一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法与流程

本发明涉及麦芽糖酸制备，特别是涉及一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法。

背景技术：

1、麦芽糖(ma ltose)是一种较为常见的二糖物质，由两分子的葡萄糖以α-1，4糖苷键连接形成，具有还原性，其分子式为c12h22o11，结构式如下：

2、

3、麦芽糖可由淀粉及糊精等大分子糖类水解而大量转化生成，是一种常用的食品添加剂，作为增香剂或者是抗氧化剂使用。

4、麦芽糖酸常用的制备方法包括化学催化法以及生物转化法，cn104531810b公开一种微生物转化制备麦芽糖酸的方法，发酵培养假单孢菌制得静息细胞，之后添加麦芽糖到静息细胞溶液体系中，体系中静息细胞浓度为od600＝25～50，麦芽糖质量百分比浓度为10％～40％，转化温度为28℃～32℃，摇床转速为150rpm～220rpm，反应时间为24h～72h，转化过程中加入naco3或caco3使ph保持恒定在6.0左右。从上述发明专利可知，使用微生物转化的方式转化时间较长，且转化效率也依赖于假单孢菌的发酵培养，整个过程影响环境较多，不利于工业化生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，本发明利用温和的催化剂有效控制麦芽糖电化学氧化为麦芽糖酸，转化速度快。

2、为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，包括以下步骤：

3、s1、将碳纤维布经表面的酰胺键连接的氧化石墨烯的阳极电极以及作为阴极电极的石墨电极置于电解槽的隔膜的两侧，电解槽阳极一侧填充有阳极电解液，阳极电解液包括浓度为1mo l/l的koh溶液和浓度1mo l/l的麦芽糖；电解槽阴极一侧填充有阴极电解液，阴极电解液包括浓度为1mo l/l的koh水溶液；

4、s2、通电，作为支撑结构的碳纤维通过壳聚糖来源的碳和氮化学键连接的氧化石墨烯；氧化石墨烯吸附阳极生成的氧气氧化麦芽糖为麦芽糖酸同时抑制1，4糖苷键的断裂；

5、电氧化的工艺参数如下：

6、电流密度为10ma·cm-2至35ma·cm-2；

7、电氧化时间60min至90min。

8、优选所述阳极电极的制备方法包括以下步骤：

9、s11、将清洁后的碳纤维布置于强酸中浸泡，碳纤维布表面负载-cooh；

10、s12、将壳聚糖、乙酸以及氧化石墨烯置于去离子水中，伴随着搅拌，壳聚糖逐渐包围氧化碳纤维布形成溶胶，壳聚糖表面的-nh2与碳纤维布表面的-cooh脱水缩合形成酰胺键，反应4小时至8小时后，将表面负载有壳聚糖凝胶的碳纤维布置于氧化石墨烯分散液中，静置，壳聚糖的氨基与氧化石墨烯边缘位置处的羧基进行二次酰胺化反应，形成碳纤维布-壳聚糖溶胶-氧化石墨烯自组装结构有序结构；

11、s13、将s12所得碳纤维布-壳聚糖溶胶-氧化石墨烯自组装结构置于聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应，获得氮掺杂的碳纤维布和氧化石墨烯，煅烧，得结构稳定的阳极电极。本发明中的碳纤维布利用酰胺键有序排列氧化石墨烯，碳纤维布具有平面结构，通过壳聚糖的分散以及包覆有效将氧化石墨烯化学键连接于碳纤维布的表面，且氧化石墨烯的-cooh主要分布在氧化石墨烯的片状边缘位置，因此，碳纤维布和片状氧化石墨烯形成相互垂直的平面结构，且壳聚糖凝胶在氧化石墨烯之间有效形成空间位阻，抑制氧化石墨烯在碳纤维布表面的堆叠，形成有空隙的均匀排列，产生的氧气均匀分散，提高麦芽糖酸的氧化效率和氧化纯度。随着水热反应以及煅烧过程，壳聚糖碳化，来源于壳聚糖的n掺杂石墨烯结构和碳纤维布中，保证了其在电化学过程中电荷的快速传递；且壳聚糖自身的空间位阻作用有效降低了石墨烯的团聚或者是聚集，保留了充分的孔道用于吸附麦芽糖和氧气，相较于一般的石墨电极，本发明提出的阳极电极具有更为丰富的反应位点和反应空间。

12、优选所述阳极电极包括片状的碳纤维布以及通过酰胺键垂直枝接于碳纤维布的氧化石墨烯，电氧化过程中通过碳纤维布以及氧化石墨烯导电。本发明提出在作为骨架支撑架构的碳纤维布的表面垂直设置有用于吸附和活化氧气的氧化石墨烯，处于碳纤维布和氧化石墨烯之间用于形成稳定的连接结构和电子传递。

13、优选s12中将壳聚糖和氧化石墨烯置于质量分数为2％至4％的乙酸水溶液中；

14、壳聚糖与碳纤维布的质量比为1：(70至80)；

15、壳聚糖与氧化石墨烯的质量比为1：(2至3)。

16、优选s11清洁碳纤维布的方法如下：

17、取碳纤维布置于1mo l/l的稀盐酸溶液中超声15min；再置入无水乙醇中超声15min,最后放入去离水中超声15min；得到清洁的碳纤维布。

18、优选使用导电银浆黏结导线于阳极电极一端，置于烘箱中，80℃下烘干固化，而后利用环氧树脂对银浆与阳极电极接触部分进行包裹保护，再次于烘箱中烘干固化，得用于电氧化麦芽糖的阳极电极。

19、优选s13水热反应的工艺条件如下：

20、180℃至200℃反应12小时至18小时。

21、优选s13煅烧的工艺条件如下：

22、惰性气氛下600℃至700℃煅烧2小时至3小时。

23、优选随着电氧化的进行缓慢滴加去离子水维持氢氧化钾的浓度稳定。

24、通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

25、本发明利用电解过程中阳极产生的氧气配合碳纤维布表面自组装的氧化石墨烯对氧气的吸附，氧化石墨烯表面将氧气转化为·o2-的活性位点，·o2-通过吸氢从麦芽糖中提取·h，促进氧化反应的进行；作为非金属催化剂，在通电的过程中不存在金属离子的价态变化，碳纤维布以及氧化石墨烯石墨化部分可以吸附和活化o2，生成活性氧，在促进氧化的同时抑制反应过氧化即避免了1,4-糖苷键的打断，避免了葡萄二酸的生成，且阳极电极周围的高浓度氢氧化钾浓度抑制麦芽糖酸的异构化，随着电解反应的进行，消耗了一定的水，氢氧化钾的浓度更加高，抑制麦芽糖的异构化，保证麦芽糖酸的纯度，整个制备过程具有较好的选择性。

26、本发明的电化学氧化速度快，麦芽糖浓度高，利于提高生产效率。

技术特征：

1.一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：所述阳极电极的制备方法包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：所述阳极电极包括片状的碳纤维布以及通过酰胺键垂直枝接于碳纤维布的氧化石墨烯，电氧化过程中通过碳纤维布以及氧化石墨烯导电。

4.如权利要求2所述的一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：s12中将壳聚糖和氧化石墨烯置于质量分数为2％至4％的乙酸水溶液中；

5.如权利要求2所述的一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：s11清洁碳纤维布的方法如下：

6.如权利要求2所述的一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：

7.如权利要求2所述的一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：s13水热反应的工艺条件如下：

8.如权利要求2所述的一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：s13煅烧的工艺条件如下：

9.如权利要求2所述的一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，其特征在于：随着电氧化的进行缓慢滴加去离子水维持氢氧化钾的浓度稳定。

技术总结本发明公开一种电化学氧化制备麦芽糖酸的方法，包括以下步骤：S1、将碳纤维布经表面的酰胺键连接的氧化石墨烯的阳极电极以及作为阴极电极的石墨电极置于电解槽的隔膜的两侧，电解槽阳极一侧填充有阳极电解液，阳极电解液包括浓度为1mo l/L的KOH溶液和浓度1mo l/L的麦芽糖；电解槽阴极一侧填充有阴极电解液，阴极电解液包括浓度为1mo l/L的KOH水溶液；S2、通电，作为支撑结构的碳纤维通过壳聚糖来源的炭和氮化学键连接的氧化石墨烯；氧化石墨烯吸附阳极生成的氧气氧化麦芽糖为麦芽糖酸同时抑制1，4糖苷键的断裂；本发明利用温和的催化剂有效控制麦芽糖电化学氧化为麦芽糖酸，转化速度快。技术研发人员：陈诺,陈之,倪益金,陈红辉受保护的技术使用者：浙江晟格生物科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17