異抗壞血酸鈉快速合成新工藝研究

李月番　崔鳳霞　李園園　高莉　龔舒　張抗　周俊俊　曹曉偉　曹琳青

摘要：以異抗壞血酸鈉發酵液的前體物質2-酮基-D-葡萄糖酸（2KG）為原料，甲醇為溶劑，濃硫酸作催化劑，甲酯化反應4.0h后，用氫氧化鈉作轉化劑，經內酯化反應生成異抗壞血酸鈉。結果顯示，選用氫氧化鈉作轉化劑，可以降低反應溫度，縮短時間，有利于提高產品質量和收率。確定了較佳工藝條件：投料摩爾比2KG∶甲醇∶氫氧化鈉=1∶15∶1.05，轉化溫度50℃，轉化時間2.0h。在該條件下，異抗壞血酸鈉的重量收率及含量均達96.0%以上。

關鍵詞：2-酮基-D-葡萄糖酸；異抗壞血酸鈉；轉化反應；氫氧化鈉；快速合成工藝 文獻標識碼：A

中圖分類號：O658 文章編號：1009-2374（2015）01-0031-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0016

異抗壞血酸鈉（）又名赤藻糖酸鈉，是一種很有發展前途的可代謝抗氧劑，其防腐抗氧效果大大超過維生素C，但價格不到其的1/2。對肉制品和海鮮有助色作用，同時也能抑制食品中致癌物質亞硝酸鹽的生成，在醫學上有降血壓、利尿、解毒的作用。目前該產品已廣泛用于肉類、水果、飲料等食品中，還可用于毛紡、電鍍、飼料加工、工業水處理和石油化工等行業。

異抗壞血酸鈉制備是以2-酮基-D-葡萄糖酸、甲醇為原料，濃硫酸作催化劑，甲酯化反應4.0h后，經內酯化用碳酸氫鈉轉化合成粗異維生素C鈉，再經兩道精制得成品；由于碳酸氫鈉堿性較弱，與甲酯反應溫和，所需反應溫度較高，反應時間較長，伴隨的副反應增加，使得轉化收率低，原材料費用高，能源消耗高，設備利用率低，粗品質量較差。針對碳酸氫鈉作轉化劑轉化合成的缺點，筆者以氫氧化鈉為轉化劑，對整個合成工藝路線進行了優化研究。改進后的工藝與原工藝相比，由于氫氧化鈉堿性強，且液堿能與甲醇配成苛性醇溶液，與甲酯反應迅速，所需反應溫度低，使2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯在較短時間內反應生成粗品異抗壞血酸鈉，使反應收率提高；反應溫度由65℃降至50℃，反應時間由4.0h減少至2.0h，且甲醇投加比例減少了10%；收率由92.5%提高至96.5%以上，粗品質量高，能源消耗低，且原料液堿價格比碳酸氫鈉低，因此單位產品的生產成本明顯降低，具有明顯經濟效益，只得在生產中推廣使用。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

2-酮基-D-葡萄糖酸（2KG）由鄭州拓洋實業有限公司提供。

氫氧化鈉，工業級，含量≥96.5%，由孟州堿廠

提供。

堿性甲醇，含量≥90%，甲醇∶氫氧化鈉按1∶9的比例配制而成。

LC98Ⅱ型高效液相色譜儀，北京溫分分析儀器技術開發有限公司。

SGW-5自動旋光儀-多波長，上海儀電物理光學儀器有限公司。

PHS-4CT精密酸度計，上海大普儀器有限公司。

DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱，常州華冠儀器制造有限公司。

臥式精密視窗恒溫液浴槽，南京潤鴻實驗設備有限公司。

碘液，濃度為0.1mol/L，實驗室配制。

1.2 分析方法

轉化率：高效液相色譜儀

pH值：酸度計

D-VCNa含量：碘量法

旋光度：旋光法

1.3 操作步驟

將折純140g的2KG和5g濃硫酸加入560mL甲醇溶劑中，于50℃溫度下酯化反應4.0h后，慢速流加折純54gNaOH的堿性甲醇，控制流加時間1.0h，每0.5h取樣檢測反應產物異抗壞血酸鈉含量及反應液的pH值，計算其轉化率，直至轉化率不再發生變化，且pH值不低于8.0止，降溫至10℃，進行固液分離，得粗品異抗壞血酸鈉，將其進行水溶解、脫色再結晶，即得成品異抗壞血酸鈉，按美國F.C.C.V標準檢測其各項技術指標。

2 結果與討論

2.1 工藝條件的確定

異抗壞血酸鈉的轉化率定義為產物異抗壞血酸鈉折純重量除以投入反應物2KG的折純重量；異抗壞血酸鈉的含量用碘量法滴定。以轉化率和含量為指標，考察以下因素的影響。

2.1.1 溶劑甲醇投料量。以投折純1mol2KG計，投加氫氧化鈉為1.05mol，50℃下轉化反應2.0h，通過投加不同量的溶劑甲醇試驗，考察其對轉化率和含量的影響，結果見表1：

表1 甲醇投料量的影響 表2 轉化劑投料量的影響

由表1可以看出，當達到投加比例時，產品質量和轉化率基本達到穩定狀態，比碳酸氫鈉作轉化劑時甲醇投加比例1∶18明顯低，這是因為氫氧化鈉在甲醇中溶解度大于碳酸氫鈉所致，因此用氫氧化鈉作轉化劑不但可以合理地降低甲醇的投加量，而且還有效地節約了成本。

2.1.2 反應轉化劑氫氧化鈉投料量。以投折純1mol2KG計，甲醇投加15mol，保持溫度50℃轉化反應2.0h，通過氫氧化鈉的投加試驗，考察了轉化劑投料比對轉化率和含量的影響，結果見表2。

由表2可以看出，產品的收率隨氫氧化鈉的投料量增加而逐漸升高，但產品的質量并不隨氫氧化鈉的投料量增加而提高，而是有一個較佳值，這是由于過量增加轉化劑會增加粗產品中相對雜質的含量，降低產品質量，綜合考察結果，用氫氧化鈉作轉化劑時投加量為較佳。

2.1.3 反應時間。以甲醇為溶劑，，保持反應溫度50℃，考察反應時間對轉化率和含量的影響，結果見表3：

表3 反應時間的影響 表4 反應溫度的影響

從表3可以看出，在一定時間內適當延長反應時間有利于產品質量和收率的提高，當反應時間達到2.0h時，轉化率和D-VCNa含量基本穩定于96.0%，再延長反應時間對轉化率影響不明顯，甚至隨著反應時間的延長反應產品的質量有所降低。因此，較佳的反應時間為2h。

2.1.4 反應溫度。以甲醇為溶劑，，反應時間為2.0h，考察反應溫度對轉化率和含量的影響，結果見表4。

從表4可以看出，溫度過高或過低，產品的質量和收率都會降低，50℃為最佳反應溫度。

2.2 產品質量驗證

采用上述確定的原料配比和工藝參數，制備成品，結果見表5所示：

表5 質量檢測結果

由表5可以得出，采用新工藝制備的，其質量均能達到美國F.C.C.V標準。

3 結語

以2KG為原料，甲醇作反應物，濃硫酸作催化劑，采用氫氧化鈉作轉化劑，原料投料比為，最佳轉化時間為2.0h，溫度為50℃，這樣可以有效地有更高收率地制備，相對于目前實際生產方法，本工藝反應溫度低，反應時間短，甲醇用量少，不但節約了能源，也提高了經濟效益，具有較好的潛在應用前景。

參考文獻

[1] 張來祥.食品添加劑——異維生素C鈉的應用[J].生物學雜志，1999，4（16）.

[2] 王健祥，顧立新，等.固體超強酸SOj-/SiO-TiO催化合成異維生素c鈉[J].應用化學，2005，22（12）.

[3] 張文華.異抗壞血酸鈉合成生產工藝的改進[J].浙江化工，2004，6（35）.

[4] 顧立新，王元春，王健祥.異維生素c鈉一步法合成工藝研究[J].化學世界，1999，（5）.

[5] 王敬臣，崔鳳霞，任蓓蕾.異維生素C鈉的轉化新方法[J].鄭州大學學報（理學版），2010，1（42）.

作者簡介：李月番（1975—），女，鄭州拓洋實業有限公司技術中心工程師，研究方向：微生物化工合成。

（責任編輯：秦遜玉）endprint

摘要：以異抗壞血酸鈉發酵液的前體物質2-酮基-D-葡萄糖酸（2KG）為原料，甲醇為溶劑，濃硫酸作催化劑，甲酯化反應4.0h后，用氫氧化鈉作轉化劑，經內酯化反應生成異抗壞血酸鈉。結果顯示，選用氫氧化鈉作轉化劑，可以降低反應溫度，縮短時間，有利于提高產品質量和收率。確定了較佳工藝條件：投料摩爾比2KG∶甲醇∶氫氧化鈉=1∶15∶1.05，轉化溫度50℃，轉化時間2.0h。在該條件下，異抗壞血酸鈉的重量收率及含量均達96.0%以上。

關鍵詞：2-酮基-D-葡萄糖酸；異抗壞血酸鈉；轉化反應；氫氧化鈉；快速合成工藝 文獻標識碼：A

中圖分類號：O658 文章編號：1009-2374（2015）01-0031-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0016

異抗壞血酸鈉（）又名赤藻糖酸鈉，是一種很有發展前途的可代謝抗氧劑，其防腐抗氧效果大大超過維生素C，但價格不到其的1/2。對肉制品和海鮮有助色作用，同時也能抑制食品中致癌物質亞硝酸鹽的生成，在醫學上有降血壓、利尿、解毒的作用。目前該產品已廣泛用于肉類、水果、飲料等食品中，還可用于毛紡、電鍍、飼料加工、工業水處理和石油化工等行業。

異抗壞血酸鈉制備是以2-酮基-D-葡萄糖酸、甲醇為原料，濃硫酸作催化劑，甲酯化反應4.0h后，經內酯化用碳酸氫鈉轉化合成粗異維生素C鈉，再經兩道精制得成品；由于碳酸氫鈉堿性較弱，與甲酯反應溫和，所需反應溫度較高，反應時間較長，伴隨的副反應增加，使得轉化收率低，原材料費用高，能源消耗高，設備利用率低，粗品質量較差。針對碳酸氫鈉作轉化劑轉化合成的缺點，筆者以氫氧化鈉為轉化劑，對整個合成工藝路線進行了優化研究。改進后的工藝與原工藝相比，由于氫氧化鈉堿性強，且液堿能與甲醇配成苛性醇溶液，與甲酯反應迅速，所需反應溫度低，使2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯在較短時間內反應生成粗品異抗壞血酸鈉，使反應收率提高；反應溫度由65℃降至50℃，反應時間由4.0h減少至2.0h，且甲醇投加比例減少了10%；收率由92.5%提高至96.5%以上，粗品質量高，能源消耗低，且原料液堿價格比碳酸氫鈉低，因此單位產品的生產成本明顯降低，具有明顯經濟效益，只得在生產中推廣使用。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

2-酮基-D-葡萄糖酸（2KG）由鄭州拓洋實業有限公司提供。

氫氧化鈉，工業級，含量≥96.5%，由孟州堿廠

提供。

堿性甲醇，含量≥90%，甲醇∶氫氧化鈉按1∶9的比例配制而成。

LC98Ⅱ型高效液相色譜儀，北京溫分分析儀器技術開發有限公司。

SGW-5自動旋光儀-多波長，上海儀電物理光學儀器有限公司。

PHS-4CT精密酸度計，上海大普儀器有限公司。

DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱，常州華冠儀器制造有限公司。

臥式精密視窗恒溫液浴槽，南京潤鴻實驗設備有限公司。

碘液，濃度為0.1mol/L，實驗室配制。

1.2 分析方法

轉化率：高效液相色譜儀

pH值：酸度計

D-VCNa含量：碘量法

旋光度：旋光法

1.3 操作步驟

將折純140g的2KG和5g濃硫酸加入560mL甲醇溶劑中，于50℃溫度下酯化反應4.0h后，慢速流加折純54gNaOH的堿性甲醇，控制流加時間1.0h，每0.5h取樣檢測反應產物異抗壞血酸鈉含量及反應液的pH值，計算其轉化率，直至轉化率不再發生變化，且pH值不低于8.0止，降溫至10℃，進行固液分離，得粗品異抗壞血酸鈉，將其進行水溶解、脫色再結晶，即得成品異抗壞血酸鈉，按美國F.C.C.V標準檢測其各項技術指標。

2 結果與討論

2.1 工藝條件的確定

異抗壞血酸鈉的轉化率定義為產物異抗壞血酸鈉折純重量除以投入反應物2KG的折純重量；異抗壞血酸鈉的含量用碘量法滴定。以轉化率和含量為指標，考察以下因素的影響。

2.1.1 溶劑甲醇投料量。以投折純1mol2KG計，投加氫氧化鈉為1.05mol，50℃下轉化反應2.0h，通過投加不同量的溶劑甲醇試驗，考察其對轉化率和含量的影響，結果見表1：

表1 甲醇投料量的影響 表2 轉化劑投料量的影響

由表1可以看出，當達到投加比例時，產品質量和轉化率基本達到穩定狀態，比碳酸氫鈉作轉化劑時甲醇投加比例1∶18明顯低，這是因為氫氧化鈉在甲醇中溶解度大于碳酸氫鈉所致，因此用氫氧化鈉作轉化劑不但可以合理地降低甲醇的投加量，而且還有效地節約了成本。

2.1.2 反應轉化劑氫氧化鈉投料量。以投折純1mol2KG計，甲醇投加15mol，保持溫度50℃轉化反應2.0h，通過氫氧化鈉的投加試驗，考察了轉化劑投料比對轉化率和含量的影響，結果見表2。

由表2可以看出，產品的收率隨氫氧化鈉的投料量增加而逐漸升高，但產品的質量并不隨氫氧化鈉的投料量增加而提高，而是有一個較佳值，這是由于過量增加轉化劑會增加粗產品中相對雜質的含量，降低產品質量，綜合考察結果，用氫氧化鈉作轉化劑時投加量為較佳。

2.1.3 反應時間。以甲醇為溶劑，，保持反應溫度50℃，考察反應時間對轉化率和含量的影響，結果見表3：

表3 反應時間的影響 表4 反應溫度的影響

從表3可以看出，在一定時間內適當延長反應時間有利于產品質量和收率的提高，當反應時間達到2.0h時，轉化率和D-VCNa含量基本穩定于96.0%，再延長反應時間對轉化率影響不明顯，甚至隨著反應時間的延長反應產品的質量有所降低。因此，較佳的反應時間為2h。

2.1.4 反應溫度。以甲醇為溶劑，，反應時間為2.0h，考察反應溫度對轉化率和含量的影響，結果見表4。

從表4可以看出，溫度過高或過低，產品的質量和收率都會降低，50℃為最佳反應溫度。

2.2 產品質量驗證

采用上述確定的原料配比和工藝參數，制備成品，結果見表5所示：

表5 質量檢測結果

由表5可以得出，采用新工藝制備的，其質量均能達到美國F.C.C.V標準。

3 結語

以2KG為原料，甲醇作反應物，濃硫酸作催化劑，采用氫氧化鈉作轉化劑，原料投料比為，最佳轉化時間為2.0h，溫度為50℃，這樣可以有效地有更高收率地制備，相對于目前實際生產方法，本工藝反應溫度低，反應時間短，甲醇用量少，不但節約了能源，也提高了經濟效益，具有較好的潛在應用前景。

參考文獻

[1] 張來祥.食品添加劑——異維生素C鈉的應用[J].生物學雜志，1999，4（16）.

[2] 王健祥，顧立新，等.固體超強酸SOj-/SiO-TiO催化合成異維生素c鈉[J].應用化學，2005，22（12）.

[3] 張文華.異抗壞血酸鈉合成生產工藝的改進[J].浙江化工，2004，6（35）.

[4] 顧立新，王元春，王健祥.異維生素c鈉一步法合成工藝研究[J].化學世界，1999，（5）.

[5] 王敬臣，崔鳳霞，任蓓蕾.異維生素C鈉的轉化新方法[J].鄭州大學學報（理學版），2010，1（42）.

作者簡介：李月番（1975—），女，鄭州拓洋實業有限公司技術中心工程師，研究方向：微生物化工合成。

（責任編輯：秦遜玉）endprint

摘要：以異抗壞血酸鈉發酵液的前體物質2-酮基-D-葡萄糖酸（2KG）為原料，甲醇為溶劑，濃硫酸作催化劑，甲酯化反應4.0h后，用氫氧化鈉作轉化劑，經內酯化反應生成異抗壞血酸鈉。結果顯示，選用氫氧化鈉作轉化劑，可以降低反應溫度，縮短時間，有利于提高產品質量和收率。確定了較佳工藝條件：投料摩爾比2KG∶甲醇∶氫氧化鈉=1∶15∶1.05，轉化溫度50℃，轉化時間2.0h。在該條件下，異抗壞血酸鈉的重量收率及含量均達96.0%以上。

關鍵詞：2-酮基-D-葡萄糖酸；異抗壞血酸鈉；轉化反應；氫氧化鈉；快速合成工藝 文獻標識碼：A

中圖分類號：O658 文章編號：1009-2374（2015）01-0031-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0016

異抗壞血酸鈉（）又名赤藻糖酸鈉，是一種很有發展前途的可代謝抗氧劑，其防腐抗氧效果大大超過維生素C，但價格不到其的1/2。對肉制品和海鮮有助色作用，同時也能抑制食品中致癌物質亞硝酸鹽的生成，在醫學上有降血壓、利尿、解毒的作用。目前該產品已廣泛用于肉類、水果、飲料等食品中，還可用于毛紡、電鍍、飼料加工、工業水處理和石油化工等行業。

異抗壞血酸鈉制備是以2-酮基-D-葡萄糖酸、甲醇為原料，濃硫酸作催化劑，甲酯化反應4.0h后，經內酯化用碳酸氫鈉轉化合成粗異維生素C鈉，再經兩道精制得成品；由于碳酸氫鈉堿性較弱，與甲酯反應溫和，所需反應溫度較高，反應時間較長，伴隨的副反應增加，使得轉化收率低，原材料費用高，能源消耗高，設備利用率低，粗品質量較差。針對碳酸氫鈉作轉化劑轉化合成的缺點，筆者以氫氧化鈉為轉化劑，對整個合成工藝路線進行了優化研究。改進后的工藝與原工藝相比，由于氫氧化鈉堿性強，且液堿能與甲醇配成苛性醇溶液，與甲酯反應迅速，所需反應溫度低，使2-酮基-D-葡萄糖酸甲酯在較短時間內反應生成粗品異抗壞血酸鈉，使反應收率提高；反應溫度由65℃降至50℃，反應時間由4.0h減少至2.0h，且甲醇投加比例減少了10%；收率由92.5%提高至96.5%以上，粗品質量高，能源消耗低，且原料液堿價格比碳酸氫鈉低，因此單位產品的生產成本明顯降低，具有明顯經濟效益，只得在生產中推廣使用。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

2-酮基-D-葡萄糖酸（2KG）由鄭州拓洋實業有限公司提供。

氫氧化鈉，工業級，含量≥96.5%，由孟州堿廠

提供。

堿性甲醇，含量≥90%，甲醇∶氫氧化鈉按1∶9的比例配制而成。

LC98Ⅱ型高效液相色譜儀，北京溫分分析儀器技術開發有限公司。

SGW-5自動旋光儀-多波長，上海儀電物理光學儀器有限公司。

PHS-4CT精密酸度計，上海大普儀器有限公司。

DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱，常州華冠儀器制造有限公司。

臥式精密視窗恒溫液浴槽，南京潤鴻實驗設備有限公司。

碘液，濃度為0.1mol/L，實驗室配制。

1.2 分析方法

轉化率：高效液相色譜儀

pH值：酸度計

D-VCNa含量：碘量法

旋光度：旋光法

1.3 操作步驟

將折純140g的2KG和5g濃硫酸加入560mL甲醇溶劑中，于50℃溫度下酯化反應4.0h后，慢速流加折純54gNaOH的堿性甲醇，控制流加時間1.0h，每0.5h取樣檢測反應產物異抗壞血酸鈉含量及反應液的pH值，計算其轉化率，直至轉化率不再發生變化，且pH值不低于8.0止，降溫至10℃，進行固液分離，得粗品異抗壞血酸鈉，將其進行水溶解、脫色再結晶，即得成品異抗壞血酸鈉，按美國F.C.C.V標準檢測其各項技術指標。

2 結果與討論

2.1 工藝條件的確定

異抗壞血酸鈉的轉化率定義為產物異抗壞血酸鈉折純重量除以投入反應物2KG的折純重量；異抗壞血酸鈉的含量用碘量法滴定。以轉化率和含量為指標，考察以下因素的影響。

2.1.1 溶劑甲醇投料量。以投折純1mol2KG計，投加氫氧化鈉為1.05mol，50℃下轉化反應2.0h，通過投加不同量的溶劑甲醇試驗，考察其對轉化率和含量的影響，結果見表1：

表1 甲醇投料量的影響 表2 轉化劑投料量的影響

由表1可以看出，當達到投加比例時，產品質量和轉化率基本達到穩定狀態，比碳酸氫鈉作轉化劑時甲醇投加比例1∶18明顯低，這是因為氫氧化鈉在甲醇中溶解度大于碳酸氫鈉所致，因此用氫氧化鈉作轉化劑不但可以合理地降低甲醇的投加量，而且還有效地節約了成本。

2.1.2 反應轉化劑氫氧化鈉投料量。以投折純1mol2KG計，甲醇投加15mol，保持溫度50℃轉化反應2.0h，通過氫氧化鈉的投加試驗，考察了轉化劑投料比對轉化率和含量的影響，結果見表2。

由表2可以看出，產品的收率隨氫氧化鈉的投料量增加而逐漸升高，但產品的質量并不隨氫氧化鈉的投料量增加而提高，而是有一個較佳值，這是由于過量增加轉化劑會增加粗產品中相對雜質的含量，降低產品質量，綜合考察結果，用氫氧化鈉作轉化劑時投加量為較佳。

2.1.3 反應時間。以甲醇為溶劑，，保持反應溫度50℃，考察反應時間對轉化率和含量的影響，結果見表3：

表3 反應時間的影響 表4 反應溫度的影響

從表3可以看出，在一定時間內適當延長反應時間有利于產品質量和收率的提高，當反應時間達到2.0h時，轉化率和D-VCNa含量基本穩定于96.0%，再延長反應時間對轉化率影響不明顯，甚至隨著反應時間的延長反應產品的質量有所降低。因此，較佳的反應時間為2h。

2.1.4 反應溫度。以甲醇為溶劑，，反應時間為2.0h，考察反應溫度對轉化率和含量的影響，結果見表4。

從表4可以看出，溫度過高或過低，產品的質量和收率都會降低，50℃為最佳反應溫度。

2.2 產品質量驗證

采用上述確定的原料配比和工藝參數，制備成品，結果見表5所示：

表5 質量檢測結果

由表5可以得出，采用新工藝制備的，其質量均能達到美國F.C.C.V標準。

3 結語

以2KG為原料，甲醇作反應物，濃硫酸作催化劑，采用氫氧化鈉作轉化劑，原料投料比為，最佳轉化時間為2.0h，溫度為50℃，這樣可以有效地有更高收率地制備，相對于目前實際生產方法，本工藝反應溫度低，反應時間短，甲醇用量少，不但節約了能源，也提高了經濟效益，具有較好的潛在應用前景。

參考文獻

[1] 張來祥.食品添加劑——異維生素C鈉的應用[J].生物學雜志，1999，4（16）.

[2] 王健祥，顧立新，等.固體超強酸SOj-/SiO-TiO催化合成異維生素c鈉[J].應用化學，2005，22（12）.

[3] 張文華.異抗壞血酸鈉合成生產工藝的改進[J].浙江化工，2004，6（35）.

[4] 顧立新，王元春，王健祥.異維生素c鈉一步法合成工藝研究[J].化學世界，1999，（5）.

[5] 王敬臣，崔鳳霞，任蓓蕾.異維生素C鈉的轉化新方法[J].鄭州大學學報（理學版），2010，1（42）.

作者簡介：李月番（1975—），女，鄭州拓洋實業有限公司技術中心工程師，研究方向：微生物化工合成。

（責任編輯：秦遜玉）endprint