全 文 ：Sep．2008
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生物加工过程
ChineseJournalofBioprocessEngineering
第6卷第5期
2008年9月
淀粉制备山梨醇和甘露醇
王良东，陈建文，吴嘉麟
(上海玉之莹糖业有限公司，上海201103)
摘要：山梨醇和甘露醇是以淀粉为原料来制备的功能性糖醇，具有良好的化学性质和生理功能，在食品、医药、化
工等行业有着广泛的应用。对这两种糖醇的性质、制备以及应用进行了介绍。
关键词：山梨醇；甘露醇；淀粉；制备；应用
中图分类号：TS241 文献标志码：A 文章编号：1672—3678(2008)05—0008—05
Sorbitolandmannitol：Twosix-carbonglycitolsmadefromstarch
WANGLiang—dong，CHENJian—wen，WUJia—lin，
(ShanghaiCornessenceSugarIndustryCo．，Ltd．，Shanghai20l103，China)
Abstract：Sorbitolandmannitolarebothfunctionalglycitolsmadefromstarch，andh veuniquechemical
andphysiologicalfun tions，thustheywerewidelyusedinfood，medicineandchemicalindustries．The
properties，preparations，andutilizationoftheglycitolswerediscussed．
Keywords：sorbitol；mannitol；starch；preparation；utilization
淀粉是绿色植物进行光合作用的最终产物，是
由生物合成的町再生资源，是取之不尽、用之不竭
的廉价有机原料。淀粉广泛存在于许多植物的种
子、根、茎等组织中，尤其是谷类如稻米、小麦、玉米
等，马铃薯、木薯、甘薯等薯类的组织中大量贮
存⋯。当前，以淀粉为原料制备的淀粉糖以及进一
步通过催化剂加氢制取的糖醇是淀粉深加工的重
要产品。
糖醇是一种多元醇。因为可以用相应的糖还
原生成，所以叫做糖醇，如用葡萄糖还原生成山梨
醇，果糖还原成甘露醇。糖醇在食品、医药、化工
等行业有广泛的应用。由淀粉为原料制取的糖醇
具有来源广泛、生产成本低廉、可再生等优势，本
文将对山梨醇和甘露醇这两种可以采用淀粉为原
料制备的功能性糖醇的性质、制备以及应用进行
介绍。
1 山梨醇和甘露醇的性质
1．1 山梨醇的性质
山梨醇(Sorbit01)又名蔷薇醇、花秋醇、清凉茶
醇、六羟基醇、山梨糖醇，化学名称为1，2，3，4，5，6．
己六醇，外观为白色粉末或结晶性粉末。山梨醇分
子式为C6H1406，相对分子质量182．17，熔点96～97
℃，相对密度1．48，易溶于水、甘油、丙二醇、热甲醇
和热毗啶，微溶于甲醇、乙醇、醋酸、苯酚和乙酰
胺¨q1。山梨醇具有很大的吸湿性，在水溶液中不
易结晶析出，能螫合各种金属离子。由于分子中没
有还原性基团，在通常情况下化学性质稳定，不与
酸碱起作用，不易受空气氧化，也不易与可溶性氨
基化合物发生美拉德褐变。山梨醇对热稳定性较
好，比相应的糖高很多，质量分数达60％以上就不
收稿13期：2008-03-25
作者简介：王良东(1972一)，男，浙江平湖人，工学硕士．工程师，研究方向：粮食深加工和食品开发。E-mail：starchwang@sohu．corn
万方数据
2008年9月 王良东等：淀粉制备山梨醇和甘露醇 · 9 ·
易受微生物侵蚀口]。山梨醇甜度约为蔗糖的60％，
在人体内可产生热量16．7kJ／g，渗透压为蔗糖的
1．88倍¨’4J。山梨醇的溶解热为一10J／g，故具有
类似葡萄糖的清凉口感”J。山梨醇进入体内能代
谢，属营养甜味剂，但其代谢途径首先是缓慢扩散
而被吸收氧化成果糖，再被利用，参与果糖代谢途
径，对血糖值和尿糖没有影响，可作为糖尿病人的
甜味剂使用。山梨醇的分子结构式如图1所示。
OHOHH OH
HOH2C--CI—CI—CI—CI—CH20H
H H OH
图1 山梨醇的分子结构式
Fig．1Themolecularformula0fsorbitol
1．2甘露醇的性质
甘露醇(Mannit01)学名己六醇，又称D一甘露糖
醇、木蜜醇，是山梨醇的同分异构体。它是一种不
吸湿、无臭、白色或无色的结晶粉末，密度
1．489g／cm3，熔点166—168oC，沸点290～295oC，
溶解热为一120．92J／g(25℃)，人口清凉，易溶于
水、吡啶和苯胺，微溶于甲醇、乙醇，不溶于醚类。
甘露醇具有令人愉快的甜昧，甜度为蔗糖的50％左
右[6胡J，分子结构式如图2所示。
H H OHOH
HOH，C—C—C—C—C—CH，OH
‘ 。
0HOH H
图2甘露醇的分子结构式
Fig．2Themoleculargrmulaofmanuitd
甘露醇在人体中的一次代谢途径与胰岛素无
关，摄入后不会引起血液葡萄糖与胰岛素水平大幅
度的波动；不会作为口腔微生物的营养源，还可抑
制突变链球菌的生长繁殖。在防龋齿口香糖中加
入甘露醇还可以增强其延缓磷酸钙沉淀的作用，帮
助人体对钙的吸收。与山梨醇、木糖醇等不同，甘
露醇不易吸潮，可以用作隔潮剂，防止口香糖、胶姆
糖等加工与使用过程中黏连。甘露醇没有还原基，
不参与美德拉反应。
2 山梨醇和甘露醇的制备
这一类糖醇的制备工艺通常是：首先以淀粉为
原料，经过调浆、糊化、液化、糖化、精制、浓缩等工
艺制备得到商品质的相应淀粉糖，这是生产的基
础；此后用镍为催化剂在高温高压下进行加氢化学
反应即可制取淀粉糖醇；最后再经过精制、浓缩、分
离等工艺得到相应的糖醇。
2．1 山梨醇的制备
山梨醇的生产包括氢化法、电化学法和发酵
法。其中，氢化法是目前最常用的生产方法，以蔗
糖、淀粉、葡萄糖等为原料通过氢化反应得到。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，后者则通过微
生物的酶作用将葡萄糖和果糖转化为山梨醇。在
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，然后进行生产一J，工艺流程口J主要包括
葡萄糖溶液的制备、加氢反应、催化剂分离、离子交
换、溶液蒸发和结晶干燥等。具体的生产工艺又可
以分为间歇法和连续法等。
2．1．1 间歇法
1)拌釜式间歇加氢工艺¨引
该工艺是我国生产山梨醇的传统工艺。将葡
萄糖配制成质邑分数50％一55％的溶液，加活化后
的雷尼镍催化剂，调节pH至6．5～7．5，通人氢气进
行加氢反应致残糖合格，将反应混合物进行静置沉
降，上清液经过离子交换，山梨醇质量分数一般为
50％。此醇既可作为成品使用，也可经浓缩成为
70％的山梨醇。本工艺中催化剂分离采用先沉降后
精密分离的方法，该方式分离催化剂非常实用，可
以将小于2斗m的催化剂颗粒分离出来，不但能解
决因催化剂污染离交树脂的问题，而且能够使废催
化剂回收使用或回收后作为废金属出售。优点：工
艺简单成熟；设备投资少；操作控制可靠；单机开停
车方便。缺点：反应釜体积小，不适合大规模生产；
所有操作基本上都是手动，工人劳动强度较大；催
化剂粒度大，活性偏低，催化剂消耗高；由于是间歇
反应，每釜都要进行气体置换，因此消耗的氮气、氢
气也相对偏高。
2)外循环式间歇加氢工艺¨叫
该工艺从意大利引进，将质量分数50％～55％
的糖液先经串联的阴阳离子交换树脂处理，而后按
批量加入外循环式高压反应釜，同时加入一定量的
钌催化剂进行反应。反应结束后，将催化剂分离出
来，粗醇经过滤棒及阴阳离子交换树脂处理，即生
产出质量分数约为50％的山梨醇。优点：使用了活
万方数据
· 10· 生物加工过程 第6卷第5期
性很高的钌催化剂，使得加氢条件比较温和；外循
环反应釜的容积(5m3)比国内传统的搅拌釜(1
m3)大得多，单机生产能力大；该工艺的糖、醇精制
系统比较完整，生产的山梨醇质量较好；钌催化剂
失活后可以用双氧水再生数次，催化剂的消耗较
低；间歇工艺，单机运行开停车比较方便。缺点：钌
催化剂的价格比雷尼镍的价格昂贵得多，最主要的
是目前国内厂家制备的钌炭催化剂的性能参差不
齐，使用效果都不很理想。
2．1．2连续法
1)匈牙利管式连续氢化工艺¨训
该工艺是从匈牙利Petnitrogen公司引进的，具
体工艺为：萄葡糖配成质量分数约50％的糖液，加
入雷尼镍催化剂，调pH至7～8，将物料打入管式氢
化反应系统。反应后的物料进入催化剂磁力分离
器，活性好的催化剂分离出来重新进入高压泵前的
反应混合物制备罐中，活性差的随物料经过板框过
滤而除去，粗醇再经串联的阴阳离子交换树脂处
理，即成为质量分数约50％的山梨醇，而后可浓缩
为质量分数70％的成品醇，也可进一步蒸发浓缩，
再经喷雾干燥成型，最后过筛生产出粉末状固体山
梨醇。优点：连续化反应，比较适合于大规模生产，
也有利于醇收率的提高及其他原辅料耗量的降低；
采用了较为先进的控制记录系统，便于各项工艺指
标的监控和稳定；采用了独特的催化剂磁力分离
器，好坏催化剂能及时加以分离，同时不断地向系
统中补充新鲜催化剂，因此反应系统中催化剂的活
性比较稳定，相应的氢化反应也就比较稳定，催化
剂的消耗较低；有较完善的粗醇精制系统，生产的
山梨醇质量较好。缺点：该工艺开停车比较复杂；
成套引进存在着备品备件的国产化问题。
2)固定床中压加氢工艺¨叫
固定床雷尼镍催化剂中压加氢工艺，颗粒状的
催化剂一次性装填，然后通入质量分数50％葡萄糖
溶液和氢气，一般反应温度为120—130oC，压力2
—3MPa．pH5．0～6．0，反应时间3～4h，即得粗醇。
粗醇再经串联的阴阳离子交换树脂处理，即成为质
量分数约50％的山梨醇。固定床颗粒状雷尼镍催
化剂无需后续的过滤设备，操作简单，易于连续
生产。
2．2甘露醇的制备
目前已知的甘露醇的生产方法共有3种：植物
提取法、葡萄糖电解还原法、糖类水解氢化法，其中
葡萄糖电解还原法由于电解能耗高，目前工业生产
已停用‘6—71。
2．2．1海带提取法(属植物提取法)怕。71
在海带提取碘及海藻酸钠后的废水中提取甘
露醇，是目前国内大多数厂家采用的工艺路线。该
法生产工序长，提取率低，成本高，品质差，生产受
季节影响，排污大。
2．2．2葡萄糖发酵法∞。71
以质量分数为20％的葡萄糖溶液为原料在曲
霉素存在下发酵的甘露醇收率约45％一47％，以酵
母发酵则收率约30％。此法工艺技术还有待于研
究，没有实现工业化。
2．2．3糖类催化氢化法
1)蔗糖水解催化氢化法M一刊
质量分数为50％蔗糖水溶液加酸水解为葡萄
糖和果糖，经中和净化，镍催化加氢反应。反应液
过滤、脱色、精制、浓缩、冷却结晶、离心分离，最后
经干燥而得甘露醇产品。黎颖怕1认为此法原料来
源丰富，相对流程较短，生产成本低，品质优，热源
低，无生产季节性，属清洁工艺等，是今后发展甘露
醇生产较有前景的方法。
当以葡萄糖为原料，先在钼酸催化下异构化为
葡萄糖与甘露糖的混合物，然后以质量分数0．2％
一1．5％Na：CO，中和后再两步加氢则甘露醇收率可
达42％。若在以钼酸异构化后进一步以葡萄糖异
构酶将剩余葡萄糖转化为果糖，则甘露醇收率可进
一步提高。
2)甘蔗糖蜜为原料制甘露醇∞。7o
以硫酸为水解剂，进行水解反应，使蔗糖转化
为葡萄糖和果糖，果胶质转化为果胶酸，然后与石
灰乳作用生成果胶酸钙，随同硫酸钙一道沉淀去
除，然后将生成液经脱色净化，在反应器中进行催
化氢化反应，得甘露醇与山梨醇混合液，加入溶剂，
重复2～3次结晶分离，干燥即得成品。
3)葡萄糖异构氢化法
杨海军等旧’认为：可实现大规模工业化生产的
是葡萄糖异构氢化法。以淀粉为原料生产F90超高
果糖浆，经高压加氢可以制得含甘露醇45％与山梨
醇45％以上的混合液，通过结晶可以制得结晶甘露
醇。生产甘露醇的工艺流程如下：淀粉乳一调配一
液化一pH调节_糖化一精制．+异构化一色谱分离
_真空蒸发-+氢化_精制一结晶一千燥一包装_
成品结晶甘露醇。但赵磊o¨认为：此法虽然甘露醇
万方数据
2008年9月 王良东等：淀粉制备山梨醇和甘露醇 ·11·
产率高，但因流程长，技术难度较大，成本高，故不
宜推广采用。
3 山梨醇和甘露醇的应用
3．1 山梨醇的应用
山梨醇最主要的用途是在医药上用于合成维
生素C。此外，山梨醇可以直接药用制成临床制剂，
有山梨醇注射液、山梨醇铁注射液、复方氨基酸注
射液等，分别用于脑水肿、青光眼的治疗以及作为
脱水利尿药、抗贫血药和某些病人的胃肠外营养
液。山梨醇作为药用辅料能与多种辅助形剂配伍
(与氧化剂禁配)，广泛用于药物的固体分散剂、填
充剂、湿润剂、稀释剂，胶囊的增塑剂、甜味剂、矫味
剂，软膏的基质等[11|。山梨醇与其他物品并用时，
可以稳定维生素B孙青霉素普鲁卡因和阿司匹林等
液体药品，山梨醇经口服后在人体内很快就能被吸
收，宜作为糖尿病、肝病、胆囊炎患者的代糖品。目
前，临床上主要用于预防心绞痛，同时在充血性心
力衰竭和血管痉挛性心绞痛的治疗上日趋广泛，有
取代二硝酸异山梨醇酯(ISDN)的趋势HJ。
在食品工业中，山梨醇作为甜味剂在糖果、巧
克力、冰淇淋、口香糖等食品中被广泛应用，也可用
作淀粉稳定剂和果品的湿润调节剂、保香剂、抗氧
剂和保鲜剂等p，l“。
在日化方面，山梨醇作为柔软剂、湿度调节剂、
润滑剂和防冻剂等，广泛用于牙膏、乳剂、漱口液、
香水、防臭膏等的配方中¨引。尤其在牙膏生产中可
作为保湿赋形剂代替甘油使用，在中国牙膏行业中
得到广泛应用。纺织工业上，山梨醇可作为织物软
化剂，有助于织物的印染。用于造纸行业可使纸质
更光滑，印刷更清楚，使包装纸更具弹性，更经久耐
用¨1。山梨醇在皮革、烟草和冶金等工业中可用作
柔软剂、金属表面处理剂、湿度调节剂和胶粘剂等，
也可作为冷冻液或显影液的配方组分，山梨醇与甘
油结合在软性粘胶或软木粘结剂中应用可改进产
品的机械强度和耐湿性能【l3|。
此外，山梨醇可以作为化工中间体合成或裂解
制备其他化工材料。如山梨醇与环氧丙烷聚合生
成聚醚材料；山梨醇脱水与脂肪酸合成的山梨醇酐
脂肪酸酯统称为Span类表面活性剂，其聚氧乙烯基
衍生物统称为Tween类表面活性剂，常作为乳化剂；
山梨醇还可用于制备丙二醇、羟甲基糖醛类树
脂等‘3’111。
3，2甘露醇的应用
甘露醇在医药上的应用主要是：①利尿剂、脱
水剂甘露醇是利尿排水的首选药物，甘露醇注射液
都属必备药物之一【8]。②舒张剂用于治疗脑血管
梗塞。由于它可以扩张血管，甘露醇可以间接起到
降低血压，舒筋活血的作用[BJ。③轻泻剂对于长期
性的便秘有良好的治疗作用¨J。④赋形剂与填充
剂，以及冻干针剂的载体用于抗癌药、抗菌药、抗组
胺药、维生素、醒酒药、口中清凉剂等片剂的制
造M月]。⑤医药中间体用于合成抗肿瘤药二溴甘露
醇、降血脂药甘露醇烟酸酯和抗心绞痛药六硝基右
旋甘露醇旧1等。
甘露醇在食品工业上用途相当广泛。①作为
低热值、低糖的甜昧剂，用于糖尿病人、肥胖病人食
品使用，也适合减肥者服用。②作为无糖口香糖的
甜味剂或防粘剂，已经得到普遍使用。③用于制作
冰淇淋、糖果巧克力的风味糖衣，即所谓脆皮巧克
力的外皮，可以保持产品硬性外皮，效果很好。④
甘露醇还可以掩饰其他食品添加剂中的不良味道
与其他物质的苦味，所以它可以与高倍甜味剂混合
用于饮料、糖浆及其他食品当中¨1。
在化工方面，甘露醇可以添加到电解液中以降
低电解液的饱和蒸汽压，抑制氧化膜的水合作用，
提高电容器的高温稳定性和电解液的高低温特
性[8]。可用作树脂合成中的分散剂，使其易粉碎。
加入质量分数0．01％～1％甘露醇可抑制烯烃类聚
合物变色∞]。此外，甘露醇也可作为中间体进一步
合成化工原料，用于醋酸纤维素的增塑剂、粘胶纺
织物辅助剂、纺织品的软化、烟草过滤嘴、聚氯乙烯
光稳定剂、燃料和润滑油的分散剂以及醇酸树
脂等‘6|。
4结语
糖醇工业技术难度比较大、设备要求比较高、
专业性比较强。随着人们对糖醇功能性质的不断
认识，产品开发力度得到不断加强，产品种类将越
来越丰富，应用将越来越广泛。尤其是随着人们生
活水平的提高，对食品、饮料的功能性以及保健性
食品的品质提出了更高的要求，对低热值、无糖产
品更加重视，糖醇作为一种新型功能甜味剂将具有
广阔的市场前景。以淀粉为原料生产糖醇的技术
万方数据
· 12 · 生物加工过程 第6卷第5期
13趋成熟，由于该工艺原料来源丰富，产品安全性
高，可视为纯天然等特点，必将成为糖醇生产的主
要工艺技术路线。
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