葡萄糖酸钠的应用

背景及概述^[1]

葡萄糖酸钠（Gluconicacid，sodiumsalt）又称D-葡萄糖酸钠，化学名称为五羟基己酸钠，熔点为206～209℃，为白色结晶颗粒或粉末，极易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，无毒，热稳定性好，无潮解性。葡萄糖酸钠在化工、食品、医药、建筑等行业均有广泛的用途。葡萄糖酸钠可以改善食品呈味性，防止蛋白质变性，掩盖不良苦味、涩味，能代替食盐制取低钠、无钠食品。

葡萄糖酸钠具有优异的缓蚀阻垢作用，且环保无公害，作为循环冷却水缓蚀阻垢剂是其他产品无法比拟的。葡萄糖酸钠作为清洗剂，在食品、饮料行业用作玻璃瓶清洗和在镀钵、镀铬等行业钢铁表面清洗效果十分理想；水泥中添加一定数量的葡萄糖酸钠可增加混凝土的可塑性和强度，减水率高且有阻滞作用，推迟混凝土的最初与最终凝固时间。例如添加量为0.15%时，混凝土的初凝固时间延长10倍以上而不影响其牢固度。⑤葡萄糖酸钠作为一种药物，能够用于调节人体内酸碱平衡，改善神经系统的功用。

性质及应用^[2]

（1）用于医药方面，钠对维持细胞外渗透压和容量，调节酸碱平衡，发挥神经肌肉的正常功能具有重要的作用，可有效防止低钠综合症的发生。

（2）具有优异的缓蚀阻垢作用，被广泛应用于水质稳定剂。具有明显的协调效应，适用于钼、硅、磷、钨、亚硝酸盐等各种配方；缓蚀率随温度升高而增加；阻垢能力强，对钙、镁、铁盐具有很强的络合能力；作为循环、冷却水缓蚀阻垢剂达到灭公害。

（3）用作钢铁表面清洗剂：钢铁表面如需要镀铂、镀铬、镀锡、镀镍以适应特殊用途时，其钢坯表面均需经过严格清洗，使镀层物与钢铁表面牢固结合，清洗药剂中添加葡萄糖酸钠将会达到十分理想的效果。

（4）作玻璃瓶专用清洗剂：用葡萄糖酸钠为主要配方的玻璃瓶专业清洗剂可改善去垢力不强、易堵塞洗瓶机的喷嘴及管路；对瓶贴及瓶颈铁锈去染力不理想；洗后微量残留物对食用安全性不理想（如磷酸盐残留）；洗涤水排放成公害（不符合国家规定之标准）。

（5）在建筑业中作为减水剂、缓凝剂：水泥中添加一定数量的葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，即推迟混凝土的最初与最终凝固时间。此外还可用于电镀、胶卷制造等许多工业领域，应用前景十分广阔。

制备^[3]

目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有均相化学氧化法、电解氧化法、多相催化氧化法和生物发酵法等四种方法。

1.均相化学氧化法

均相化学氧化法是以结晶葡萄糖为原料，将结晶葡萄糖加水溶解后加入催化剂，在一定的反应温度下，加入次氯酸钠溶液，同时滴加碱液使平衡体系向葡萄糖酸钠的生成方向移动，反应结束后，通过浓缩结晶即得葡萄糖酸钠产品。该工艺过程易于操控，但葡萄糖酸钠产率低，产品中会混有氯化钠杂质，产品的应用受到限制。

2.电解氧化法

电解氧化法是基于电化学的原理，在电解槽中预先加入一定量的葡萄糖溶液和适宜的电解质，控制反应温度，然后向电解槽中通入恒定的电流进行电解反应，电解结束后，将电解液浓缩结晶即得葡萄糖酸钠晶体。电解氧化法生产成本较高，设备复杂，反应不宜控制，不适用于工业化生产。

3.多相催化氧化法

多相催化氧化法是在反应罐中加入一定浓度的葡萄糖溶液和催化剂，再向反应体系中通入适量的空气，控制恒定的反应温度和pH，反应结束后，经过滤、浓缩结晶、离心干燥得到葡萄糖酸钠晶体。该工艺简单，产品质量较好，但催化剂成本较高。

4.生物发酵法

生物发酵法生产葡萄糖酸钠技术研究开始于上世纪60年代，随着发酵控制理论及技术的发展，其生产工艺不断进步、生产规模不断扩大。近几年，发酵法生产葡萄糖酸钠技术从发酵工艺控制、下游提取技术、母液的综合利用等多个方面都取得了突破性进展，产品成本不断降低，生产工艺简洁环保。目前，黑曲霉是葡萄糖酸钠的主要生产菌株，其工艺如图。

该工艺是以葡萄糖作为原料，采用液体深层通风搅拌方式，发酵过程中控制搅拌转速和通风量，通过流加氢氧化钠溶液控制发酵液的pH值，发酵周期约25～35h，发酵结束后，发酵液经板框过滤除菌体、活性炭脱色、浓缩结晶、离心、干燥包装等工序，得到葡萄糖酸钠产品。发酵法生产葡萄糖酸钠技术以其反应条件温和、工艺路线简洁环保、产品成本低等优势，已经成为葡萄糖酸钠生产的主导技术。

主要参考资料

[1] 有机化合物辞典

[2] 葡萄糖酸钠的制备方法

[3] 中国葡萄糖酸钠行业市场及发展