葡萄糖氧化制葡萄糖酸的催化剂结构敏感性研究进展（英文）

葡萄糖酸及其衍生物已广泛应用于食品和医药加工生产工业,学术界和工业界对葡萄糖酸的绿色合成非常关注.目前,在工业上采用葡萄糖发酵法来制备葡萄糖酸.尽管经过多年的研究和技术改进,该工艺仍然存在很多问题,诸如废水处理能耗高、酶分离程序复杂等技术难题.因此,开发适应时代发展的高环保和低污染等要求的新工艺方法迫在眉睫.近年来,非均相催化剂已成功应用于催化氧化反应.在葡萄糖催化氧化制葡萄糖酸工艺中, Au,Pt,Pd固载催化剂因展现出优异的性能而被广泛的研究报道.由Au,Pt,Pd等贵金属的双金属催化剂也展现出了更高的活性,因此采用非贵金属作为第二种金属也可降低催化剂成本.在过去十几年中,研究人员致力于探索合成方法/条件、催化剂结构、反应条件等因素对催化剂性能的影响规律,并归纳出葡萄糖氧化得到葡萄糖酸的反应机理,最终寻找到进一步提高催化剂活性和葡萄糖酸的选择性、以及延长催化剂生命周期的科学方法.在诸多研究成果报道中,催化剂粒径普遍被认为是影响葡萄糖氧化反应速率的最主要因素之一.改变合成方法和条件可调控催化剂粒径,如合成方法、配位体种类、合成条件等.本文详细讨论了影响催化剂理化性能的几个因素:(1)在葡萄糖氧化为葡萄糖酸反应过程中,碱性添加剂可以调节反应溶液的pH值,进而调控催化剂性能.但是碱的添加不但造成反应设备的腐蚀,也容易导致催化剂失活,提高了催化剂再生成本.因此,开发出在酸性条件中仍然能展现出高性能的催化剂非常有必要.(2)由于氧气在反应溶液中溶解度较低,限制了产物的收率的提高,因此采用过氧化氢很有可能替代氧气用于葡萄糖氧化过程.(3)减少活性位在催化剂表面的密度,并提高金属活性位在催化剂表面的分散度,可以有效的缓解因催化剂活性位中毒、颗粒烧结、金属浸出、有机物吸附等诸多原因造成的催化剂失活现象.因此进一步研究催化剂合成方法来获得高分散的金属催化剂是非常有必要的.(4)在添加碱和不添加碱的条件下葡萄糖氧化制葡萄糖酸反应的机制是不同的,所以深入研究反应动力学和反应机理,对于催化工艺的开发都具有重大意义.(5)工艺操作条件对葡萄糖酸产率具有显著影响,葡萄糖氧化包含了众多连续-平行反应,生成众多副主产物,因此要弄清楚反应条件对葡萄糖酸产率的影响机制,需要系统和全面的研究.(6)贵金属储量低和价格高等因素进一步限制了提高该工艺方法的经济收益,因此,开发出非贵金属基催化氧化葡萄糖氧化的工艺方法是潜在的重要研究目标和方向.总之,本综述总结了最近5年来非均相催化剂在葡萄糖氧化制葡萄糖酸反应中最新进展,主要讨论了金、铂和钯基的单金属和双金属催化剂性能,同时辅以其他金属催化剂,提出了葡萄糖氧化制葡萄糖酸绿色合成方法的未来机遇和挑战,以期为设计出有效的非均相催化剂,用于催化氧化生物质及其衍生物的反应中.     

秸秆稀酸水解液的气相色谱／质谱法研究

在秸秆两步稀酸水解工艺中,用气相色谱/质谱(GC/MS)法对其水解液中的单糖成分进行测定,采用2%硼氢化钠的氨溶液将稀酸水解液中的单糖还原成糖醇,然后在甲基咪唑催化剂的作用下和乙酸酐在水相中直接反应生成乙酰化的糖醇,用二氯甲烷萃取后进行GC/MS测定.研究结果表明:秸秆稀酸水解液中有五种单糖,主要是木糖和葡萄糖,其次是阿拉伯糖、半乳糖和少量的甘露糖;利用此方法测定了一批秸秆稀酸水解液,得到了该秸秆稀酸水解过程的最佳的反应时间.该方法可快速、准确测定秸秆稀酸水解液中单糖的浓度,为水解工艺的研究提供一种有效的分析方法.     

Cu催化羟基自由基氧化断裂纤维二糖分子糖苷键反应及其在纤维素低温解聚中的应用（英文）

纤维素是葡萄糖通过β-1,4-糖苷键链接而成的高聚物,在木质纤维素中含量最高,结构稳定,较难水解.糖苷键的解聚主要有三种方式:酶水解、酸水解以及碱降解.酶解的优点是反应条件温和、副产物少,但存在成本高、活性低等缺点,限制了其大规模的工业化生产.碱水解纤维素的同时伴随着葡萄糖的peeling-off反应得到异变糖酸,需要消耗大量的碱,并且强碱也存在腐蚀性强和回收难等问题.酸水解是目前工业上常用的纤维素水解方法,在保持较高葡萄糖选择性的同时,通过对反应条件的控制(提高反应温度和酸浓度)来提高纤维素的水解效率,但是硫酸对设备的腐蚀性强,也难以回收,不符合绿色化学的发展要求.固体酸是近年来研究较多的纤维素水解催化剂.固体酸虽然腐蚀性弱、易回收,但是其活性低,水热稳定性较差,目前还不具备大规模生产的条件.本文发展了一种羟基自由基活化断裂糖苷键的方法,利用羟基自由基的高活性在低温下实现糖苷键的选择性断裂,同时羟基自由基与糖苷键作用后转化为无毒无害的水和氧气,将不会对环境造成污染.我们首先以纤维二糖作为纤维素的模型分子,通过羟基自由基能够优先与糖苷键反应得到葡萄糖和葡萄糖酸的实验证实所提出的方法的可行性.实验表明,来自H_2O_2的·OH自由基能够在铜基催化剂作用下选择性氧化断裂其糖苷键,生成葡萄糖和葡萄糖酸.比如:采用均相Cu SO_4体系,纤维二糖转化率约为20%时,葡萄糖和葡萄糖酸的选择性分别为28.5%和32.3%.采用多相CuO/SiO_2(4 wt%CuO)体系,纤维二糖转化率约为20%时,葡萄糖和葡萄糖酸的选择性约分别为23.3%和25.7%,并且该催化剂具有良好的循环使用性能.与·OH类似,CuSO_4催化过硫酸钾生成的·SO_4~?自由基也能够有效转化纤维二糖,在纤维二糖转化率为20%时,葡萄糖和葡萄糖酸的选择性分别为36.6%和39.9%.利用这种·OH和·SO_4~?自由基氧化的方法,也能够在较低温度下(333 K)解聚纤维素中的糖苷键.我们发展了H_2O_2浸渍预处理纤维浸渍预处理纤维素的方法,通过部分破坏纤维素糖苷键,提高了纤维素的水解活性.比如:处理后的纤维素在413 K条件下反应12 h,纤维素转化率和葡萄糖选择性分别达到约36.1%和42.5%.XRD结果表明,处理后的纤维素的晶体结构未发生明显的变化.FT-IR表征结果显示处理后的纤维素表面生成了大量的羧酸基团.     

Cu催化羟基自由基氧化断裂纤维二糖分子糖苷键反应及其在纤维素低温解聚中的应用

纤维素是葡萄糖通过β-1,4-糖苷键链接而成的高聚物,在木质纤维素中含量最高,结构稳定,较难水解.糖苷键的解聚主要有三种方式:酶水解、酸水解以及碱降解.酶解的优点是反应条件温和、副产物少,但存在成本高、活性低等缺点,限制了其大规模的工业化生产.碱水解纤维素的同时伴随着葡萄糖的peeling-off反应得到异变糖酸,需要消耗大量的碱,并且强碱也存在腐蚀性强和回收难等问题.酸水解是目前工业上常用的纤维素水解方法,在保持较高葡萄糖选择性的同时,通过对反应条件的控制(提高反应温度和酸浓度)来提高纤维素的水解效率,但是硫酸对设备的腐蚀性强,也难以回收,不符合绿色化学的发展要求.固体酸是近年来研究较多的纤维素水解催化剂.固体酸虽然腐蚀性弱、易回收,但是其活性低,水热稳定性较差,目前还不具备大规模生产的条件.本文发展了一种羟基自由基活化断裂糖苷键的方法,利用羟基自由基的高活性在低温下实现糖苷键的选择性断裂,同时羟基自由基与糖苷键作用后转化为无毒无害的水和氧气,将不会对环境造成污染.我们首先以纤维二糖作为纤维素的模型分子,通过羟基自由基能够优先与糖苷键反应得到葡萄糖和葡萄糖酸的实验证实所提出的方法的可行性.实验表明,来自H2O2的·OH自由基能够在铜基催化剂作用下选择性氧化断裂其糖苷键,生成葡萄糖和葡萄糖酸.比如:采用均相CuSO4体系,纤维二糖转化率约为20%时,葡萄糖和葡萄糖酸的选择性分别为28.5%和32.3%.采用多相CuO/SiO2(4 wt%CuO)体系,纤维二糖转化率约为20%时,葡萄糖和葡萄糖酸的选择性约分别为23.3%和25.7%,并且该催化剂具有良好的循环使用性能.与·OH类似,CuSO4催化过硫酸钾生成的·SO4-自由基也能够有效转化纤维二糖,在纤维二糖转化率为20%时,葡萄糖和葡萄糖酸的选择性分别为36.6%和39.9%.利用这种·OH和·SO4-自由基氧化的方法,也能够在较低温度下(333 K)解聚纤维素中的糖苷键.我们发展了H2O2浸渍预处理纤维浸渍预处理纤维素的方法,通过部分破坏纤维素糖苷键,提高了纤维素的水解活性.比如:处理后的纤维素在413 K条件下反应12 h,纤维素转化率和葡萄糖选择性分别达到约36.1%和42.5%.XRD结果表明,处理后的纤维素的晶体结构未发生明显的变化.FT-IR表征结果显示处理后的纤维素表面生成了大量的羧酸基团.     

氧氯化锆湿法生产工艺及其废渣处理研究进展

介绍了我国氧氯化锆的生产概况,对氧氯化锆湿法生产工艺特别是目前我国大多数企业所采用的"一酸一碱法"生产工艺及其废渣处理研究进展进行了评述.指出当前我国氧氯化锆生产技术相对落后,能耗、污染较大,国内氧氯化锆生产企业要想取得更大的发展,必须不断的进行工艺改进和技术革新,尤其是要解决好锆硅渣的处理问题.     

双功能[Sn,Al]-Beta分子筛一步催化葡萄糖生成5-羟甲基糠醛

以部分脱铝的Beta分子筛为母体,采用同晶置换法将Sn植入骨架制备双功能[Sn,Al]-Beta分子筛,并应用于葡萄糖一步催化生成5-羟甲基糠醛(5-HMF)反应中.样品中Sn与Al的含量通过酸洗的浓度和酸洗的时间以及SnCl4处理的时间来控制.由于骨架中有与Al相关为B酸位,和Sn相关的L酸位,[Sn,Al]-Beta可作为一种双功能的固体酸催化剂.优化了[Sn,Al]-Beta催化葡萄糖一步催化生成5-HMF的反应参数,在最优Sn/Al比条件下,葡萄糖转化率为60.0%,5-HMF选择性为62.1%.     

GOD氧化葡萄糖酸的离子交换分离工艺研究

本文研究以阴离子交换树脂D293分离GOD氧化葡萄糖酸的工艺条件。实验结果指出,D293树脂静态分离葡萄糖酸的交换平衡时间及容量分别为85min和1.32 mmol/mL;批式动态交换0.5 mol/L葡萄糖酸溶液平衡时间和交换容量分别为35min和1.4mmol/mL树脂;在4BV/h下柱式动态交换葡萄糖酸的容量为1.56mmol/mL树脂。在2BV/h下用2.6BV的2mol/L NaOH即可完全洗脱葡萄糖酸。洗脱液经真空浓缩、结晶,获得葡萄糖酸钠晶体,其总平均收得率为89.2%,纯度大于99%。     

双功能[Sn,Al]-Beta分子筛一步催化葡萄糖生成5-羟甲基糠醛（英文）

以部分脱铝的Beta分子筛为母体,采用同晶置换法将Sn植入骨架制备双功能[Sn,Al]-Beta分子筛,并应用于葡萄糖一步催化生成5-羟甲基糠醛(5-HMF)反应中.样品中Sn与Al的含量通过酸洗的浓度和酸洗的时间以及SnC l4处理的时间来控制.由于骨架中有与Al相关为B酸位,和Sn相关的L酸位,[Sn,Al]-Beta可作为一种双功能的固体酸催化剂.优化了[Sn,Al]-Beta催化葡萄糖一步催化生成5-HMF的反应参数,在最优Sn/Al比条件下,葡萄糖转化率为60.0%,5-HMF选择性为62.1%.     

β分子筛的改性研究进展

近年来，随着人们环保和节能意识的增强，一些强无机质子酸催化剂由于腐蚀设备、难以分离、回收再生工艺复杂和污染环境等缺点而逐渐被各种固体酸催化剂所取代．这是由于固体酸催化剂具有容易分离、可回收再生及对环境无污染等优点，被认为是一种“绿色”催化剂。β分子筛作为固体酸催化剂中极为重要的一员，也越来越为人们所熟知和使用。     

基于磁性纳米粒子的葡萄糖生物传感器

葡萄糖是生物体的重要代谢产物,其浓度的检测对糖尿病人极为重要.葡萄糖氧化酶因其价格低廉、稳定性好和实用性强而成为一种理想的酶.它含有素黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氧化还原中心,能催化电子从葡萄糖转移至葡萄糖酸内酯,已经被广泛应用于监测糖尿病的葡萄糖水平.     

Effect of calcium supplements on osteoporosis by using nuclear analytical techniques

Neutron activation analysis (NAA) and dual energy X-ray absorptiometry (DEXA) have been used to study the effects of different calcium supplements on osteoporosis, including calcium carbonate, calcium threonate, calcium gluconate, calcium lactate, calcium acetate and a traditional Chinese medicine. Animal test results showed that calcium carbonate, calcium gluconate, calcium acetate and the Chinese medicine notably increased osteoporotic rat's femoral bone mineral density (BMD). Also, calcium carbonate, calcium acetate and the Chinese medicine significantly increased osteoporotic rat's vertebral BMD. But calcium L-threonate and calcium lactate had no such effects. Calcium gluconate, calcium acetate and the Chinese medicine improved the bone mechanical intensity of osteoporotic rats. The results of NAA showed that the loss of elements in spongy bones was more seriously than that in compact bone and was difficult to be improved. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

天然海水中绿色碳钢缓蚀剂的研究

根据分子设计和官能团剪裁方法,结合有机缓蚀剂分子在金属表面和氧化膜表面的配位理论,选择葡萄酸钙,葡萄糖酸锌,硫酸锌,蒜素,丙烯酸聚合物,椰子油基烷醇酰胺,APG,OCTA,多聚磷酸钠等多种缓蚀剂成分,利用极化曲线法和重量法研究了上述缓蚀剂复配后对海水中碳钢的缓蚀作用,并由正交实验对筛选出的葡萄酸钙,硫酸锌和OCTA研究确定其以及相互之间的最佳复配比和协同效应,然后通过分段实验法再研究其最佳配方的后效能性,从而得到一种可生物降解的无磷高效绿色缓蚀剂.     

Effect of Calcium Compound Type and Dosage on the Properties of Acid Rennet Goat’s Milk Gels

The aim of this study was to determine the effect of adding calcium compounds to processed goat’s milk, and on the properties of acid rennet goat’s milk gels, which are a middle product obtained in the manufacture of acid rennet cheese. The properties of the gels directly affect the quality of acid rennet cheeses. The analysis of raw goat’s milk was carried out, then acid rennet gels were produced with the addition of six different calcium compounds (chloride, citrate, bisglycinate, gluconate, lactate, and carbonate). The dynamics of milk fermentation were performed by monitoring the pH value of milk during acidification. The pH, syneresis, color, and texture profile were determined in the formulated acid rennet gels. An organoleptic evaluation was also performed. The study demonstrated that, not only calcium chloride, but also calcium citrate, gluconate, lactate, bisglycinate, and calcium carbonate could be used in the production of goat’s milk acid rennet gels, or the middle product in the manufacture of acid rennet curd cheese from goat’s milk. Notably, the addition of citrate, bisglycinate, and calcium carbonate in doses of 20 mg Ca 100 g⁻¹ most effectively reduced syneresis compared to the control sample by 4.76% (citrate), 7.85% (bisglycinate), and 10.28% (carbonate). The hardness of the control gels ranged from 2.35 N to 2.99 N. The addition of chloride, citrate, gluconate, lactate, and calcium carbonate to the milk improved the acid rennet gel’s hardness. The addition of 20 mg Ca 100 g⁻¹ as gluconate increased the hardness the most (3.61 N). When increasing the calcium dosage in the form of all compounds, there was a tendency to increase the gel’s springiness. The addition of chloride, citrate, and bisglycinate to milk did not result in a darkening of the gel’s color. The addition of calcium compounds mostly reduced the intensity of goatish taste and odor. Calcium gluconate, in particular, reduced the goatish taste the most, a taste which is not always acceptable by the consumers.     

Study of the surface composition of mechanically activated of calcium gluconate by X-ray photoelectron spectroscopy using selective chemical reactions

X-Ray photoelectron spectroscopy hyphenated with selective chemical reactions is used to study the chemical composition of the surface of initial and mechanically activated powdered calcium gluconate as a medicinal preparation and a pure chemical reagent. Specific features of selective chemical reactions between calcium gluconate and hydrazine and trifluoroacetic anhydride are studied. The low yield of reactions of the medicinal preparation is due to the additives present in its composition, which reduce the steric accessibility of the analyzed groups to the labeling reagent. It is shown that the mechanical activation of the medicinal preparation is accompanied by its slight thermal destruction.     

Electrodialytic purification of calcium gluconate

Possibility of using the electrodialytic method for purification of calcium gluconate to remove sodium bromide was examined. The electrodialysis conditions were optimized.     

The Effect of Gluconate and EDTA on Thorium Solubility Under Simulated Cement Porewater Conditions

α-Hydroxy carboxylate ligands like gluconate or polyaminocarboxylate ligands such as ethylenediaminetetraacetate (EDTA) are frequently used in decontamination procedures at nuclear power plants. The presence of these organic substances among nuclear wastes could enhance the solubility of actinides by forming soluble complexes. Thermodynamic data on the stability of gluconate and EDTA with actinides are essential to predict their increase in mobility, especially in high pH systems characteristic of cement environments of a nuclear waste repository. In this work, the solubility of thorium oxyhydroxide in the presence of gluconate and EDTA has been studied. The results highlight the key role of these organics in increasing the solubility of thorium at pH_c = 12. The presence of calcium at concentrations below 10^?2 mol·dm^?3 (characteristic of cement porewaters corresponding to cement compositions at the second degradation stage) does not seem to affect significantly the thorium solubility under the studied conditions.     

The New-generation of Green Surfactant （Alkylpolyglucoside） as an Inhibitor to the Corrosion of 907 Steel in Seawater

Weight-loss trials and potentiodynamic polarization curves have been used to study the inhibitive properties of alkylpolyglucoside (APG) towards the 907 steel in seawater. The inhibition was different, if the length of alkyl chain APG was different. As the result, calcium gluconate, zinc sulfate and APG can protect 907 steel from being corrupted in static seawater. The compound corrosion inhibitor was found to control both the anodic process and the cathodic process.     

流动注射双合并带铬黑T-Ca(Ⅱ)络合消光光度法监测葡萄糖酸亚铁合成

开发了一种基于流动注射双合并带铬黑T(EBT)-Ca(Ⅱ)络合消光光度法在线监测葡萄糖酸亚铁(Fe-Gla)合成的FIA系统,依据葡萄糖酸钙(Ca-Gla)、Fe(Ⅱ)型树脂为原料合成Fe-Gla的离子交换反应式(Ca(Ⅱ)+RFe■RCa+Fe(Ⅱ)),通过检测合成过程中的Ca(Ⅱ),实现了对Fe(Ⅱ)型树脂柱运行状态及产品中Fe-Gla含量的自动在线监测。对该系统的相关影响因素进行了优化:检测波长为660 nm、EBT浓度为280 mg/L、载流为NH3·H2O/NH4Cl(pH 12.4)的混合液。本方法测定Ca(Ⅱ)的线性范围为0~640 mg/L,对合成过程进行监测时,896 mg/L Fe(Ⅱ)、64 mmol/L H+对监测结果无影响。本方法实现了产品生产实时自动化监测分析,具有人为误差小、精度高(RSD≤0.53%,n=11)、分析速度快、试剂/试样用量少等特点。     

Sorbitol and gluconic acid production using permeabilized Zymomonas mobilis cells confined by hollow-fiber membranes

Immobilization of Zymomonas mobilis by different methods was investigated. Experiments were performed order to choose the most appropriate support for the immobilization of the cells. The most advantageous option was to use permeabilized cells in the bore of microporous hollow fibers. Whereas the reaction rate was about 33 g of gluconate/ (g of protein·h) using hollow fibers, which is comparable to that observed by using free cells, the calcium alginate immobilized cells presented a reaction rate of 4 g of gluconate/ (g of protein·h). These results can be explained by the mass transfer resistance effect, which, indeed, was much lower in the case of hollow-fiber membranes than in the alginate gel beads. A loss of enzymatic activity during the reaction was observed in all experiments, which was attributed to the lactone produced as an intermediate of the reaction.     

A new method for the isolation and estimation of Furan-2,5-dicarboxylic acid in human urine

Summary A new, concise and efficient method of isolation and estimation of F. D. A. avoiding heating with acids, has been devised.Inositol and calcium gluconate when added to urine and subjected to the old method of isolation of F. D. A. result in no increase in the amount of F. D. A. This indicates that the increase in the output of this acid obtained before⁴ was a process within the body itself.Metabolic experiments with inositol and calcium gluconate adopting the new method gave a 3–4 fold increase in the F. D. A. output confirming that this increase is anin vivo process.

---

Zusammenfassung Eine neue, genaue Methode zur Isolierung und Bestimmung von Furandicarbonsäure (F. D. C.) ohne Erhitzen des angesäuerten Untersuchungs-materials wurde ausgearbeitet. Werden Inosit und Calciumgluconat dem Harn vor Aufarbeitung nach der alten Methode zugesetzt, so führt dies zu keiner Erhöhung der F. D. C.-Menge. Die früher beobachtete Vermehrung der F. D. C.-Menge ist also die Folge von Vorgängen innerhalb des Organismus. Stoffwechselexperimente mit Inosit und Calciumgluconat mit der neuen Methode zeigen eine drei bis vierfach gesteigerte F. D. C.-Ausscheidung und bestätigen damit deren vermehrte Bildung in vivo.

---

Résumé On a imaginé une nouvelle méthode rapide et efficace pour isoler et doser le F. D. A. en évitant le chauffage avec les acides. L'inositol et le gluconate de calcium, ajoutés à l'urine et soumis à la vieille méthode d'isolement du F. D. A. ne produisent pas de surcharge sur la quantité de F. D. A. Ce fait indique que l'augmentation du rendement de cet acide, obtenue auparavant, était un processus dans le corps humain lui-même.Des expériences sur le métabolisme avec l'inositol et le gluconate de calcium, en adoptant la nouvelle méthode, ont donné une augmentation de trois à quatre fois le rendement en F. D. A., ce qui confirme que cette augmentation se produitin vivo.