木糖醇的生產(chǎn)工藝設(shè)計綜述-課程設(shè)計

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1、化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝0601班學(xué)生馮其龍課程設(shè)計第24頁共24頁1前言1.1概述木植物纖維原料是自然界中最豐富的可再生資源，我國每年產(chǎn)有農(nóng)作物秸稈5億多噸、玉米芯1000多萬噸、甘蔗渣400多萬噸，這些資源目前大部分不僅沒有得到充分的利用，而且常常造成不同程度的環(huán)境污染。如何有效利用植物纖維資源，已成為世界上許多國家研究的重要領(lǐng)域之一。將植物纖維資源中的半纖維素轉(zhuǎn)化成木糖，再進一步發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇，對于植物資源利用、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。木糖醇現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的木糖醇生產(chǎn)工藝是以純木糖為原料，經(jīng)高溫高壓催化加氫而成

2、。采用生物方法生產(chǎn)木糖醇，可利用簡單脫毒處理過的半纖維素水解液發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇，反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)成本比較低，近年來已受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。糖醇甜度相當(dāng)于蔗糖，熱量與葡萄糖相當(dāng)，能調(diào)節(jié)代謝異常，是糖尿病人的營養(yǎng)劑甜味劑和治療劑；有較強的抗酮體作用，可用以搶救酮體病人；能減慢血漿中脂肪酸的生成速度，但不會使血糖上升，也是肝炎病人的保肝藥物。木糖醇熱穩(wěn)定性好，和氨基酸一起加熱不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，可以和氨基酸配制各種制劑作為營養(yǎng)藥物。作為食品添加劑還具有特殊的抗齲功能，此外，在國防、塑料、輕工業(yè)中也有廣泛應(yīng)用。1.2木糖醇的性質(zhì)及應(yīng)用1.2.1木糖醇的理化性質(zhì)木糖醇(英文名xyl

3、ilol，化學(xué)名稱：1,2,3,4,5-Pentahydroxypentane(分子量152.15g/mol)其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1.2.1所示。圖1.2.1木糖醇是由木糖衍生的一種五碳多元糖醇類，最早于1891年由EIllil、Fishcr合成成功。木糖醇呈白色粉末狀或白色晶體狀，其分子式為，是糖醇中最甜的一種，具有與蔗糖相同的甜度，但熱量只有蔗糖的三分之一。木糖醇相對密度1.5，具有一定的吸濕性，無毒無臭，具有清涼甜味，極易溶于水，微溶于乙醇和甲醇，熱穩(wěn)定性好濟南大學(xué)課程設(shè)計用紙化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝0601班學(xué)生馮其龍課程設(shè)計第24頁共24頁。木糖醇是人體葡萄糖代

4、謝過程中的正常代謝中間產(chǎn)物，廣泛存在于自然界中的多種水果、蔬菜中，在一些酵母中也有少量存在。1.2.2木糖醇的藥用性質(zhì)(1)木糖醇可以作為糖尿病人的營養(yǎng)劑和治療劑糖尿病是由于胰島分泌胰島素機能障礙，胰島素分泌不足，引起糖代謝異常，血糖升高，尿中有糖，且有三多癥狀(多尿、多飲、多食)。胰島素是胰島p細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)激素，它能幫助糖類透過細(xì)胞膜，促進糖類的代謝；促進肌肉、肝臟和脂肪組織中的合成代謝，抑制其中的分解。特別是增高糖元合成、脂肪酸合成和蛋白質(zhì)合成的速度，抑制糖元裂解、脂肪酸裂解等分解過程；胰島素還降低一些酶的濃度，如丙酮酸梭化酶和果糖l,6-二磷酸酶，進而減少

5、糖元的異生。當(dāng)胰島素供應(yīng)不足時，首先是糖代謝異常，正常的糖代謝紊亂，磷酸戊糖途徑也受到影響。其結(jié)果是：糖元合成減少，分解加速：糖異生作用加強；葡萄糖轉(zhuǎn)化為6．磷酸葡萄糖減弱；糖酵解和三羧酸循環(huán)減弱；肌肉和脂肪組織中葡萄糖進入細(xì)胞膜減慢。由于糖的生成增加而分解減慢導(dǎo)致高血糖及糖尿，同時乙酞COA通過三梭酸循環(huán)分解減少，在NADH和NADP下轉(zhuǎn)化為酮體，使糖尿病人時常并發(fā)酮血癥及酮尿癥。由于糖的氧化下降，細(xì)胞內(nèi)能量不足，產(chǎn)生饑餓感。大量的糖從尿中排出，同時帶走水分引起口渴。由于木糖醇在體內(nèi)代謝不需要胰島素的促進，并有自己獨特的代謝途徑，故當(dāng)糖尿病人使用木糖醇以后，木糖醇通過

6、葡萄糖醛酸木酮糖支路，和磷酸戊NADPH，ATP等的增加，適用于年老和體弱的人。（2）木糖醇可作為非腸道營養(yǎng)的能量來源非腸道營養(yǎng)就是一種流動的能量、營養(yǎng)和電解質(zhì)平衡溶液，它能提供能量、氨基酸和無機鹽等。在直接外傷或手術(shù)后的恢復(fù)階段，身體對能量的需求量很大，因此必須供給病人足夠的能量。但手術(shù)的能量消耗導(dǎo)致了組織器官儲備能量(肝糖原)己局部耗盡，又因外傷可能嚴(yán)重干擾人體各方面的代謝機能，因此外傷病人通常不容易建立穩(wěn)定的代謝體系。最顯著的變化就是對葡萄糖的利用程度減弱了。但此時身體對能量的需求卻又增加不少。在這樣的情況下，非腸道注入葡萄糖液，也不能立即重新建立起平衡的代謝體系

7、。木糖醇通過腸壁吸收比葡萄糖緩慢得多，木糖醇進入體內(nèi)各組織，分布廣，耐容性較高，并且代謝速度快，有利于機體的利用閉。因此，除了葡萄糖外，注射木糖醇，能起到改善代謝的作用。此外，木糖醇有較強的抗酮體作用，抗酮體性能比山梨醇更優(yōu)越。以木糖醇靜脈注射，搶救酮體病人，有較好的療效。(3)調(diào)節(jié)腸道功能研究人員發(fā)現(xiàn)木糖醇同低聚糖類似，具有明顯改善胃腸功能，促進腸道有益菌群的增殖，達(dá)到調(diào)節(jié)胃腸免疫功能和促進雙歧桿菌、乳酸菌的增殖。北京聯(lián)合大學(xué)組織進行的動物試驗表明，木糖醇和低聚糖類相似，也有明顯改善小鼠胃腸功能的效果。木糖醇在動物腸道中滯留，具有緩慢吸