D葡萄糖醛酸Γ内酯结晶方法.pdf

D-葡萄糖醛酸γ-内酯结晶方法，根据氧化淀粉酶解产物性质差异，采用乙醇进行分离提纯的，实现了D-葡萄糖醛酸γ-内酯的常温结晶，母液回用，提高了D-葡萄糖醛酸γ-内酯的产率，实现了D-葡萄糖醛酸γ-内酯的清洁生产。具体方法为：将玉米淀粉，的水和FeSO4混合，用NaOH调节pH值为9～11，加入H2O2反应结束后升温至沸，再调节pH值为6.0～6.5，按加入α-淀粉酶水解，加热杀灭α-淀粉酶，调pH值4.0～4.5，再加入糖化酶过滤，给滤液中加乙醇，收集上层清液浓缩后加乙酸、乙酸酐出现微细晶种，分离晶体，用乙醇重结晶，得各项指标符合国家药典标准的产品，本发明简化了市场工艺，降低了生产成本。

1、  D-葡萄糖醛酸γ-内酯结晶方法，其特征在于：
1)首先将100g玉米淀粉，150～200mL的水和0.05～0.1g的FeSO₄加入带搅拌的三口瓶中，用0.1mol/L的NaOH调节pH值为9～11，边搅拌边缓缓加入5～8g的H₂O₂，在45℃下反应4h，反应结束后升温至沸腾得氧化淀粉液；
2)冷却并调节氧化淀粉液的pH值为6.0～6.5，按100～150μ的α-淀粉酶/g淀粉的比例加入活力为20000μ/g的α-淀粉酶，在85～90℃下水解0.5～2.0h后加热至沸腾并保持10min，杀灭α-淀粉酶得液化液；
3)将液化液冷却至60～65℃并调节其pH值为4.0～4.5，按100～150μ的糖化酶/g淀粉的比例加入活力为10000μ/g的糖化酶，在60～65℃下保温12～16h，加热灭酶并趁热过滤；
4)浓缩滤液并向滤液中加入乙醇充分搅拌至滤液混浊，静置，收集上清液，重复三次，合并上清液并减压浓缩；
5)向减压浓缩后的上清液中加入20mL乙酸和10mL乙酸酐，在45～55℃下反应1～2h，静置出现微细晶种，12h后出现D-葡萄糖醛酸γ-内酯，分离晶体，用乙醇重结晶即得D-葡萄糖醛酸γ-内酯。

D-葡萄糖醛酸γ-内酯结晶方法
技术领域
本发明属于药物原料或保健品生产领域，具体涉及一种D-葡萄糖醛酸γ-内酯结晶方法。
背景技术
D-葡萄糖醛酸γ-内酯在医药、食品、保健品工业中有广泛的应用前景，目前工业上主要采用硝酸氧化工艺，这种工艺最大的缺点是：污染严重，产品需要低温冷冻分离，能耗较大，不符合国家的产业政策。国外有采用葡萄糖苷氧化法生产葡萄糖醛酸内酯，氧化反应需要以Pt/C为催化剂，成本很高，且催化剂不易得到，袁华等人采用负载氧化剂法将Pt负载在钙钛矿中，在一定程度上降低了生产成本，但产品分离难等问题没有很好的解决，还停留在原工艺一的基础上。
目前D-葡萄糖醛酸γ-内酯的结晶采用真空浓缩、冷冻6～8天的方法进行结晶。这种方法不仅能耗大，而且由于混合液过于粘稠，结晶分离困难。2006年武汉化工袁华等人(公开号：CN1817895)采用三次脱水法，以1～2℃/小时的速率进行动态梯度降温结晶，结晶终止温度为25±5℃，结晶总时间≤40小时。结晶混合物经过滤得到D-葡萄糖醛酸γ-内酯，该方法提高了D-葡萄糖醛酸γ-内酯的结晶，大幅减少了结晶时间和降低了结晶能耗。但该方法以乙酸丁酯做为二次带水剂，存在成本高，且由于乙酸丁酯沸点高，D-葡萄糖醛酸易分解，液体粘稠，结晶体难分离的问题依然未得到很好的解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种根据水解物性质的差异进行分离提纯，变冷冻结晶为常温结晶，有效的简化生产操作，降低生产成本的D-葡萄糖醛酸γ-内酯结晶方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)首先将100g玉米淀粉，150～200mL的水和0.05～0.1g的FeSO₄加入带搅拌的三口瓶中，用0.1mol/L的NaOH调节pH值为9～11，边搅拌边缓缓加入5～8g的H₂O₂，在45℃下反应4h，反应结束后升温至沸腾得氧化淀粉；
2)冷却并调节氧化淀粉液的pH值为6.0～6.5，按100～150μ的α-淀粉酶/g淀粉的比例加入活力为20000μ/g的α-淀粉酶，在85～90℃下水解0.5～2.0h后加热至沸腾并保持10min，杀灭α-淀粉酶得液化液；
3)将液化液冷却至60～65℃并调节其pH值为4.0～4.5，按100～150μ的糖化酶/g淀粉的比例加入活力为10000μ/g的糖化酶，在60～65℃下保温12～16h，加热灭酶并趁热过滤；
4)向滤液中加入乙醇充分搅拌至滤液混浊，静置，收集上清液，重复三次，合并上清液并减压浓缩；
5)向减压浓缩后的上清液中加入20mL乙酸和10mL乙酸酐，在45～55℃下反应1～2h，静置出现微细晶种，12h后出现D-葡萄糖醛酸γ-内酯，分离晶体，用乙醇重结晶即得D-葡萄糖醛酸γ-内酯。
本发明针对结晶工艺分离困难，能耗高，时间长等问题，根据葡萄糖醛酸、葡萄糖、D-葡萄糖醛酸γ-内酯及其它二糖、多糖性质差异，提出在氧化淀粉酶解后，用乙醇法提取葡萄糖醛酸，回收乙醇后，加乙酸、乙酸酐进行内酯化，在常温进行结晶使葡萄糖醛酸内酯化。本发明最大的优点是：以常温结晶代替冷冻或三次脱水结晶方法，克服了晶体分离困难的难题，简化了生产工艺，大大的降低了生产成本。
具体实施方式
实施例1：1)首先将100g玉米淀粉，150mL的水和0.1g的FeSO₄加入带搅拌的三口瓶中，用0.1mol/L的NaOH调节pH值为10，边搅拌边缓缓加入6g的H₂O₂，在45℃下反应4h，反应结束后升温至沸腾得氧化淀粉；目的是让过量的H₂O₂加热分解，避免酶解液中的醛基(葡萄糖醛酸、葡萄糖)进一步氧化，得羧基含量≥8％，羰基含量≤0.2％的氧化淀粉；
2)调节氧化淀粉液的pH值为6.2，按120μ的α-淀粉酶/g淀粉的比例加入活力为20000μ/g的α-淀粉酶，在90℃下水解0.5h后加热至沸腾并保持10min，杀灭α-淀粉酶得液化液；
3)将液化液冷却至62℃并调节其pH值为4.5，按120μ的糖化酶/g淀粉的比例加入活力为10000μ/g的糖化酶，在63℃下保温14h，加热灭酶并趁热过滤；
4)浓缩滤液(主要目的去除多余的水分)并向滤液中加入乙醇充分搅拌至滤液混浊，静置，收集上清液，重复三次，合并上清液并减压浓缩(目的回收乙醇)；酶解的主要成分为葡萄糖醛酸、葡萄糖、麦芽糖及多糖，葡萄糖醛酸易溶于水，能溶于乙醇，而葡萄糖、麦芽糖及多糖易溶于水，微溶于乙醇；
5)向减压浓缩后的上清液中加入20mL乙酸和10mL乙酸酐，在45℃下反应2h，静置出现微细晶种，12h后出现D-葡萄糖醛酸γ-内酯，分离晶体，用乙醇重结晶即得D-葡萄糖醛酸γ-内酯。
实施例2：1)首先将100g玉米淀粉，180mL的水和0.08g的FeSO₄加入带搅拌的三口瓶中，用0.1mol/L的NaOH调节pH值为9，边搅拌边缓缓加入8g的H₂O₂，在45℃下反应4h，反应结束后升温至沸腾得氧化淀粉；
2)调节氧化淀粉液的pH值为6.5，按140μ的α-淀粉酶/g淀粉的比例加入活力为20000μ/g的α-淀粉酶，在86℃下水解1.5h后加热至沸腾并保持10min，杀灭α-淀粉酶得液化液；
3)将液化液冷却至65℃并调节其pH值为4.2，按140μ的糖化酶/g淀粉的比例加入活力为10000μ/g的糖化酶，在60℃下保温16h，加热灭酶并趁热过滤；
4)浓缩滤液向滤液中加入乙醇充分搅拌至滤液混浊，静置，收集上清液，重复三次，合并上清液并减压浓缩；
5)向减压浓缩后的上清液中加入20mL乙酸和10mL乙酸酐，在50℃下反应1.5h，静置出现微细晶种，12h后出现D-葡萄糖醛酸γ-内酯，分离晶体，用乙醇重结晶即得D-葡萄糖醛酸γ-内酯。
实施例3：1)首先将100g玉米淀粉，160mL的水和0.05g的FeSO₄加入带搅拌的三口瓶中，用0.1mol/L的NaOH调节pH值为11，边搅拌边缓缓加入5g的H₂O₂，在45℃下反应4h，反应结束后升温至沸腾得氧化淀粉；
2)调节氧化淀粉液的pH值为6.0，按100μ的α-淀粉酶/g淀粉的比例加入活力为20000μ/g的α-淀粉酶，在88℃下水解1h后加热至沸腾并保持10min，杀灭α-淀粉酶得液化液；
3)将液化液冷却至61℃并调节其pH值为4.0，按100μ的糖化酶/g淀粉的比例加入活力为10000μ/g的糖化酶，在64℃下保温13h，加热灭酶并趁热过滤；
4)浓缩滤液并向滤液中加入乙醇充分搅拌至滤液混浊，静置，收集上清液，重复三次，合并上清液并减压浓缩；
5)向减压浓缩后的上清液中加入20mL乙酸和10mL乙酸酐，在48℃下反应1.8h，静置出现微细晶种，12h后出现D-葡萄糖醛酸γ-内酯，分离晶体，用乙醇重结晶即得D-葡萄糖醛酸γ-内酯。
实施例4：1)首先将100g玉米淀粉，200mL的水和0.09g的FeSO₄加入带搅拌的三口瓶中，用0.1mol/L的NaOH调节pH值为9，边搅拌边缓缓加入7g的H₂O₂，在45℃下反应4h，反应结束后升温至沸腾得氧化淀粉；
2)调节氧化淀粉液的pH值为6.3，按150μ的α-淀粉酶/g淀粉的比例加入活力为20000μ/g的α-淀粉酶，在85℃下水解2.0h后加热至沸腾并保持10min，杀灭α-淀粉酶得液化液；
3)将液化液冷却至63℃并调节其pH值为4.3，按150μ的糖化酶/g淀粉的比例加入活力为10000μ/g的糖化酶，在65℃下保温12h，加热灭酶并趁热过滤；
4)浓缩滤液并向滤液中加入乙醇充分搅拌至滤液混浊，静置，收集上清液，重复三次，合并上清液并减压浓缩；
5)向减压浓缩后的上清液中加入20mL乙酸和10mL乙酸酐，在52℃下反应1.3h，静置出现微细晶种，12h后出现D-葡萄糖醛酸γ-内酯，分离晶体，用乙醇重结晶即得D-葡萄糖醛酸γ-内酯。
实施例5：1)首先将100g玉米淀粉，170mL的水和0.07g的FeSO₄加入带搅拌的三口瓶中，用0.1mol/L的NaOH调节pH值为10，边搅拌边缓缓加入8g的H₂O₂，在45℃下反应4h，反应结束后升温至沸腾得氧化淀粉；
2)调节氧化淀粉液的pH值为6.1，按130μ的α-淀粉酶/g淀粉的比例加入活力为20000μ/g的α-淀粉酶，在87℃下水解1h后加热至沸腾并保持10min，杀灭α-淀粉酶得液化液；
3)将液化液冷却至60℃并调节其pH值为4.4，按130μ的糖化酶/g淀粉的比例加入活力为10000μ/g的糖化酶，在62℃下保温15h，加热灭酶并趁热过滤；
4)浓缩滤液并向滤液中加入乙醇充分搅拌至滤液混浊，静置，收集上清液，重复三次，合并上清液并减压浓缩；
5)向减压浓缩后的上清液中加入20mL乙酸和10mL乙酸酐，在55℃下反应1h，静置出现微细晶种，12h后出现D-葡萄糖醛酸γ-内酯，分离晶体，用乙醇重结晶即得D-葡萄糖醛酸γ-内酯。
由于氧化淀粉在酶的作用下，α-1.4糖苷键被打开，形成葡萄糖醛酸、葡萄糖、麦芽糖及多糖(与其水解的程度有关)，由于葡萄糖醛酸能溶于水及乙醇，而葡萄糖、麦芽糖及多糖易溶于水，微溶于乙醇，故氧化淀粉酶解液中，加入乙醇，糖化液变浑浊，葡萄糖、麦芽糖及多糖析出，而葡萄糖醛酸溶于乙醇中，回收乙醇便得葡萄糖醛酸，给葡萄糖醛酸中加入乙酸，在H⁺的作用下，葡萄糖醛酸分子内部发生SN₂取代反应，γ-位上的OH与1-COOH发生缩合反应，由于此反应为可逆反应，反应生成的水被促使乙酸酐形成乙酸，使得反应向正反应方向进行，从而有利于D-葡萄糖醛酸γ-内酯的生成。内酯化反应结束后，在常温下，约2h便有D-葡萄糖γ-内酯晶种形成，静置12h，过滤，即得到D-葡萄糖醛酸γ-内酯晶体，将母液用于下次葡萄糖醛酸内酯化中，D-葡萄糖醛酸γ-内酯的产率可达到14g/100g淀粉。将得到的D-葡萄糖醛酸γ-内酯用乙醇重结晶，可得到C₆H₈O₆含量≥98.5％的D-葡萄糖醛酸γ内酯。
本发明的方法能够达到D-葡萄糖醛酸γ-内酯的清洁生产，尤其是母液的回用，不仅节约试剂，降低成本，而且消除了乙酸、乙酸酐对环境的污染；大大的降低了D-葡萄糖醛酸γ-内酯的结晶温度，变冷冻结晶为常温结晶，变长时结晶(6～8天或55h)为短时结晶(12h)。生产工艺简单，降低了技术要求；提高了成品率，采用本发明生产的D-葡萄糖醛酸γ-内酯产品纯度、熔点、产率均达到国家药典标准。