, lai no glikozes sintezētu glikonskābi, ko var iedalīt sēnīšu fermentācijā, baktēriju fermentācijā, sēnīšu fermentācijā, imobilizēto šūnu un imobilizēto enzīmu fermentācijā. Pašlaik plaši tiek izmantota Aspergillus niger fermentācija, imobilizētas šūnas un imobilizēti enzīmi. Tā ir 1960. gados izstrādāta metode. Fermentu (šūnu) imobilizācijas metodes var aptuveni iedalīt četros veidos: adsorbcijas metode, kovalentā savienojuma metode, šķērssaistīšanas metode un iegulšanas metode.

Adsorbcijas metode: fermentu imobilizācija tiek panākta, mijiedarbojoties sekundārajām saitēm starp nesēja virsmu un fermenta virsmu.

Kovalentā savienojuma metode: tā apvieno fermenta aktīvās sānu ķēdes grupu ar nesēja funkcionālo grupu, izmantojot kovalentās saites, lai sasniegtu fermenta imobilizācijas funkciju. Šī fermenta imobilizācijas metode uzrāda labu stabilitāti un veicina nepārtrauktu fermenta lietošanu.

Šķērssaistīšanas metode: tā attiecas uz bifunkcionālu vai daudzfunkcionālu grupu reaģentu izmantošanu, lai savstarpēji savienotu un savienotu enzīmu molekulas, kuras ir viegli inaktivēt.

Iegulšanas metodes ietver režģa iegulšanu, mikrokapsulētu iegulšanu un liposomu iegulšanu. Ar iegulšanas metodi var iegūt augstāku enzīmu aktivitāti, jo enzīms pats nepiedalās ķīmiskajā saistīšanās reakcijā; Tomēr imobilizēto šūnu un imobilizēto enzīmu difūzija ir ierobežota, tāpēc skābekļa patēriņš ir milzīgs, un skābekļa pārneses ātruma uzlabošana ir liela problēma.

Tāpēc jaunu enzīmu imobilizācijas materiālu ar izcilu veiktspēju projektēšana un sintēze un vienkāršu un praktisku imobilizācijas metožu izstrāde ir viens no imobilizēto enzīmu izpētes fokusiem šobrīd. Pēdējos gados ir izstrādāta arī biokatalīze, lai iegūtu glikonskābi. Šī metode izmanto membrānas, lai filtrētu reakcijas produkta skābi, un savlaicīgi pārnes skābi no reakcijas šķīduma, samazinot reakcijas produkta (skābes) inhibīciju uz katalizatora (baktērijām). Salīdzinot ar tradicionālajām metodēm, baktēriju pārstrāde palielina baktēriju saturu, tādējādi palielinot ražu.

Pašlaik lielākā daļa mūsu valsts izmanto fermentāciju, lai ražotu kalcija glikonātu, un pēc tam izmanto kalcija glikonātu, lai sintezētu glikonskābi, izmantojot jonu apmaiņu, iztvaicēšanu un koncentrēšanu, kā arī kristalizāciju.

Bioloģiskās fermentācijas metode prasa daudzus procesus, piemēram, kultivēšanu, skrīningu un sterilizāciju, un tai ir stingras prasības attiecībā uz temperatūru, daudziem blakusproduktiem un ilgu ciklu. Turklāt glikonskābes produktu tīrība tiek ietekmēta, jo glikonskābes ražošanas laikā tiek pievienoti piemaisījumi, piemēram, šūnas, tāpēc tās izstrādei steidzami jāatrisina daudzas tehniskas problēmas.

Ir divi viendabīgas ķīmiskās oksidācijas mehānismi: viens ir ierobežot oksidētāju (piemēram, nātrija hipohlorīta un ūdeņraža peroksīda) oksidācijas spēju, pielāgojot reakcijas apstākļus spēcīgiem sārmainiem apstākļiem, lai glikozes aldehīda grupu oksidētu līdz karboksilgrupai; Otrais ir Cannizarro mehānisms, ko ierosināja Ashida et al. glikozes pārvēršanai par glikonskābi, pievienojot ūdeņraža jonu akceptorus (daži ketoni, alkēni un skābeklis ir piemēroti ūdeņraža jonu akceptori Renija Ni klātbūtnē). Kā oksidētāji tika izmantoti attiecīgi ūdeņraža peroksīds un nātrija hipohlorīts, un iznākums bija attiecīgi 70% un 90%. Rūpnieciskais izmēģinājuma tests tika realizēts.

Tomēr homogēnās ķīmiskās oksidācijas metodei ir stingri jākontrolē katalizatora aktīvo komponentu saturs reakcijas šķīdumā, kas ir atkarīgs no šķīduma temperatūras un pH vērtības. Ir daudz starpposmu, daudz blakusproduktu, un ir grūti nodalīt produktus. Turklāt sāli, ko izmanto kā katalizatoru, ir grūti atjaunot, un iznākums ir zems. Reakcijas laiks ir garš, un vide ir nopietni piesārņota.

Runājot par elektrolīzes metodēm, glikonskābes sintēzi ar elektrolītisko oksidēšanu var iedalīt tiešajā elektrolītiskajā sintēzē, netiešajā elektrolītiskajā sintēzē un "pāra elektrolīzes" sintēzē. Izmantojot šo metodi, elektrolītiskajā šūnā pievieno noteiktu daudzumu glikozes šķīduma un pēc tam pievieno atbilstošu elektrolītu. Glikoze tiek elektrolizēta un oksidēta noteiktā temperatūrā, sprieguma un nemainīga strāvas blīvuma apstākļos. Reakcijas princips ir iegūt atbilstošu "oksidācijas vidi" ar elektrolīzi un pēc tam izmantot šo "oksidācijas vidi", lai oksidētu glikozi, lai iegūtu glikonskābi.

Piemēram, netiešās elektrolītiskās sintēzes metode ir izmantot barotni reducētā stāvoklī, lai ģenerētu vidi oksidācijas stāvoklī pie anoda. Glikoze oksidācijas stāvoklī reaģē ar radīto vidi, veidojot glikonskābi, un barotne atgriežas sākotnējā samazinātā stāvoklī. Anoda zonā reaģē gan tiešā elektrolītiskā sintēze, gan netiešā elektrolītiskā sintēze, savukārt "pāra elektrolītiskās sintēzes" metode reaģē gan katoda, gan anoda zonās, tāpēc elektrolītiskā efektivitāte ir salīdzinoši augsta.

Glikonskābes elektrolītiskā oksidēšana ir industrializēta ārzemēs, bet mājās tā joprojām ir eksperimentālā stadijā. Rutēnijs ir pārklāts ar titānu kā darba elektrodu. Strāvas blīvums ir {{0}},18 A/m, glikozes koncentrācija ir 0,02 mol/L, reakcijas temperatūra ir 50 grādi un barotnes koncentrācija ir 0,2 mol/L.

Šādos apstākļos pašreizējā efektivitāte (teorētiskais jaudas patēriņš uz saražotās glikonskābes mola vienību / faktiskais enerģijas patēriņš uz ģenerētās glikonskābes mola vienību) var sasniegt 76,50%, un paralēlā testa dati ir labi, un paredzams, ka tas tiks realizēts rūpnieciski. izmēģinājuma tests. Lai gan elektroķīmiskā oksidācijas metode novērš bioloģiskās fermentācijas metodes un homogēnas ķīmiskās oksidācijas metodes trūkumus, piemēram, daudzus blakusproduktus un procesus, rūpnieciskajā ražošanā tā patērē lielu enerģiju, un apstākļus ir grūti kontrolēt, tāpēc to reti izmanto rūpniecībā. ražošanu.

Glikonskābes iegūšana ar neviendabīgu katalītisko oksidēšanu ir glikozes oksidēšana par skābi, šķidrajam glikozes šķīdumam pievienojot nesošā metāla cietās fāzes katalizatoru un pēc tam izmantojot O kā oksidētāju.

Pašlaik iekšzemes pētījumi vēl ir laboratorijas stadijā. Daži pētījumi iepazīstināja ar glikonskābes katalītiskās oksidācijas sintēzes ceļu un procesa plūsmu. Pamatojoties uz testa rezultātu analīzi, tika veikts produkta pilotpētījums. Izpētīts Pd Co/C katalizatora, XPS un BET rezultāti liecina, ka c0 pievienošana maina katalizatora struktūru un ir labvēlīga Pd samazināšanai, tādējādi uzlabojot reakcijas konversiju un selektivitāti ( glikozes konversija sasniedz 92% un katalizatora selektivitāte ir 94%).

Neviendabīgās katalītiskās oksidācijas metode var sintezētglikonskābes pulveristikai vienā posmā, un reakcijas apstākļi ir viegli (atmosfēras spiediens, tuvu istabas temperatūrai), raža ir augsta, blakusproduktu ir maz, produktu ir viegli atdalīt, un katalizatoru var pārstrādāt. Tā ir videi draudzīga metode glikonskābes sintezēšanai. Tomēr Pd metāla katalizatora stabilitātes pētījumam vēl ir vajadzīgs zināms laiks, lai iegūtu labu risinājumu. Lai gan Au katalizators kompensē Pd katalizatora trūkumus, tam joprojām ir vajadzīgi daži pētījumi rūpnieciskai lietošanai.