Для чего используется ксилитол?

Xylitol (C₅H₁₀O₅), also known as pentane-5-ol, is a white crystal or crystalline powder with a sweet taste. It is highly soluble in water, slightly soluble in ethanol and methanol, with a melting point of 92-96°C, boiling point of 216°C, and heat value of 16.72 kJ/g. It absorbs heat when dissolved in water, so the solid form produces a pleasant cooling sensation in the mouth. Xylitol is similar to sucrose in sweetness and hygroscopicity. It is absorbed by the body without side effects after being ingested, and is widely used. The demand in domestic and foreign markets is increasing day by day. For example, if the product reaches pharmaceutical grade and is made into an injection, the added value will be very high. Xylitol is a chemical product with high practical value that is produced using high-tech methods that comprehensively utilize agricultural waste products. China is a major agricultural country with an abundance of raw materials for xylitol production. The annual output of corn alone is 70 million tons, and about 10 million tons of corncobs can be obtained. If all of these corncobs were used to produce xylitol, 1 million tons could be produced. The product cost is relatively low, it is highly competitive, and it has high development value.

Ксилитол является важным химическим сырьемwidely used in the chemical, pharmaceutical, food and other industries. It can be used to produce surfactants, emulsifiers, demulsifiers, alkyd resins and coatings, and can replace glycerin in the paper industry and national defense industry. It is also a raw material for the pharmaceutical industry to manufacture various drugs. Since the metabolism of xylitol in the body is not related to insulin, it is suitable for the production of foods for diabetics. В случае необходимостиrecent years, the market demand for xylitol has been growing rapidly, with an estimated annual total demand of more than 100,000 tons. However, China' текущая годовая добыча ксилитола составляет менее 2000 тонн, а цена продажи за тонну достигает 25 000 юаней. Поэтому использование сельскохозяйственных отходов, таких, как кукурузные плиты и хлопчатобумажные ракушки, для производства ксилитола имеет чрезвычайно оптимистические перспективы.

1 подготовка ксилитола

Существует три способа производства ксилитола.

1.1 извлечение материала

Ксилоза в основном извлекается из стеблей или кожуры растений, а затем ксилол производится из ксилозы.

1.2 химический синтез

Основной принцип заключается в Том, что пентозы гидролизируются кислотой для получения д-ксилозы, а d-ксилоза гидрогенизируется под никелевым катализатором для получения ксилола. Этот метод имеет длительный технологический процесс, высокие требования к оборудованию и небезопасное производство. Новые исследования — это получение гидролизата ксилозы с помощью гидролизирующей рогатки или корнкобов, а также электролиза электролита для снижения ксилитоловых продуктов [1]. Коэффициент преобразования xylose может достигать более 95,0%.

1.3 биосинтез

Основной принцип биологического метода заключается в Том, что основным продуктом гидролиза сельскохозяйственных отходов, таких как солома, багасса и кукурузные кобры, является ксилосодержащий гидролиз, а затем ксилол получается путем ферментации ксилозы в гидролизате с использованием микроорганизмов.

В настоящее время ферментация ксилозы для производства ксилола из глюкозы является горячей точкой исследований, поскольку глюкоза широко доступна и относительно недорого. Тем не менее, микроорганизмы не были найдены в природе, которые могут непосредственно ферментировать глюкозу для производства ксилитола. Одним из решений этой проблемы является метод смешанной ферментации. Интеграция пути, который катализирует производство xylitol из глюкозы в Один штамм бактерий, и использование этой инженерной бактерии может непосредственно ферментировать глюкозу для производства xylitol. Это может не только сократить количество реакционных шагов и упростить процесс, но и использовать недорогой и легкодоступный глюкозу в качестве субстанции.

В настоящее время промышленное производство в китае в основном основано на химическом синтезе. Метод биосинтеза использует редуктазный фермент в микроорганизмах для производства ксилитола, что может эффективно снизить себестоимость производства ксилитола. Метод ферментации не только способен устранить xylose очистка шаг, но и упрощает xylitol разделения шаг, что делает его перспективным методом производства. Ферментативный синтез ксилитола обеспечивает непрерывное и эффективное производство за счет метаболического баланса редукционного коэффициента коэнзима ксилозы.

2 свойства xylitol

2.1 промежуточное вещество в углеводном метаболизме

Ксилитол является нормальным промежуточным звеном углеводного обмена в организме человека. Его метаболизм отличается от обычного сахара. Ксилитол может поглощаться и использоваться через клеточные мембраны без помощи инсулина после входа в организм, и не увеличивает глюкозу крови или мочевой глюкозы. В течение 12 часов после потребления ксилитола от 50% до 60% окисляется до двуокиси углерода и воды, высвобождая тепло, которое используется телом. От 2% до 10% выводится в моче и фекалиях, а от 20% до 30% хранится в организме в качестве гликогена или других промежуточных продуктов, без увеличения уровня глюкозы в крови. Ксилитол также стимулирует поджелудочную железу, чтобы выделить небольшое количество инсулина. Исследования показали, что ксилитол может использоваться отдельно для замены некоторых препаратов, снижающих уровень глюкозы. Клинические испытания за рубежом показали, что диабетики могут дополнять свое тело сахаром, принимая 30г ксилитола, смешанного в теплой воде или добавляемого в продукты питания, такие как молоко или соевое молоко, ежедневно. Xylitolобработанные сладости, шоколад, сухофрукты и другие продукты питания могут не только облегчить душевные страдания диабетиков, которые не могут есть сахар или сладости, но и смягчить симптомы заболевания, повысить физическую силу, регулировать питание, и в то же время уменьшить жажду, голод и частое мочеисцеляние.

2.2 антикариес свойства

По данным национального эпидемиологического обследования состояния полости рта, половина населения китая страдает от кариеса. Кариес происходит потому, что люди часто едят сукроуз или продукты с высоким содержанием сахара. Сугроза, которая остается во рту, производит кислотные вещества под действием бактерий, что приводит к потере минералов, коррозии и повреждению зубов, а также формирует кариеса.Xylitol предотвращает каритозПотому что он не ферментирован бактериями во рту, чтобы производить кислоты, которые могут выщелачивать минералы из зубов и вызвать кариез. Он не обеспечивает питательными веществами для выживания бактерий и может препятствовать росту бактерий. Исследования показали, что ксилитол может предотвратить каритоз на 90% при использовании в качестве заменителя сахара в сладких продуктах [3].

2.3 в качестве источника энергии

Xylitol can be used as an energy source for parenteral nutrition[4]. Parenteral nutrition is a balanced solution of energy, nutrients and electrolytes that can provide energy, amino acids and inorganic salts. For patients, especially those after surgery, the body's internal endocrine balance system is disrupted and glucose metabolism is weakened. Therefore, when glucose solution is injected parenterally, a new balance system cannot be established immediately, which sometimes causes adverse phenomena such as coma, edema, and dehydration in patients. Replacing glucose with xylitol as an energy source can avoid these adverse phenomena. In addition, xylitol can promote the synthesis of hepatic glucose, improve the patient' функции печени, и имеет эффект предотвращения жирной печени, увеличение бифидобактерий, и устранение кетонов тела в крови. Ксилитол является нормальным промежуточным веществом в метаболизме человека, и его физиологические функции требуют дальнейших исследований.

3 применения xylitol

В связи с вышеуказанными характеристиками xylitol, он широко используется во многих областях, таких как продукты питания, лекарства и химикаты.

3.1 применение в пищевой промышленности

Ксилитол метаболизируется в организме независимо от инсулина, поэтому он используется в производстве пищевых продуктов для диабетиков. Ксилитол обладает охлаждающим действием во рту и не ферментируется бактериями, чтобы производить молочную кислоту во рту. Это не очень хорошая среда для микроорганизмов и поэтому не кариогенная и может быть использована для производства жевательной резинки. Xylitol имеет уникальные преимущества в качестве заменителя сахара. Ксилитол не подвергается реакции майяра браунинга во время обработки продуктов питания из-за нагрева, потому что в отличие от сахара, он не имеет группы альдегидов и не реагирует с аминокислотами, чтобы затуманила цвет продуктов питания. Xylitol не влияет дрожжи и бактерии, не вызывает плесени, и может продлить срок годности продуктов питания. Таким образом, ксилитол широко используется в таких продуктах, как жевательная резинка, шоколад, напитки и конфеты [4-5].

3.1.1 применение в жевательной резинке

Xylitol имеет ту же сладость, что и sucrose и может предотвратить кариес. Популярная в мире жевательная резинка без сахара в настоящее время производится путем замены сахарозы сахарными спиртами, такими как ксилитол.

3.1.2 применение в шоколадных изделиях

Ксилитол может заменить сукроуз в шоколадных продуктах. Сырьё xylitol должно быть тонким грунтовым порошком. Этот тип шоколада, который заменяет сукроуз ксилитолом, подходит для диабетиков.

3.1.3 применение в напитках

In vitamin drinks made with a complex sweetener blend of xylitol, maltitol, sugar and fructose, xylitol mainly improves the sweetness and gives a cooling sensation to the drink, while maltitol gives the drink a sense of quality. The use of xylitol in drinks controls the calorie content and stabilizes the effectiveness of the vitamins.

3.1.4 при нанесении пищевых мягких конфет

Подсластители, такие как цикламат и ксилитол, используются для замены сахарозы в производстве пищевых волокон гаммий. Пищевая гамма из фибрового волокна изготавливается из порошка читосана и коньяка в качестве пищевых ингредиентов из фибрового волокна, а также из цикама и ксилитола в качестве подсластителей с использованием определенного процесса. Они имеют хороший вкус и естественный цвет, цельные, пухлые, деликатные и сладко-кислый вкус.

3.2 применение в фармацевтической промышленности

Ксилитол может снизить трансаминазу и является хорошим лекарством для лечения диабета и защиты печени. Это приводит к увеличению калорий, улучшению обмена сахара, а не увеличению нагрузки на сахар и ликвидации кетонемии. Ксилитол не только метаболизируется в организме человека без инсулина, но и способствует секреции инсулина.

Therefore, xylitol is a good nutritional supplement and adjuvant treatment for diabetics. It can increase the physical strength of diabetics, relieve symptoms such as hunger, increased drinking, eating, and urination, and reduce the dosage of insulin and other hypoglycemic drugs. It also inhibits oral bacteria and prevents tooth decay. It is used in the pharmaceutical industry to manufacture various drugs. There are 36 million diabetic patients in China, and the emergence of xylitol is undoubtedly good news. In addition, it can increase glycogen in the liver, reduce transaminases, improve liver function, and protect the liver. Xylitol has a strong anti-ketone effect. Intravenous injection of xylitol has a good therapeutic effect on patients with ketone bodies and is a calorie supplement for these patients. Xylitol can inhibit the growth of body fat, so long-term use of xylitol can have a weight loss effect. Adding xylitol to anesthetics during surgery can play a role that glucose cannot. Xylitol has many other applications in the medical field that are waiting to be further researched.

3.3 применение в химической промышленности

Ксилитол может использоваться для производства поверхностно-активных веществ с антибактериальными свойствами; В синтетической смоле используется для производства различных алкидных смол; В кожевальной промышленности ксилитол реагирует с фенолом, формальдегидом, фосфорной кислотой и т.д., чтобы произвести бесцветный кожезаменитель с хорошей растворимостью в воде и свойствами для загара, а также устойчив во время хранения, не окисляется и не темнеет и используется для загара белой кожи. Ксилитол может заменить глицерин и используется в бумажной промышленности, ежедневной химической продукции и оборонной промышленности. Он может быть нитрифицирован для производства взрывчатых веществ; Он может вступать в реакцию с синтетическими жирными кислотами для производства нелетучих пластификаторов; Сам ксилитол также оказывает эмульсирующее, дисперсирующее, депенообразующее и другие эффекты; Он имеет лучшую теплостойкость и коррозионную стойкость, чем гексанол, и является важным эмульгатором с хорошими перспективами применения. По мере расширения и развития промышленного применения ксилитола значительно возрастет спрос на него.

3.3.1 применение в пластмассовой промышленности

Ксилол и жирные кислоты с 5-9 атомами углерода могут быть очищены для производства термостойких пластификаторов. Продукция имеет высокое содержание тристера и хорошую совместимость, и может быть использована в подошвах, сельскохозяйственных пленок, искусственной кожи, кабельных материалов и т.д. Полиэфирная смола является новым типом полимера, который является основным сырьем для пенопласта, резины, клеев и т.д. Xylitol может быть использован в качестве исходного агента для производства полиэфира, который является основным сырьем для дальнейшего синтеза жесткого пенопласта. Xylitol может использоваться в качестве добавки в ПВХ кабелях для улучшения изоляционных свойств.

3.3.2 применение в промышленности по производству красок и покрытий

Алкидная смола является важным сырьем для синтетических красок с хорошей производительностью, универсальностью и низкой ценой. Однако при приготовлении этого сырья потребляется большое количество глицерина и пищевого масла. Использование ксилитола, который имеет характеристики пяти гидроксильных групп, в качестве заменителя может сэкономить много глицерина и пищевого масла. Xylitol и высокое масло могут быть использованы для улучшения темно-цветных красок.

3.3.3 применение в пав

Поверхностно-активные вещества являются новой отраслью, в которой используются большие объемы. Они являются важными вспомогательными химическими устройствами в химической, нефтяной, легкой промышленности, пищевой, фармацевтической и текстильной промышленности. Они играют важную роль в поощрении ответных мер, улучшении показателей и повышении качества. Полигидрические спиртные неионические поверхностно-активные вещества, такие как эфиры жирных кислот сорбита, в основном синтезируются из сорбитола. Xylitol и сорбитол являются полигидрическими спиртами с очень похожими физическими и химическими свойствами. Таким образом, ксилол может также использоваться для производства вышеупомянутых веществ так же, как сорбитол, и, как сорбитол, он также является неионическим поверхностным веществом.

3.4 применение в зубной пасте

В настоящее времяКсилитол в основном используется в жевательной резинкеИ технология относительно зрелая. Жевательная резинка может эффективно предотвратить кариес. В последние годы ксилитол стал использоваться в зубной пасте. Xylitol используется в зубной пасте следующим образом:

(1) только ксилитол: поскольку ксилитол обладает многими характеристиками, аналогичными глицерину и сорбитолу, он может использоваться в качестве смачивающего средства и смешиваться с другими ингредиентами зубной пасты для достижения хорошего антикариевого эффекта.

(2) смешивание ксилитола и фторида: ксилитол и фторид имеют функцию предотвращения кариевого распада, но их механизмы действия различны. Смешивание их вместе может лучше предотвратить появление кариеса.

③ Xylitol и китайская травяная медицина используются вместе. Китайская травяная медицина, как правило, имеет уникальные функции, такие как снятие боли, противовоспалительные, гемостатические, и защита десен. Ксилитол, смешанный с китайской травяной медициной в зубной пасте, может не только предотвратить кариепатию, но и защитить десны и другие функции, что в большей степени способствует оральному и стоматологическому здоровью.

4. Выводы

Xylitol промышленность является новой отраслью, и разработка и исследования xylitol только начали внутри страны и за рубежом. Xylitol имеет широкий спектр применений, растущий спрос и высокую стоимость. Производство ксилитола из сельскохозяйственных отходов имеет хорошие перспективы развития. Китай является крупной сельскохозяйственной страной с обильным и легкодоступным сырьем, что дает ему хорошие преимущества для развития. С развитием China' экономика и повышение осведомленности в области охраны окружающей среды, исследования и разработки новых видов применения xylitol стали модными, и их ценность и потенциал будут лучше отражены. Перспективы производства, сбыта и разработки ксилитола весьма широки.

Ссылки на статьи

[1] хуан юсюй. Технологический процесс производства ксилитола методом электродиализа [J]. Прикладная химия, 1997, 14(6): 105 — 106.

[2] ты син. Xylitol и его функции [J]. Наука и техника в пищевой промышленности, 2003, 24(8): 87 — 88.

[3] ван гуаньбинь, ван ченфу. Функциональный подсластитель xylitol [J]. Китайская продовольственная и пищевая промышленность, 2005 год (10): 28-29.

[4] цуй фушунь, ли чуньхуа, чжоу липин. Физиологические функции ксилитола и его применение в пищевой промышленности [J]. Журнал янбянского университета (сельское хозяйство), 2003, 25(4): 298-300.

[5] ма пейчжун, сюй цзиньму, хан вейчэн. Производство и применение ксилитола [J]. Хэнань наука и техника, 1997, (4): 16-17.

[6] хуан цзин. Синтез, применение и перспективы рынка xylitol [J]. Химическая технология и развитие, 2003, 32(3): 12-15.

[7] Xiang Xiaoli, Chen Tian' а. Методы приготовления и применения сахарных спиртов [J]. Химическая промышленность хубэй, 2002, (2): 27-28.

[8] чжан цзиньюань, Лу ли. Краткое обсуждение применения ксилитола в зубной пасте [J]. Зубная паста промышленность, 2005, (4): 29-30.