Теоретическое обоснование и экспериментальные исследования химико-технологических проблем получения, определения и использования лактозы и ее производной лактулозы

• Автор: Серов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.18.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 308 с. : ил.

1.1. Физические, физикохимические свойства и реакционная способность лактозы

1.2. Химические производные лактозы.

1.2.1. Галогено и азотсодержащие производные лактозы.

1.2.2 Сложные эфиры лактозы.

1.2.3. Лактозиды

1.2.4. Ангидро и циклические производные лактозы.

1.2.5. Ненасыщенные производные лактозы.

1.2.6. Лактобионовая кислота, как основной продукт окисления лактозы

1.2.7. Лактозосодержащие олигосахариды

1.2.8. Дезоксипроизводные лактозы.

1.3. Лактулоза

1.4. Анализ проблем существующих технологий и задачи исследований
Глава 2. Методология выполнении работы
2.1. Организация работы
2.2. Методы исследований
2.3. Оценка методов определения лактозы.
2.4. Сравнительный анализ методов определения лактулозы
2.5. Разработка модифицированного метода определения бора
в углеводсодержащих растворах.
2.6. Разработка метода определения сульфитионов
в концентрате лактулозы.
2.7. Методы математического планирования и обработки
экспериментальных данных.
Глава 3. Хнмикотехнологнческие проблемы получении стереоизомерных форм лактозы, как сырья дли получении лакгулозы и некоторые пути их решении
3.1. Системный анализ возможностей получения аномерных форм молочного сахара из лактозосодержащего сырья.
3.2. Предпосылки реакционной способности молекулы лактозы
Глава 4. Исследование процесса изомеризации лактозы
в лактулозу с использованием высокоэффективного катализатора в щелочных восстановительных средах.
4.1. Теоретическое обоснование механизма изомеризации лактозы
с использованием борной кислоты
4.2. Оценка физикохимических и медикобиологических свойств бора и его производных.
Глава 5. Изучение влияния основных параметров
технологического процесса на степень изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии высокоэффскгивного катализатора
5.1. Оптимизация процесса изомеризации лактозы в лактулозу методом нейронных сетей
5.2. Изучение влияния температуры и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу.
5.3. Изучение влияния активной кислотности и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу.
5.4. Изучение влияния массовой доли сульфита натрия и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу.
5.5. Изучение влияния молярного соотношения борная кислоталактоза и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу
5.6. Изучение влияния массовой доли лактозы и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу
5.7. Изучение влияния активной кислотности и температуры реакционной среды на степень изомеризации лактозы в лактулозу
5.8. Изучение влияния массовой доли сульфита натрия и температуры реакционной среды на степень изомеризации лактозы в лактулозу
5.9. Изучение влияния молярного соотношения борная кислоталактоза и температуры реакционной среды на степень изомеризации лактозы в лактулозу.
5 Изучение влияния массовой доли лактозы и температуры реакционной среды на степень изомеризации лактозы
в лактулозу.
Глава 6. Изучение процесса удаления бора из углеводсодержащих растворов
6.1. Научнотехнические предпосылки удаления борсодержащих соединений из водных сред
6.2. Кинетика удаления бора из углеводсодержащих растворов методом ионного обмена.
6.3. Динамика удаления бора из углеводсодержащих растворов .
6.4. Регенерация ионообменных смол в производстве лактулозы
Глава 7. Разработка технологии и требований к аппаратурному
оформлению получения концентратов лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора
7.1. Анализ основных принципов создания высокоэффективных производств.
7.2. Разработка модульного алгоритма технологии получения концентратов лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора.
7.3. Обоснование технологических режимов и требований к аппаратурному оформлению технологии лактулозы
с использованием высокоэффективного катализатора
Глава 8. Изучение физикохимических и медикобиологических свойств концентратов лактулозы и оценка путей их использования
8.1. Состав и физикохимические свойства
концентратов лактулозы.
8.2. Медикобиологические свойства концентратов лактулозы и некоторые пути их использования
Глава 9. Техникоэкономическая, экологическая и социальная оценка разработанных технологий.
9.1. Маркетинговые исследования
9.1.2. Производство кисломолочных, безалкогольных и алкогольных напитков.
9.2. Техникоэкономическая эффективность разработанной технологии
9.3. Экологический мониторинг технологии концентратов лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора
9.4. Социальная значимость работы
Основные результаты и выводы.
Список использованной литературы


Огликозидов с неуглеводными агликонами, которые могут иметь важное практическое значение и, поэтому, подвергаются интенсивному изучению. Гликозиды независимо от природы агликона, строения углеводного остататка и природы гетероатома, соединяющего гликозильный остаток с агликоном, обладают общими чертами химического поведения. Гликозиды способны к гидролизу, вызывающему разрыв гликозидной связи, с образованием соответствующих моносахаридов. Гидролиз гликозидов катализируется кислотами и лишь в некоторых случаях основаниями. Например, при кислотном гидролизе лактозы получается смесь моносахаридов в виде глюкозы и галактозы. Гликозиды, как правило, не проявляют альдегидных реакций и, в частности, весьма устойчивы к восстановителям и окислителям, действующим на карбонильную группу моносахарида. Поэтому, образование низших Огликозидов часто используется для избирательной защиты карбонильной функциональной группы сахара . Простейший метилРлактозид обычно получается в результате реакции аацетобромлактозы с метанолом в присутствии карбоната серебра с последующим дезацетилированием метнлатом натрия в метаноле 6. Впоследствии был получен ряд других лактозидов по реакции КенигсаКнорра, а именно бензил5, миристил0, холестерил1 и дезоксикортикостерилрлактозиды 0. Гельфериха 8. Таким образом были получены о и пгалогенлактозиды, где атомами галогена являются хлор, бром и йод 6. Наилучшие выходы до фенилалактозида наблюдаются при сплавлении октаОацетилРлактозы с фенолом в присутствии безводного хлорида цинка 7. Высшие олигосахариды были приготовлены по реакции КенигсаКнорра при взаимодействии гептаОацетилалактозилбромида с сахарами, защищенными соответствующим образом, с последующим удалением защитных групп. Так, бОРлактозилЭглюкоза рис. ОрлактозилЭгалактоза из 1,2,3,4диОизопропилиденОгалакгопиранозы 2. Рисунок 1. Хорошо известное соединение лактозан является 1,6ангидропроизводным лактозы рис. Рисунок 1. Показано 7, что наиболее удобным предшественником лактозана является Охлорфеиилгликозид лактозы. Элиминирование этого арилгликозида, катализируемое основанием, способствует получению лактозана с высоким выходом. Свойства лактозана как ангидрида с семичленным окисным циклом, очевидно, в целом аналогичны свойствам обычных огликозидов, т. Интересные синтетические возможности может дать раскрытие семичленного ангидроцикла в ангидридах сахаров, спиртовые гидроксилы которых защищены подходящими группами. Такие реакции позволяют получать производные сахаров с одним свободным гидроксилом, недоступные другими путями. Рисунок. Схема раскрытия ангидроцикла в левоглюкозане Целесообразно проверить поведение перацетата лактозана в условиях аналогичной реакции с целью получения производного со свободной ОНгруппой при С6 молекулы лактозы. Циклические ацетали сахаров играют важную роль в синтетической химии углеводов и широко используются для специфической зашиты одновременно двух и более гидроксильных групп. Реакция углеводов в целом и лактозы в частности с альдегидами и кетонами находится под строгим контролем стереохимических факторов и поэтому далеко не
всякая пара гидроксильных групп углевода способна реагировать с карбонильным соединением. Действительно, поскольку нормальное расстояние между атомами кислорода в ацетальной группировке составляет около 2, А, то в реакцию могут вступать только те пары гидроксильных групп, которые достаточно сближены до ЗА или же те группы, которые могупг быть сближены без резкого искажения конформации молекулы . Кроме этого, существенное влияние на выход продукта реакции оказывает тип катализатора. Наиболее предпочтительным катализатором при получении изопропилиденовых производных лактозы является птолуолсульфокислота с помощью которой был получен бензил3,изопропилиденрлактозид с выходом рис. Более сложное соединение было получено при взаимодействии лактозы с 2,2диметоксипропаном, катализируемое птолуолсульфокислотой 9. Полученный в результате этой реакции тетраацеталь, а именно диметилацетапь2,,6,4три0изопропилиденлактозы рис. С2 иили С6 1. Рисунок 1.