一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法与流程

1.本发明涉及生物质制糖技术领域，具体涉及一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法。


背景技术：

2.木糖和阿拉伯糖是生物质中典型的两种多功能单糖。木糖可用于制取木糖醇、染色和制革，也可以用于糖尿病，在食品、制药、化工等领域的应用十分广泛。阿拉伯糖，又称果胶糖，其对蔗糖的代谢转化具有阻断作用，在减肥、控制糖尿病等方面具有很好的应用前景。2008年，我国卫生部批准了将阿拉伯糖作为新资源食品，使其在医药和保健食品领域、生物试验、生物工程、香精香料等方面有着广阔的应用前景。甲酸是最基本的化工原料之一，同时具有酸和醛的性质，广泛应用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等行业。
3.木糖和阿拉伯糖通常是从富含木聚糖和阿拉伯糖的植物(例如：玉米秸秆、玉米芯、甘蔗渣等)中提取得到，制备方法包括酸水解法、酶解法和水热法。酸水解法和水热法都会造成木糖和阿拉伯糖的脱水和降解，生成5
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羟甲基糠醛、糠醛和腐殖质等副产物，木糖和阿拉伯糖的得率低，且酸水解法还会造成设备的腐蚀和环境的污染。酶解法不会对环境造成污染，但生产周期长，生产成本高，不利于进行大规模生产。
4.因此，亟需开发一种操作简单、环境友好、产品的得率和选择性高、易于进行大规模生产的木糖、阿拉伯糖和甲酸制备方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法。
6.本发明所采取的技术方案是：
7.一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法包括以下步骤：将己糖和催化剂分散在溶剂中，120℃～180℃下进行微波反应，即得木糖、阿拉伯糖和甲酸。
8.优选的，所述己糖、催化剂的质量比为1:0.02～1:2。
9.进一步优选的，所述己糖、催化剂的质量比为1:0.1～1:0.5。
10.优选的，所述己糖为葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖中的至少一种。
11.优选的，所述催化剂为对甲苯磺酸钠、4
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羟基苯磺酸钠、均三甲苯磺酸钠、间羟基苯磺酸钠、4
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乙基苯磺酸钠、苯磺酸钠、木质素磺酸钠、二甲苯磺酸钠、2
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甲酰苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
12.优选的，所述己糖、溶剂的质量比为0.005:1～0.05:1。
13.优选的，所述溶剂为二甲基亚砜、γ
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戊内酯、γ
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丁内酯、四氢呋喃、n,n
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二甲基甲酰胺、水中的至少一种。
14.优选的，所述微波反应的微波功率为100w～500w。
15.进一步优选的，所述微波反应的微波功率为300w～500w。
16.优选的，所述微波反应的时间为30min～100min。
17.进一步优选的，所述微波反应的时间为50min～80min。
18.本发明的有益效果是：本发明的方法操作简单，可以将己糖通过“一锅法”转化成木糖、阿拉伯糖和甲酸，产品的得率和选择性高，最大限度地利用了己糖中的碳原子，且环境友好，易于进行大规模生产。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
20.实施例1～6和对比例得到的反应液中的木糖、阿拉伯糖和甲酸的含量均是通过高效液相色谱仪(hplc)进行测定。
21.木糖的得率(％)＝反应液中木糖的摩尔数/加入反应釜中的己糖的摩尔数
×
100％。
22.阿拉伯糖的得率(％)＝反应液中阿拉伯糖的摩尔数/加入反应釜中的己糖的摩尔数
×
100％。
23.甲酸的得率(％)＝反应液中甲酸的摩尔数/加入反应釜中的己糖的摩尔数
×
100％。
24.己糖的转化率(％)＝(加入反应釜中的己糖的质量
‑
反应液中的己糖的质量)/加入反应釜中的己糖的质量
×
100％。
25.实施例1：
26.一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法，其包括以下步骤：
27.将0.005质量份的葡萄糖、0.001质量份的对甲苯磺酸钠、0.95质量份的γ
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戊内酯和0.05质量份的水加入微波反应釜中，控制微波功率为100w加热到120℃并保温反应30min，反应结束后冷却、过滤，即得含有木糖、阿拉伯糖和甲酸的反应液。
28.经测试，本实施例中木糖的得率为5.3％，阿拉伯糖的得率为0.8％，甲酸的得率为6.4％，葡萄糖的转化率为7.1％。
29.实施例2：
30.一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法，其包括以下步骤：
31.将0.04质量份的果糖、0.005质量份的十二烷基苯磺酸钠和1质量份的二甲基亚砜加入微波反应釜中，控制微波功率为300w加热到160℃并保温反应70min，反应结束后冷却、过滤，得到含有木糖、阿拉伯糖和甲酸的反应液。
32.经测试，本实施例中木糖的得率为22％，阿拉伯糖的得率为6％，甲酸的得率为30％，果糖的转化率为33％。
33.实施例3：
34.一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法，其包括以下步骤：
35.将0.02质量份的葡萄糖、0.004质量份的木质素磺酸钠和0.95质量份的γ
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丁内酯和0.05质量份的水加入微波反应釜中，控制微波功率为400w加热到140℃并保温反应60min，反应结束后冷却、过滤，得到含有木糖、阿拉伯糖和甲酸的反应液。
36.经测试，本实施例中木糖的得率为60％，阿拉伯糖的得率为26％，甲酸的得率为93％，葡萄糖的转化率为94％。
37.实施例4：
38.一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法，其包括以下步骤：
39.将0.05质量份的甘露糖、0.007质量份的苯磺酸钠和0.95质量份的n,n
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二甲基甲酰胺和0.05质量份的水加入微波反应釜中，控制微波功率为500w加热到180℃并保温反应100min，反应结束后冷却、过滤，得到含有木糖、阿拉伯糖和甲酸的反应液。
40.经测试，本实施例中木糖的得率为8％，阿拉伯糖的得率为2％，甲酸的得率为33％，甘露糖的转化率为38％。
41.实施例5：
42.一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法，其包括以下步骤：
43.将0.02质量份的半乳糖、0.005质量份的均三甲苯磺酸钠和1质量份的水加入微波反应釜中，控制微波功率为200w加热到150℃并保温反应60min，反应结束后冷却、过滤，得到含有木糖、阿拉伯糖和甲酸的反应液。
44.经测试，本实施例中木糖的得率为18％，阿拉伯糖的得率为5％，甲酸的得率为26％，半乳糖的转化率为30％。
45.实施例6：
46.一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法，其包括以下步骤：
47.将0.03质量份的果糖、0.02质量份的4
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乙基苯磺酸钠和0.95质量份的四氢呋喃和0.05质量份的水加入微波反应釜中，控制微波功率为300w加热到130℃并保温反应80min，反应结束后冷却、过滤，得到含有木糖、阿拉伯糖和甲酸的反应液。
48.经测试，本实施例中木糖的得率为38％，阿拉伯糖的得率为14％，甲酸的得率为53％，果糖的转化率为60％。
49.对比例：
50.一种利用己糖制备木糖、阿拉伯糖和甲酸的方法，其包括以下步骤：
51.将0.02质量份的葡萄糖、0.004质量份的木质素磺酸钠和0.95质量份的γ
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丁内酯和0.05质量份的水加入反应釜中，加热至180℃并保温反应90min，反应结束后冷却、过滤，得到含有木糖、阿拉伯糖和甲酸的反应液。
52.经测试，本实施例中木糖的得率为46％，阿拉伯糖的得率为2％，甲酸的得率为50％，葡萄糖的转化率为52％。
53.通过将对比例和实施例3进行对比可知：实施例3通过微波辅助可以在反应温度更低、反应时间更短的情况下获得更高的木糖、阿拉伯糖和甲酸得率以及葡萄糖转化率。
54.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。