葡萄糖醛酸内酯清洁生产

摘要

由于我国是肝病发病率较高的国家，因此开发一种保肝良药是关乎人类健康的一件大事。而目前以浓硝酸为氧化剂氧化淀粉制备葡萄糖醛酸内酯的传统方法具有选择性差、污染环境、分离困难等不足，因此有必要探索一种新的合成方法，以达到清洁生产的要求，同时提高产率、简化分离操作。
　　 本文以马铃薯淀粉为主要原料，先采用超声波预处理工艺，来达到增加淀粉中直链淀粉含量、提高芬顿试剂氧化效率的目的。再以具有选择性氧化性质的芬顿试剂为氧化剂对马铃薯超声淀粉中的第六位羟基进行氧化得到氧化淀粉。之后在适宜的温度及pH条件下依次采用α-淀粉酶和糖化酶对氧化淀粉进行酶解，最后通过发酵技术除去杂质糖得到中间体葡萄糖醛酸，对其浓缩、酯化、结晶得到葡萄糖醛酸内酯。对所合成出的产品采用颜色反应、红外光谱等分析手段进行鉴定，并参考中国药典中关于葡萄糖醛酸内酯含量的检测方法对其进行含量分析。研究结果如下:
　　 (1)以直链淀粉含量为评价指标，通过单因素试验及正交试验优化得到最佳超声条件:料液比1∶2，超声功率25.8kHz，超声时间20min。直链淀粉含量测定结果显示超声后淀粉中直链淀粉含量增加70.82％。SEM和XRD分析超声前后淀粉颗粒表面形貌及结晶度变化。
　　 (2)以羧基含量为评价指标，通过单因素试验及响应曲面法分析得到最佳氧化条件:在双氧水用量为25mL，pH为10，温度为50℃，时间为4h，FeSO4用量为0.300g的条件下，氧化淀粉中羧基含量为1.4590％。SEM表明淀粉颗粒经过芬顿试剂氧化后表面出现孔洞;IR表明有羧基的特征吸收峰出现。
　　 (3)以还原糖含量为评价指标，通过单因素试验及正交试验优化得到最佳水解条件:在α-淀粉酶加量为1.7mL（取25.00g氧化淀粉），水解pH为6.1，水解温度为80℃，水解时间为45min的条件下，还原糖含量可达到5.748％。
　　 (4)以还原糖含量为评价指标，通过单因素试验及正交试验优化得到最佳糖化条件:在糖化酶加量为100μL（取25.00g氧化淀粉），糖化pH为4.4，糖化温度为55℃，糖化时间为12h的条件下，还原糖含量可达到10.56％。
　　 (5)以葡萄糖醛酸含量为评价指标，通过单因素试验得到最佳发酵条件:酵母加量2.00g（取酶解液50mL），pH控制在4.3，30℃下发酵3天，葡萄糖醛酸含量可达到17.97％。
　　 (6)对合成得到的葡萄糖醛酸内酯样品进行定性定量分析，利用红外光谱对样品进行表征。

目录

摘要

1 文献综述

1．1 葡萄糖醛酸内酯简介

1．1．1 葡萄糖醛酸内酯的性质

1．1．2 葡萄糖醛酸内酯的制备方法

1．1．3 葡萄糖醛酸内酯的检测方法

1．1．4 葡萄糖醛酸内酯的存在形式及应用

1．1．5 葡萄糖醛酸内酯的市场前景

1．2 淀粉的结构及其应用

1．2．1 淀粉的结构

1．2．2 淀粉的应用

1．3 超声波的作用原理及其应用

1．3．1 超声波作用原理

1．3．2 超声波的应用

1．4 芬顿试剂简介

1．4．1 芬顿试剂的作用机理

1．4．2 芬顿试剂的应用

1．5 淀粉酶简介

1．5．1 淀粉酶的种类

1．5．2 淀粉酶的作用机理

1．5．3 淀粉酶的应用

1．6 发酵简介

1．6．1 发酵的特点

1．6．2 发酵的作用机理

1．6．3 发酵技术的展望

1．7 本论文研究的目的意义、内容及创新点

1．7．1 目的意义

1．7．2 反应原理

1．7．3 主要内容

1．7．4 创新点

2 马铃薯淀粉的超声工艺探讨及其性质研究

2．1 材料及仪器

2．1．1 材料及试剂

2．1．2 试验仪器

2．2 试验方法

2．2．1 超声淀粉的制备

2．2．2 淀粉-碘显色法测定原理

2．2．3 淀粉-碘复合物最大吸收波长的确定

2．2．4 马铃薯直链淀粉标准曲线的绘制

2．2．5 超声淀粉中直链淀粉含量的测定

2．2．6 超声前后马铃薯淀粉结构表征对比

2．3 结果与讨论

2．3．1 淀粉-碘复合物最大吸收波长的确定

2．3．2 马铃薯直链淀粉标准曲线的绘制

2．3．3 超声作用对马铃薯淀粉中直链淀粉含量的影响

2．3．4 超声前后马铃薯淀粉中直链淀粉含量对比

2．3．5 超声前后马铃薯淀粉结构表征对比

2．4 本章小结

3 芬顿试剂氧化马铃薯淀粉工艺的优化

3．1 材料及仪器

3．1．1 材料及试剂

3．1．2 试验仪器

3．2 试验方法

3．2．1 氧化淀粉的制备

3．2．2 氧化淀粉中羧基含量的测定

3．2．3 氧化淀粉的表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 0．05mol／L NaOH的标定

3．3．2 pH对氧化淀粉中羧基含量的影响

3．3．3 温度对氧化淀粉中羧基含量的影响

3．3．4 时间对氧化淀粉羧基含量的影响

3．3．5 双氧水用量对氧化淀粉羧基含量的影响

3．3．6 FeSO4用量对氧化淀粉羧基含量的影响

3．3．7 响应曲面分析法对淀粉氧化反应的优化

3．3．8 氧化淀粉的表征

3．4 本章小结

4 α-淀粉酶水解氧化淀粉的工艺研究

4．1 材料及仪器

4．1．1 材料及试剂

4．1．2 试验仪器

4．2 试验方法

4．2．1 氧化淀粉的水解工艺

4．2．2 3,5-二硝基水杨酸比色法测定原理

4．2．3 葡萄糖标准曲线的绘制

4．2．4 还原糖含量的测定方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 葡萄糖标准曲线的制作

4．3．2 氧化淀粉水解条件对还原糖含量的影响

4．4 本章小结

5 糖化酶糖化水解液的工艺研究

5．1 材料及仪器

5．1．1 材料及试剂

5．1．2 试验仪器

5．2 试验方法

5．2．1 水解液的糖化工艺

5．2．2 还原糖含量的测定方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 糖化酶加量对还原糖含量的影响

5．3．2 pH对还原糖含量的影响

5．3．3 糖化时间对还原糖含量的影响

5．3．4 糖化温度对还原糖含量的影响

5．3．5 正交优化试验结果

5．4 本章小结

6 酶解液发酵工艺的研究

6．1 材料及仪器

6．1．1 材料及试剂

6．1．2 试验仪器

6．2 试验方法

6．2．1 酶解液的发酵工艺

6．2．2 间羟基联苯比色法的原理

6．2．3 葡萄糖醛酸最大波长的确定

6．2．4 葡萄糖醛酸标准曲线的绘制

6．2．5 葡萄糖醛酸含量的测定方法

6．3 结果与讨论

6．3．1 葡萄糖醛酸最大波长的确定

6．3．2 葡萄糖醛酸标准曲线的绘制

6．3．3 酶解液发酵条件对葡萄糖醛酸含量的影响

6．4 本章小结

7 葡萄糖醛酸内酯的鉴定

7．1 材料与仪器

7．1．1 材料及试剂

7．1．2 试验仪器

7．2 试验方法

7．2．1 葡萄糖醛酸内酯的制备

7．2．2 熔点测定

7．2．3 α-萘酚法显色

7．2．4 甲苯二酚显色

7．2．5 葡萄糖醛酸内酯含量的测定方法

7．2．6 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析

7．3 结果与讨论

7．3．1 熔点测定

7．3．2 α-萘酚显色

7．3．3 甲苯二酚显色

7．3．4 葡萄糖醛酸内酯含量的测定

7．3．5 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析

7．4 本章小结

8 结论与建议

8．1 结论

8．2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

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