蔗糖水解工艺在甘露醇生产上的应用研究

西安电子科技大学
化学探究实验课程实验报告
实验名称蔗糖水解反应动力学研究
学院班Array姓名学号
同作者实验序号
实验日期2020 年4 月20日
蔗糖水解反应动力学研究
一、实验目的：
1.测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数、半衰期和活化能。

2.研究温度对蔗糖水解反应速率的影响。

3.了解旋光仪的原理、使用方法及在化学反应动力学测定中的应用。

二、实验原理：
蔗糖在水中可发生水解反应，转化成葡萄糖与果糖，其反应为
二、主要仪器及试剂：
1.仪器
旋光仪1台，旋光管1支，恒温水浴1台，超级恒温槽1台，蒸馏水洗瓶1 个，150mL 带塞锥形瓶4个，刻度移液管2个，100C温度计1支。

电子天平(百分之一)
2.试剂
3.0mol/dm-3盐酸溶液，蔗糖。

四、实验主要步骤
五、数据记录处理
1. 将反应时间t、旋光度［a t－a∞］、ln［a t－a∞］列入下表中。

温度：30℃, 盐酸浓度： 2.5mol/dm-3 , α∞：-4.2；仪器的零点：。

温度：35 ℃, 盐酸浓度：2.5mol/dm-3 , α∞：-3.9。

表 实验数据列表
2. 以时间t 为横坐标，ln(t αα∞－）为纵坐标作图，由直线的斜率分别求出30℃、35℃时的k 。

30 C 时k=0.042 35 C 时k=0.077
3. 计算蔗糖反应的半衰期。

30 C 时t 1/2=16.5
35 C 时t 1/2=9.0
4. 由两个温度测得的k 值计算反应的活化能。

9.406*104J/mol 六、实验结果分析及回答问题。

以蔗糖为原料明串珠菌发酵生产甘露醇金红星;史建波;成文玉;莒晓艳【摘要】肠膜明串珠菌CGMCC1.10327为发酵菌株,质量浓度为2%的蔗糖为底物,采用分批发酵,研究甘露醇的生成.为了优化甘露醇的生成,分别考察了添加5 g/L 的葡萄楷、3种盐(K2HPO4、乙酸钠、柠檬酸铵)、不同的初始pH和加入0.2%的CaCO3对产甘露醇的影响.结果表明,葡萄糖的加入有助于提高甘露醇的产量.3种盐(K2HPO4、乙酸钠、柠檬酸铵)对甘露醇的生成有明显的影响,当分别为2 g/L、5 g/L和2 g/L时,甘露醇的产量最高.最佳的初始pH=6.向培养基中加入0.2%的CaCO3,甘露醇的产量明显的降低.%The production of mannitol by Leuconostoc mesenteroides CGMCC 1. 10327 using sucrose (2％ , m/v) as the carbon source was investigated in batch culture fermentation. To optimize the production of mannitol, the effects of glucose (5 g/L), three salt nutrients ( K2HPO4, NaAC, and ammonium citrate), various initial culture pHs, and 0. 2％ CaCO3 on the production of mannitol were investigated, respectively. The results showed that glucose contributed to improve the yield of mannitol. Three salt nutrients (K2 HPO4, NaAC, and ammonium citrate) had significant effects on the production of mannitol, and the highest yield of mannitol was obtained when three salt nutrients were 2 g/L, 5.0 g/L, and 2 g/L, respectively. The highest yield of mannitol was obtained at initial pH 6. 0. Moreover, the yield of mannitol was significantly decreased by adding CaCO3.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2011(037)002【总页数】4页(P91-93,98)【关键词】蔗糖;肠膜明串珠菌;分批发酵;甘露醇【作者】金红星;史建波;成文玉;莒晓艳【作者单位】河北工业大学化工学院,天津,300130;河北工业大学化工学院,天津,300130;河北工业大学化工学院,天津,300130;河北工业大学化工学院,天津,300130【正文语种】中文甘露醇是一种多元醇，白色结晶性粉末，甜度为蔗糖的一半。

文章篇号:1007-2764(2006)03-0291-103利用生物技术生产甘露醇的研究进展汪园（华南理工大学轻工食品学院，广州 510640）摘要：甘露醇作为一种性能优异的功能性糖醇，已广泛应用于医药、食品等行业。

本文介绍了利用生物技术生产甘露醇的方法，包括酶法和发酵法，并对各种方法的优劣进行了比较。

关键词：甘露醇；生物技术；酶法；发酵法；生产 The Production of Mannitol by BiotechnicsWang Yuan(College of Light Industry and Food, South China University of Technology ，Guangzhou 510640, China)Abstract: Mannitol, as a functional polyol with notable properties, has been widely used in medicine and food industry. There are many biology processes for the production of mannitol, such as enzymatic technique and fermentation. Both the advantages and disadvantages of each method are also discussed.Keywords: Mannitol; Biotechnics; Production甘露醇具不吸湿、甜度适宜、热量低、无毒副作用、在人体内代谢与胰岛素无关、不提高血糖值、不致龋齿等特点，可用作糖尿病人、肥胖病人的甜味剂和功能性食品添加剂[1]。

以甘露醇为原料还可以合成多种重要精细化工中间体。

用生物技术生产甘露醇的方法有酶法、发酵法等，本文比较了酶法和发酵法的优缺点，总体上发酵法优于酶法。

蔗糖水解实验报告引言：蔗糖（C12H22O11）是一种常见的二糖，在日常生活中被广泛应用于食品和饮料制作中。

蔗糖可以通过水解反应被分解成葡萄糖（C6H12O6）和果糖（C6H12O6）。

本实验旨在探究蔗糖水解反应的条件和速率，了解这一过程的化学原理。

一、实验材料和方法：实验材料：- 蔗糖- 稀硫酸（H2SO4）溶液- 水中浴- 反应釜或烧杯- 玻璃棒或搅拌子实验方法：1. 在一个反应釜中或烧杯中，加入适量的蔗糖。

2. 慢慢加入稀硫酸溶液，同时用玻璃棒或搅拌子搅拌反应混合物。

3. 在水中浴中保持溶液温度恒定，观察水解反应的进行。

二、实验过程：本实验分为两部分，分别是室温下和加热条件下的蔗糖水解反应。

1. 室温下的实验：首先，我们将适量的蔗糖加入到一个烧杯中，再缓慢加入稀硫酸溶液。

观察到蔗糖开始溶解，并且溶液变得黄色。

这是因为稀硫酸使蔗糖水解成果糖和葡萄糖。

这种反应是一个水解反应，需要时间来完成。

2. 加热条件下的实验：接下来，我们将在水浴中加热蔗糖与稀硫酸混合物。

加热过程中，观察到反应速率明显增加，溶液也迅速变为深黄色。

这是因为加热可以提供额外的活化能，促进水解反应的进行。

此外，加热还可以加快反应速率，使反应更快速地达到平衡。

三、实验结果与讨论：1. 实验结果：在室温下的实验中，我们观察到蔗糖逐渐溶解，在水解反应进行的同时，溶液逐渐变为黄色。

当我们加热反应混合物时，溶液迅速转为深黄色，反应速率加快。

2. 结果讨论：蔗糖的水解反应是一个缓慢的过程，除非加热促进反应速率。

这是因为水解过程需要破坏蔗糖分子内的化学键，形成新的糖分子。

而稀硫酸作为催化剂，可以提供反应所需的活化能，促进水解反应的进行。

此外，加热也能够加快分子间碰撞的速率，使反应更快速地达到平衡。

四、结论：本实验结果表明，蔗糖可以通过与稀硫酸反应被水解成果糖和葡萄糖。

蔗糖水解反应的速率可以通过加热提高。

总结：蔗糖水解反应是一项重要的化学过程，可以产生不同的糖类物质，这对食品和饮料行业起着重要作用。

蔗糖水解实验报告(标准版) 蔗糖水解实验报告一、实验目的1.学习和掌握蔗糖水解反应的原理和方法。

2.观察蔗糖在不同条件下的水解速度和产物。

3.培养实验操作技能和观察能力，提高对科学实验的兴趣。

二、实验原理蔗糖是一种双糖，可溶于水，具有甜味。

在酸或酶的作用下可水解成单糖（葡萄糖和果糖），此反应称为蔗糖的水解。

本实验采用酸水解和酶水解两种方法进行比较，观察反应速度、产物的量和纯度。

三、实验步骤1.准备实验用品：50%蔗糖溶液、盐酸盐酸盐酸（浓度）、恒温水浴、硫酸、淀粉试纸、碘试剂、玻璃棒、试管、滴定管、计时器。

2.酸水解：将一定量的50%蔗糖溶液放入试管中，加入盐酸盐酸盐酸，摇匀。

将试管放入恒温水浴中，用计时器记录时间。

随着反应的进行，不断搅拌溶液，并使用碘试剂检测溶液中的还原糖。

当溶液颜色发生变化时，表示蔗糖已经水解完全。

记录水解所需时间。

3.酶水解：将一定量的50%蔗糖溶液放入试管中，加入适量的蔗糖酶，摇匀。

将试管放入恒温水浴中，用计时器记录时间。

随着反应的进行，不断搅拌溶液，并使用碘试剂检测溶液中的还原糖。

当溶液颜色发生变化时，表示蔗糖已经水解完全。

记录水解所需时间。

4.测定还原糖：取两个试管，分别加入酸水解和酶水解得到的溶液各1mL，再加入9mL蒸馏水稀释。

用碘试剂进行显色反应，记录颜色变化所需时间，并比较颜色的深浅，从而判断还原糖的含量。

四、实验结果与分析1.酸水解与酶水解的比较：酸水解反应快，但产物果糖含量较高；酶水解反应慢，但产物葡萄糖含量较高。

酸水解产生的果糖具有较高的甜度，而葡萄糖的甜度较低。

因此，在实际应用中应根据需要选择合适的蔗糖水解方法。

2.影响因素分析：酸水解与酶水解的速度受温度、浓度、催化剂等因素的影响。

在实验过程中，应控制变量，以排除干扰因素的影响。

同时，实验操作过程中要注意安全问题，如酸的使用、加热等环节应规范操作。

3.实验误差分析：由于实验操作和环境因素的影响，实验结果可能存在误差。

蔗糖水解实验报告实验目的：了解蔗糖水解反应的基本原理，探究酶对蔗糖水解速率的影响。

实验器材和试剂：1. 高温恒温槽2. 恒温振荡器3. 进气管4. 磷酸盐缓冲溶液（pH 6.8）5. 蔗糖溶液6. 酶液7. 间隔时间计时器8. 甘露醇溶液（作对照）实验步骤：1. 准备所需的酶液、缓冲液、蔗糖溶液和甘露醇溶液。

将恒温槽温度设定为37℃。

2. 在实验管中加入3ml缓冲溶液。

3. 分别加入1ml蔗糖溶液和1ml酶液，迅速混合，并将实验管放入恒温槽中开始反应，同时开始计时。

4. 每隔一定时间（如10秒）取出实验管，立即加入1ml甘露醇溶液停止反应，即可便于比色。

5. 在不同时间点停止反应后，使用间隔时间计时器计算下一次取样时间，并重复步骤4，直至5次实验取样完成。

6. 将取样液体的吸光度的数值记录下来。

实验数据记录与处理：根据所得的吸光度数值绘制时间与吸光度的关系曲线。

根据曲线的形状可以初步判断蔗糖的水解反应速率。

实验注意事项：1. 实验过程中要保持恒温槽温度的稳定，以保证实验条件的一致性。

2. 在取样之前，要确保甘露醇溶液的加入能够迅速停止反应，避免产生误差。

3. 实验过程中要注意操作的准确性，避免实验误差的引入。

实验结果与分析：根据时间与吸光度关系曲线的形状，可以初步判断蔗糖的水解反应速率。

如果曲线呈现逐渐增加并趋于平缓的趋势，则表示蔗糖水解速率较慢；如果曲线呈现急速增加并逐渐趋于稳定的趋势，则表示蔗糖水解速率较快。

通过对比甘露醇溶液的吸光度曲线，可以排除其他因素对吸光度的影响，准确评估酶对蔗糖水解的影响。

实验结论：通过本实验可以得到蔗糖水解反应速率与酶浓度的关系，进而了解蔗糖被酶水解的机理和速率。

根据实验结果可以得出结论：酶浓度越高，蔗糖水解速率越快。

这一实验结果有助于探究生物体内各种代谢反应的速率调节和调控机制。

蔗糖水解实验报告蔗糖水解实验报告引言：蔗糖是一种常见的碳水化合物，广泛应用于食品加工和饮料制造中。

蔗糖水解是一种重要的化学反应，通过此实验我们可以了解蔗糖分解的过程和机理，以及观察其对酶的影响。

本实验旨在通过观察不同条件下蔗糖水解的速率变化，探究反应条件对蔗糖水解的影响。

实验材料和方法：实验所需材料包括蔗糖溶液、酵母酶溶液、盐酸溶液、试管、滴管、计时器等。

首先，将蔗糖溶液与酵母酶溶液混合，然后加入适量的盐酸溶液。

接下来，将试管放置在恒温水浴中，并设置不同的温度。

在一定时间间隔内，使用滴管取出少量反应液，加入碱性溶液进行中和反应。

最后，使用酚酞指示剂，通过颜色变化来判断反应的进行程度。

结果与讨论：通过实验观察，我们发现蔗糖水解的速率受到多种因素的影响，包括温度、酶浓度和pH值等。

首先，我们对不同温度下的蔗糖水解速率进行了比较。

结果显示，随着温度的升高，蔗糖水解的速率也随之增加。

这是因为温度的升高会导致酶的活性增强，从而加速反应的进行。

然而，当温度过高时，酶的活性会受到破坏，从而降低反应速率。

其次，我们研究了酶浓度对蔗糖水解速率的影响。

实验结果表明，随着酶浓度的增加，蔗糖水解速率也随之增加。

这是因为酶是催化剂，它可以加速化学反应的进行。

当酶浓度较低时，催化反应的活性位点没有完全被占据，从而限制了反应速率的增加。

而当酶浓度达到一定程度后，反应速率趋于稳定。

最后，我们研究了pH值对蔗糖水解速率的影响。

实验结果显示，当pH值在一定范围内时，蔗糖水解速率最高。

这是因为酶在特定的pH值下才能发挥最佳的催化效果。

当pH值偏离这个范围时，酶的构象发生改变，导致催化活性降低，从而影响反应速率。

结论：通过本实验，我们了解到蔗糖水解的过程和机理，并研究了温度、酶浓度和pH 值对蔗糖水解速率的影响。

实验结果表明，在适宜的条件下，蔗糖水解速率可以被有效地加快。

这对于食品加工和饮料制造等领域具有重要意义。

同时，本实验也展示了科学实验的设计和操作方法，培养了我们的实验技能和科学思维能力。

甘露糖醇催化还原法实验报告1.生产工艺D-甘露糖醇是第一个从自然界发现的结晶糖醇，也是目前唯一从自然界植物提取具有工业价值的精醇。

D-甘露糖醇广泛存在于自然界的海藻、水果、植物的叶和杆中，它最早发现存在于南瓜、洋葱、蘑菇以及褐海藻中。

1806年，普鲁斯特（Proust）首先从甘露蜜树（manna ash）中分离得到，甘露醇由此得名，也由此开创了用热乙醇或其他可选溶媒从以树汁或其他天然原料中提取甘露醇的先例。

[2] D-甘露糖醇的生产方法颇多，但大部分产物都不是纯净物，是山梨醇和甘露醇的混合物，如果要得到单一产品，必须经过分离提纯。

2.海带提取法其工艺过程：将提碘后的海带浸泡、加碱中和，经电渗析、蒸发浓缩、冷却结晶、分离，除去无机盐得粗品。

再溶解、脱色、过滤、离子交换、精过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、分离干燥得到成品。

原料海带可生产三种化工产品：海参藻酸钠、精制碘、甘露醇。

甘露醇是在前两种产品加工完后，在废液中进一步提取而制成，约10t海带可得1t 甘露醇。

3.葡萄糖电化学还原以葡萄糖为原料，将葡萄糖电解，再中和、蒸发、除盐、结晶、精制、干燥得到甘露醇，此法电解转化率为98%-99.6%。

4.蔗糖水解催化氢化法蔗糖与水1：1比例投入溶解锅，加热溶解，用盐调pH至2.5-4.0，然后继续加热至沸，温度控制在90-105℃下1-2小时（预处理），冷却备用。

经预处理后的糖水经阴、阳离子交换树脂提纯，再进入氢化釜。

以雷尼镍为催化剂,用量为投料量的5-10%,在氢气压力为4.0MPa、温度100-150℃、pH值为6-8的条件下进行氢化反应，反应时间1-2小时。

分离出催化剂后的反应物料，再经阴-阳离子交换树脂净化，以除去残余的催化剂和反应生成的色素,然后进入真空浓缩器将物料浓缩至60-70%，送至第一结晶釜结晶，结晶温度控制在10-30℃,时间10-16小时,然后离心分离,结晶为粗甘露醇;母液即为工业山梨醇。

将上述第一次结晶的粗甘瞎醇投人二次结晶釜,加水配成50-60%浓度进行第二次结晶,结晶条件与第一次相同,母液为山梨醇和甘露醇混合液,并人第一次结晶物料,得到的晶体在90-105℃温度下烘干，即得工业级甘露醇。

蔗糖水解报告蔗糖是一种广泛应用的单糖，可用作食品添加剂和生物质能源的原料。

通过水解蔗糖，可以得到葡萄糖和果糖这两种重要的单糖，这对于生产生物质能源和其他有机化学品具有重要意义。

本文将对蔗糖水解的过程、机理、影响因素和应用进行探讨。

一、蔗糖水解过程蔗糖水解是将蔗糖分解为两种单糖的过程，可以用化学方法和生物方法进行。

在化学方法中，常用的酸和酶催化剂可在不同的条件下催化蔗糖的水解。

生物方法中，蔗糖酶是催化蔗糖水解反应的重要生物催化剂。

1.1 化学水解化学水解是通过酸、酵素等催化剂将蔗糖水解为葡萄糖和果糖的过程。

其中，磷酸水解是最常用的化学水解方法之一，它可以通过加热蔗糖和磷酸的混合物来催化水解反应。

反应式如下：Sucrose + H2O → D-glucose + D-fructose化学水解的条件包括反应温度、pH值、反应时间和催化剂的种类和用量等因素。

通常，最佳的反应条件为70至80℃和pH 4.5至5.0，反应时间为30至60分钟。

生物水解是利用生物催化剂催化蔗糖分解为葡萄糖和果糖。

其中，酵母菌和细菌是最常用的生物催化剂之一。

在酿酒工业中，酵母菌会将蔗糖转化为酒精和二氧化碳。

反应式如下：Glucose → 2 Pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2H+生物水解的条件包括温度、pH值、反应时间和催化剂浓度等因素。

一些常见的催化剂包括蔗糖酶和酵母菌催化剂等。

蔗糖水解的机理相对较为简单。

在酸催化下，蔗糖分子中的α-1,2-和β-1,2-糖苷键将被酸水解，生成葡萄糖和果糖两种单糖。

在生物催化剂的作用下，蔗糖酶可催化蔗糖分子的裂解，生成葡萄糖和果糖的反应式如下：这种催化过程主要是通过亲核性催化机理进行的，包括碱催化和酸催化。

三、蔗糖水解的影响因素3.1 温度温度是影响蔗糖水解的关键因素之一。

在化学水解过程中，较高的温度可以促进酸催化作用，从而提高反应速度。

在酶促反应中，温度对酶的活性有直接影响。

蔗糖水解实验报告一、实验目的本实验旨在通过观察蔗糖水解反应，了解酶催化作用的基本原理，并掌握一定的实验技能。

二、实验原理蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖组成的二糖，在人体内需要通过酶催化作用才能被分解。

本实验中使用的酶为蔗糖酶，它能够将蔗糖水解成为葡萄糖和果糖两种单糖。

三、实验材料和仪器1. 蔗糖酶液；2. 蔗糖溶液；3. 磷酸盐缓冲液（pH 7.0）；4. 高温恒温水浴；5. 恒温振荡器；6. 毛细管吸管；7. 离心机。

四、实验步骤1. 取一定量的蔗糖溶液加入到离心管中，加入适量的蔗糖酶液并混匀。

2. 将离心管放入高温恒温水浴中，调节水浴温度至50℃。

3. 在恒温振荡器中振荡离心管，使反应混合物均匀地受到加热。

4. 在反应开始后的不同时间内，取出一定量的反应混合物，加入等量的磷酸盐缓冲液（pH 7.0）停止反应。

5. 将停止反应的混合物离心10分钟，收集上清液。

6. 取一定量的上清液，用毛细管吸管吸取到比色皿中，加入苏丹Ⅲ试剂，并用紫外分光光度计测定吸光度。

五、实验结果与分析1. 实验数据记录时间（min）吸光度0 05 0.02410 0.04515 0.06320 0.07825 0.0912. 数据处理根据实验数据绘制出蔗糖水解反应速率随时间变化的曲线图。

根据曲线图可以看出，在前5分钟内，蔗糖水解速率较慢；而在10分钟后，蔗糖水解速率明显加快。

这是因为在开始时酶活性较低，在一定时间后酶活性达到最大值。

3. 结果分析本实验通过测定蔗糖水解反应速率随时间变化的曲线，探究了蔗糖酶催化作用的基本原理。

实验结果表明，在一定时间内，蔗糖水解速率随着反应时间的增加而增加。

这是因为在开始时酶活性较低，需要一定时间才能达到最大值。

六、实验心得本次实验让我深刻认识到了酶催化作用的重要性，同时也学会了如何进行蔗糖水解实验。

通过实验，我不仅掌握了实验技能，还对酶催化作用有了更深入的认识。

在今后的学习和工作中，我将继续努力学习和探索更多有关生物化学方面的知识。