山梨醇的主要应用及生产工艺分析

１ 山梨醇的应用 山 梨 醇 的 应 用 范 围 非 常 广 泛 ， 它 是 医 药 、化 工 、轻 工 、食 品 等 行 业工业生产的一种重要的原料。 １．１ 医 药 行 业［２］ １．１．１ 直接药用 山梨醇具有利尿脱水的特性， 能降低颅内压， 防止水肿， 既可 作 为 药 物 直 接 使 用 ， 用 于 脑 水 肿 、青 光 眼 ， 也 用 于 心 肾 功 能 正 常 的 水 肿 少 尿 ， 口 服 可 作 缓 泻 剂 或 糖 尿 病 患 者 的 蔗 糖 代 用 品 。目 前 ， 临 床 制 剂 主 要 有 山 梨 醇 注 射 剂 、山 梨 醇 铁 注 射 剂 、复 方 氨 基 酸 注 射 液 等 。 １．１．２ 山梨醇作为药用辅料 山梨醇能与多种辅助形剂相配 （ 但禁与氧化剂相配） ， 是广泛 用 于 药 物 的 固 体 分 散 剂 、填 充 剂 、稀 释 剂 、胶 囊 的 增 塑 剂 、甜 味 剂 等 的辅料， 并且不同用途的用量是不同的。 １． ２ 化 工 、轻 工 行 业 日 化 、轻 工 行 业 中 山 梨 醇 主 要 用 作 柔 软 剂 、湿 度 调 节 剂 和 润 滑 剂 等 ， 广 泛 用 于 牙 膏 、嗽 口 液 、香 水 、防 臭 膏 等 的 配 方 。 目前， 个人护理用品是山梨醇最大的消费市场。山梨醇的主要 功 能 就 是 作 润 湿 剂 。山 梨 醇 在 牙 膏 中 起 到 保 湿 、增 塑 的 作 用 ， 作 粘 性 挤 压 载 体 ［２］， 可 以 防 止 牙 膏 开 口 后 因 微 生 物 的 发 酵 引 起 的 牙 膏 变 质 ， 它 可 以 和 氟 化 物 一 起 用 。 山 梨 醇 还 赋 予 口 腔 护 理 产 品 以 凉 爽 、清 香 的味道。山梨醇在化妆品中可作保湿剂和胶体基料， 因为它具有超 强 的 保 湿 性 能 。山 梨 醇 作 为 一 种 胶 质 ， 当 其 喷 洒 在 皮 肤 上 时 ， 它 会 使 皮肤形成一种光滑而干燥的触摸的感觉， 而其他多元醇只会形成一 种似乎与皮肤相分离的潮湿的感觉。 另外， 纺织工业上山梨醇的加入有助于织物的印染。山梨醇用 于造纸行业可使纸质更光滑， 印刷更清晰； 添加了山梨醇的包装纸 会 更 具 弹 性 ， 更 经 久 耐 用 ［５］。 １．３ 食品行业 山梨醇的第二大消费市场是食品和糖果的生产。在食品中用 的山梨醇大部分是用结晶山梨醇。山梨醇在食品工业中功能性主要 包 括 它 的 高 粘 性 （ 促 使 食 品 增 浓 与 定 型 ）、吸 湿 性 （ 使 食 品 有 润 滑 性 和 柔 软 性 ）、甜 味 或 凉 爽 的 味 觉 、多 价 螫 合 剂 本 领 ， 结 晶 改 性 剂 能 力 （ 延 迟 结 晶 ）和 膨 粘 性 能 ［２］。总 之 ， 山 梨 醇 可 使 食 品 在 整 个 保 质 期 内 ， 各 种 品 质 都 保 持 完 全 的 不 变 。山 梨 醇 是 一 种 半 天 然 、营 养 型 甜 味 剂 ， 山 梨 醇 甜 度 只 有 蔗 糖 （ 食 糖 ） 的 ６０ ％ ， 其 发 热 量 也 比 食 糖 降 低 了 １ ／ ３ （ 每 克 食糖的发热量为 ４ 卡， 而每克山梨醇的发热量仅为 ２．６ 卡）。 结晶山梨醇在食品和糖果生产中的应用主要是用作低糖胶食 品和薄荷糖的甜味剂。山梨醇在软糖中的延迟结晶作用和粒化性， 既可使软糖保持湿润状态， 又可改善软糖的咀嚼品质和延长贮存 期 。通 常 山 梨 醇 都 与 果 糖 结 合 起 来 使 用 。现 在 流 行 的 “无 糖 ”（不 含 蔗 糖）口香糖和薄荷糖， 它的甜味剂是糖醇（山梨醇、甘露糖醇或木糖醇）。 山梨醇是一种非生龋性物质， 可广泛用于糖尿病人专用的无糖
山 梨 醇 即 Ｄ－ 山 梨 醇 ， 全 名 山 梨 糖 醇 ， 又 名 葡 萄 糖 醇 、蔷 薇 醇 、 清 凉 茶 醇 、六 羟 基 醇 等 ， 化 学 名 称 为 １ ， ２ ， ３ ， ４ ， ５ ， ６ － 己 六 醇 ［１］。 分 子 式 为 ， 分 子 量 １８２ ．１ ， 相 对 密 度 １ ．４８ （ ２０ ／ ４ ℃） 熔 点 ９６ － ９７ ℃ ， 甜 度 是 蔗 糖 的 ６０ ％ ， 溶 于 水 ， 微 溶 于 甲 醇 、乙 醇 和 乙 酸 等 。有 很 大 的 吸 湿 性 ， 在溶液中易结晶析出， 能鳌合各种金属离子。化学性质稳定， 不与 酸 、碱 作 用 ， 不 易 受 空 气 氧 化 ， 也 不 易 产 生 美 拉 德 反 应 。
度为 ４０℃， 通电量为理论电量的 １．２ 倍时， 总糖的转化率大于 ９５％［６］。
力 。在 现 行 的 技 术 基 础 上 ， 通 过 不 断 革 新 生 产 工 艺 ， 以 寻 求 产 量 和 质
２．３ 发酵法
量 的 最 优 结 合 ， 是 目 前 我 们 肩 负 的 主 要 任 务 。此 外 ， 对 于 新 领 域 的 开
Ｒｅｈｒ 等 以 ６００ ｇ ／ Ｌ 的 葡 萄 糖 和 果 糖 的 混 和 物 水 溶 液 用 运 动 发 酵 单 ［３］ 刘 亚 瑞 山 梨 醇 的 应 用 及 市 场 ［Ｊ］． 医 药 化 工 ２００６ ， １０
胞 菌 ＡＴＣＣ ２９１９１ 和 十 六 烷 基 三 甲 基 溴 化 胺 （ＣＴＡＢ）为 渗 透 剂 生 产 山 ［４］ 刘 矗 ， 高 群 玉 ， 蔡 丽 明 山 梨 醇 制 备 、功 能 及 其 在 食 品 工 业 中 的
山梨醇作为润湿剂和增稠剂， 还可用于其它食品的生产中（如椰 子 条 、糕 点 、打 光 亮 并 干 燥 存 放 的 水 果 、凝 胶 食 品 和 压 缩 饼 干 等 ）。 另 外， 山梨醇还可以用以合成维生素 Ｃ。
１．４ 其他行业 山 梨 醇 在 皮 革 、烟 草 和 冶 金 等 工 业 中 也 有 着 很 广 泛 的 应 用 。可 用 作 柔 软 剂 、金 属 表 面 处 理 剂 、湿 度 调 节 剂 和 胶 粘 剂 ［３ ，５ ］ 等 ， 也 是 冷 冻 液或显影液的配方组分之一。添加了山梨醇和甘油的软性粘胶或软 木粘结剂可改进产品的机械强度和耐湿性能。在墨水中加入山梨 醇， 可保持笔尖书写流利。山梨醇还可用于制造比重小， 耐热性能 高 、绝 缘 、好 的 硬 质 泡 沫 塑 料 。 ２ 山梨醇的生产工艺 山 梨 醇 的 生 产 方 法 主 要 有 氢 化 法 、电 化 学 法 和 发 酵 法 ［１］。氢 化 法 是目前最常用的生产方法。电化学法和生物发酵法都是以葡萄糖和 果糖为原料， 前者通过电解还原原料制备山梨醇， 后者则是在微生 物的酶作用将葡萄糖和果糖转化为山梨醇。 ２．１ 氢化法 氢化法生产山梨醇主要有葡萄糖催化加氢法和淀粉糖化直接加 氢法， 也有用蔗糖为原料进行生产的。在用蔗糖或淀粉生产山梨醇 时， 首先要经酶法或酸法将其转变成葡萄糖， 然后进行生产。 氢化法主要包括连续式和间歇式两种生产方法。间歇式可以采 用传统的拌釜式间歇加氢和外循环式间歇加氢； 连续式可以采用匈 牙 利 管 式 连 续 氢 化 和 固 定 床 中 压 加 氢 ［８］。 目前工业上主要采用高压柱形反应器的连续式氢化新技术。将 葡萄糖溶液通过高压泵连续注入装有固体块状催化剂的柱式反应 器中， 催化剂在反应器中处于静止状态， 没有搅拌和冲击的影响， 葡 萄糖溶液和氢气连续不断的通过催化剂的表面， 反应均匀完全， 一 段时间后即排出山梨醇， 后经离子交换树脂精制和升膜式或降膜式 蒸发器脱水浓缩即可得液体山梨醇成品， 进一步结晶即为结晶状山 梨 醇［４］。 此 外 ， 国 内 有 人 研 究 了 二 次 氢 化 法 ， 即 在 常 规 氢 化 方 法 的 后 面再用硼氢化钾处理进行二次氢化， 克服了常规氢化方法中氢化反 应时间较长， 还原糖含量较高的缺点。均相加氢技术也已用于山梨 醇 的 合 成 ， 在 温 度 １１０ ℃， 氢 压 １２３ＭＰａ ， 强 酸 条 件 下 ， 以 二 氯 三 苯 基 膦 与 钌 的 络 合 物 为 催 化 剂 ， 转 化 率 为 ９０ ％ 。 氢 化 法 生 产 山 梨 醇 的 关 键 是 催 化 剂 。传 统 的 催 化 剂 是 镍 ， 目 前 已 发 展 到 四 元 、五 元 催 化 剂 ， 包 括 铜 、钴 、铂 、钯 、钌 等 ， 此 外 比 较 新 型 的 催化剂是钌基催化剂和储氢合金催化剂以及镍基和钌基非晶态催 化 剂 ［４，５］。 ２．２ 电化学法 电化学法制备山梨醇， 是通过电解法在阴极上将葡萄糖或果糖 还 原 为 山 梨 醇 的 过 程 。 具 有 工 艺 流 程 短 、安 全 性 高 、产 物 易 分 离 提 纯 、生 产 过 程 中 废 物 排 放 少 等 优 点 ， 但 转 化 率 低 （ 约 ７０ ％ ） ， 生 产 成 本
过 葡 糖 酸 内 酯 酶 转 化 为 葡 糖 酸 。 Ｃｈｕｎ 和 Ｒｏｇｅｒｓ 将 运 动 发 酵 单 胞 菌 ［１］ 袁 长 富 ， 李 仲 良 ， 卢 春 山 ， 马 磊 ， 张 群 峰 山 梨 醇 制 备 及 转 化 催
ＺＭ４ （ＡＴＣＣ ３１８２１ ） 菌 株 细 胞 用 １０ ％ （ Ｖ ／ Ｖ） 的 甲 苯 进 行 渗 透 处 理 后 化 剂 研 究 进 展 ［Ｊ］． 化 工 生 产 与 技 术 ２００７ ， １４ （ １ ）
型食品。由于山梨醇不需要胰岛素就可以消化， 所以它可以代替蔗 糖用于专用食品和糖果的加工， 山梨醇在人体血管中的吸收速率始 终都比葡萄糖的要慢。所以， 山梨醇在人体肝脏中的新陈代谢过程 与胰岛素无关。
结晶山梨醇还可用作海味冷冻食品贮运过程中的保鲜剂， 它可 以确保食品的外形结构和内部组织结构不被破坏。山梨醇结晶粉比 较容易进入鱼肉沫中， 起到保护鱼肉鲜味的作用。
进 行 固 定 化 ， 连 续 发 酵 １２５ ｈ ， 整 个 过 程 中 山 梨 醇 和 葡 糖 酸 的 浓 度 维 ［２］ 杨 仲 春 山 梨 醇 的 国 内 外 产 需 状 况 及 其 应 用 ［Ｊ］． 甲 醇 与 甲 醛
持 在 ８０ － ８５ｇ ／ Ｌ， 且 生 产 能 力 分 别 为 ７ ．６ ｇ ／ （Ｌ·ｈ ） 和 ７ ．２ ｇ ／ （Ｌ？ｈ ）。 ２００３ ， ６
改换阴阳两极室的中间隔膜， 发现可以提高电流效率和葡萄糖转化
３ 结束语
率 。韦 少 平 、许 朝 芳 等 研 究 以 Ｒａｎｅｙ Ｎｉ 为 催 化 剂 ， Ｈ２ＳＯ４ 为 支 持 电 解
随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高， 山梨醇产业
质 ， 当 总 糖 浓 度 为 １ ．０ ｍｏｌ ／ Ｌ， ｐＨ ＝９ － １０ ， 电 流 密 度 为 ３２ ｍＡ ／ ｃｍ２ ， 温 近 年 来 在 我 国 得 到 迅 猛 发 展 ， 我 国 山 梨 醇 的 消 费 市 场 有 很 大 的 潜
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较高， 无法实现工业化。
氢 方 式 趋 于 均 相 、中 压 。当 今 国 内 外 普 遍 采 用 化 学 法 生 产 山 梨 醇 ， 因
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成对电解氧化法是目前正在开发的一种新的生产方法， 在阴极 为它相对来说成本比较低， 生物发酵目前只有运动发酵单胞菌发酵
和阳极分别产生山梨醇和葡萄糖酸。有人用全氟磺酸阳离子交换膜 有实现工业化生产的潜力。
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山梨醇的主要应用及生产工艺分析
文 ／ 孙然 刘超超 李海亮
【摘 要 】 山 梨 醇 作 为 一 种 应 用 领 域 很 广 的 重 要 原 料 ， 在 人 们 的 生 产 生 活 中 起 着 越 来 越 重 要 的 作 用 。本 文 主 要介绍了山梨醇的主要应用及生产技术。 【关 键 词 】 山 梨 醇 应 用 领 域 生 产 工 艺
发 酵 法 主 要 是 用 运 动 发 酵 单 胞 菌 ［７］， 以 葡 萄 糖 和 果 糖 混 合 液 为 拓 也 会 推 动 山 梨 醇 的 生 产 和 技 术 发 展 。
原料进行生产。运动发酵单胞菌特有的葡萄糖果糖氧化还原酶能够
把葡萄糖和果糖转化为葡糖酸内酯和山梨醇。葡糖酸内酯又可以通 参考文献