[发明专利]一种糖类化合物的水解方法

说明书

本发明公开了一种催化多糖水解的方法，在固体催化剂作用下，将多糖化合物水解生成单糖的过程，所述固体催化剂为凹土棒石黏土，将天然凹土棒石黏土在一定温度下热化处理，经不同质子酸在不同温度下对催化剂酸性进行调控，催化多糖水解生成单糖，具有反应条件温和，所有催化剂价格低廉，环境友好、工艺简单，催化剂易于分离和可重复使用等特点。

技术领域

本发明属于化工催化剂技术领域，具体涉及一种糖类化合物的催化水解方法。

背景技术

糖类是自然界中广泛分布的一类重要的有机化合物。日常食用的蔗糖、粮食中的淀粉、植物体中的纤维素、人体血液中的葡萄糖等均属糖类。糖类在生命活动过程中起着重要的作用，是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源。植物中最重要的糖是淀粉和纤维素，动物细胞中最重要的多糖是糖原。糖类物质分为单糖、低聚糖(寡糖)、多糖、复合糖四种。单糖是糖类种结构最简单的一类，单糖分子含有许多亲水基团，易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，简单的单糖一般是含有3-7个碳原子的多羟基醛或多羟基酮，其组成元素是C,H,O葡萄糖、果糖、半乳糖等。低聚糖(寡糖)，由2-10个单糖分子聚合而成，水解后可生成单糖，包括二糖、三糖、四糖等，二糖是由两个单糖通过糖苷键连接而成，二糖水解后生成两分子单糖。常见的二糖有乳糖、蔗糖、麦芽糖。蔗糖和麦芽糖是能水解成单糖供能。三糖是由三个单糖单元通过两个糖苷键组成的寡糖，水解后生成三分子单糖，如棉子糖。多糖由10个以上单糖分子聚合而成。经水解后可生成多个单糖或低聚糖。根据水解后生成单糖的组成是否相同，可以分为：同聚多糖由一种单糖组成，水解后生成同种单糖。如阿拉伯胶、糖元、淀粉、纤维素等。杂聚多糖由多种单糖组成，水解后生成不同种类的单糖。如粘多糖、半纤维素等。复合糖(complex carbohydrate，glycoconjugate)，糖类的还原端和蛋白质或脂质结合的产物。

多糖及纤维素的水解产物单糖在许多领域有着广泛应用。目前多糖水解主要采用质子酸或金属负载型催化剂，污染严重或成本较高。凹土棒石黏土具有比表面积大、热稳定性好，其表面硅烷醇基呈酸性，在酸催化领域具有广泛应用。以凹土棒石为前体催化多糖水解，具有绿色环保、催化剂可重复使用等优点，且对推动我国矿产资源开发具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济绿色的糖类化合物水解方法，此过程环境友好、条件温和、催化剂可重复使用，以克服已有技术中污染严重，能耗高，催化剂不易回收、副反应多等缺点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种糖类化合物的水解方法，所述糖类化合物为低聚糖或/和多糖，该水解方法为：将固体酸催化剂与糖类化合物在水中混合反应，反应温度40-250℃，反应时间为0.1-72h，即得单糖化合物。

优选的本发明所述低聚糖为二糖、三糖或四糖，其中所述二糖为蜜二糖、曲二糖、甘露二糖、黑曲霉二糖、龙胆二糖、木二糖、海藻糖、昆布二糖、松二糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖或纤维二糖；所述三糖为遮果三糖、麦芽三糖、棉籽糖、松三糖、车前三糖；所述四糖为水苏四糖、麦芽四糖、蔗果四糖、纤维四糖。

优选的本发明所述多糖为果寡糖、菊粉、纤维素或淀粉。

优选的本发明所述糖类化合物的水溶液质量浓度为0.1-100％。

优选的本发明所述固体酸催化剂与糖类化合物的质量比例为1：1-1：1000。

优选的本发明所述固体酸催化剂为凹土棒石黏土催化剂，用前在100-1000℃活化。

本发明还提供一种凹土棒石黏土催化剂的制备方法，该催化剂以凹凸棒石为前体，经质子酸或其他活性组分对其酸性修饰得到。

优选的本发明所述质子酸为乙酸、盐酸、硫酸、磷酸或硝酸；质子酸的浓度为0.1-10mol/L，处理时间为1小时到72小时。