1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖的制备与在生物技术领域的应用

背景及概述

1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖(Levoglucosan，左旋葡聚糖)是生物质燃烧(主要是纤维素热解)生成的一种脱水糖，经常存在于土壤、气溶胶、冰雪、甚至人类的尿液中，可被用作监测PM2.5的分子示踪物。1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖成为目前全球碳循环中具有重大意义但未被充分开发的一部分。

物化性质

1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖，CAS号498-07-7；分子式为C6H10O5；分子量162.14；熔点183℃。由于含有多个羟基，1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖是一种极性化合物，易溶于水，且挥发性低。

图1 1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖性状图

制备

生物质在250～550℃之间有氧分解为热解焦、液体和气体三种产物，这个过程叫做热解。当热解温度在400～550℃、生物质颗粒很细小(直径小于2毫米)并且升温速率很高时，热解产生的生物油的量达到(66%)，这个过程被称为快速热解。当热解温度在250～350℃，生物质颗粒较大(直径达到厘米级别)时，热解产生的热解焦的量会增加，这个过程被称为慢速热解或炭化。热解是所有生物质燃烧和气化的步化学反应。其中液态产物为热解油或者生物油，可经反应器单级或多级(阶段式)冷凝器冷凝后浓缩收集得到。在三种形式的产物中，生物油最有价值，因为它能进一步转化为各种各样的化学产品。生物油是数百种化合物组成的复杂的混合物。除了醛类、酮类、酸类、呋喃类和酚醛树脂类，生物油也包含一些脱水糖，主要是1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖［1］。

在生物技术方面的应用

近几年，作为一种新的替代能源，纤维素乙醇广受期待。目前已经有一些关于热解油间接发酵生产乙醇的研究。首先利用酸催化将脱水糖(主要是1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖)水解为葡萄糖，然后通过微生物利用所得的葡萄糖来发酵。

除了生物乙醇，1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖也被用来作为碳源发酵生产一些其他有价值的化合物。许多真核微生物和原核微生物可以通过它们自身的1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖代谢途径直接代谢1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖，生产有价值的产物。目前已经识别出了许多可以利用1,6-脱水-BETHA-D-葡萄糖作为唯一碳源和能源的微生物。

参考文献

[1]DOI:10.14159/j.cnki.0441-3776.2017.03.006