【背景及概述】[1][2][3]
葡萄糖酸钠又称五羟基有机酸钠，是一种白色结晶颗粒或粉末，相对分子质量为218.14，熔点约为206 ℃，10%的水溶液pH 6.2~7.8，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚，有一定的咸味。其广泛应用于在食品、建筑、医药、水质处理、电镀、显影等行业，尤其是在食品行业。随着人们生活水平和保健意识的不断提高，对食品营养和风味的要求也越来越高，食品工业正朝着饮食多样化、食品绿色化、低化的健康之路发展。
葡萄糖酸钠作为一种新型的功能呈味调料，能够赋予食品酸味，改善食品呈味性，防止蛋白质变性，掩盖不良苦味、涩味，代替食盐制取低钠、无钠食品。而且其具有无毒、无潮解性、较好的稳定性和螯合性能、且原料来源广泛的特点，备受人们关注，一些新的制备技术与应用层出不穷。在2012年，经我国卫生部门许可，列入了新型食品添加剂目录。葡萄糖酸钠的生产和应用已有将近三十年的时间。特别是近年来，随着葡萄糖酸钠在建筑行业缓凝剂、减水剂等新领域的应用，其市场需求量呈现快速增长的趋势。其中发酵法生产葡萄糖酸钠凭借其技术成熟、工艺条件温和、技术路线简洁、产品成本低的优势，在葡萄糖酸钠行业中已占据主导地位。中国作为全球最重要的葡萄糖酸钠生产国和出口国。预计在未来一段时间内，葡萄糖酸钠的生产和应用将持续稳定增长。
【理化性质】[3]
葡萄糖酸钠又称D-葡萄糖酸钠，化学名称为五羟基己酸钠，分子式为C6H11NaO7，相对分子质量为218.14，熔点为206～209℃，为白色结晶颗粒或粉末，极易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，无毒，热稳定性好，无潮解性。
【应用】[2][3]
1.用于医药方面
钠对维持细胞外渗透压和容量，调节酸碱平衡，发挥神经肌肉的正常功能具有重要的作用，可有效防止低钠综合症的发生。
2.稳定剂
具有优异的缓蚀阻垢作用，被广泛应用于水质稳定剂。具有明显的协调效应，适用于钼、硅、磷、钨、亚硝酸盐等各种配方；缓蚀率随温度升高而增加；阻垢能力强，对钙、镁、铁盐具有很强的络合能力；作为循环、冷却水缓蚀阻垢剂达到灭公害。
3.用作钢铁表面清洗剂
钢铁表面如需要镀铂、镀铬、镀锡、镀镍以适应特殊用途时，其钢坯表面均
需经过严格清洗，使镀层物与钢铁表面牢固结合，清洗药剂中添加葡萄糖酸钠将会达到十分理想的效果。
4.作玻璃瓶专用清洗剂
用葡萄糖酸钠为主要配方的玻璃瓶专业清洗剂可改善去垢力不强、易堵塞
洗瓶机的喷嘴及管路；对瓶贴及瓶颈铁锈去染力不理想；洗后微量残留物对食用安全性不理想（ 如磷酸盐残留）；洗涤水排放成公害（ 不符合国家规定之标准）。
5.建筑业
作为减水剂、缓凝剂：水泥中添加一定数量的葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，即推迟混凝土的最初与最终凝固时间。
6. 用于食品：
1）葡萄糖酸钠能够代替食盐：相关研究表明钠的摄入量过大，会诱发高血压的产生。低钠盐食品成为当今食品工业中研究的热点。葡萄糖酸钠的盐味质与食盐接近，而钠分子量仅占10.5%，与食盐相比，前者钠量仅为后者的1/4。而且
与其他低钠盐相比，葡萄糖酸钠具有无刺激性、无苦涩味、盐辛味等优点，成为了食盐的取代品。目前被广泛应用于无盐酱油，面包等食品领域。在白面包中，由葡萄糖酸钠完全替代氯化钠，即不会引起面包体积的差别，又不会影响其整体风味及保质期限。
2）葡萄糖酸钠能够改善食品风味：在食品行业中，风味是衡量食品感官机能的最重要指标。目前，风味物质的生产应用，已成为广大食品研究人员和生产者关注的热点。近年研究发现：葡萄糖酸钠具有掩盖食品苦味，屏蔽异味，改善呈味等功效，对食品风味的改善具有显著的效果。通过在低脂奶酪中添加葡萄糖酸钠，从而消除了低脂奶酪原有的苦味、涩味，改善了整体的口感。通过对比葡萄糖酸钠和石膏做凝固剂制作内酯豆腐的风味，发现用葡萄糖酸钠点出的豆腐更加细嫩，味道和营养价值也更高。
3）葡萄糖酸钠能够增强食品的营养特性：随着人们生活水平和保健意识的不断提高，对食品营养和风味要求也逐渐提升。葡萄糖酸钠作为一种多功能食品添加剂，不但可以改善食品的风味，还可以增强食品的营养特性。如通过对奶
酪硬化现象的深入研究，发现葡萄糖酸钠能够与奶酪中钙离子和乳酸根离子形成可溶性复合物，从而增加乳酸钙的溶解度，不但有效的防止奶酪硬化，也保证奶酪的营养品质。
此外还可用于电镀、胶卷制造等许多工业领域，应用前景十分广阔。
【制备】[3]
目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有生物发酵法、均相化学氧化法、电解氧化法、多相催化氧化法。
1.生物发酵法
该方法包括真菌发酵和细菌发酵，另外还有固定细胞发酵工艺，其中较普遍采用的是黑曲霉菌发酵制葡萄糖酸钠工艺。该方法是在240-300 g/L 的葡萄糖溶液中加入一定量的营养物质，灭菌，冷却至适宜温度，接种体积分数为10%的黑曲霉种子液，开动搅拌，通气流，调整发酵液pH值维持在6.0-6.5，温度保持在32-34 ℃。发酵过程中滴加消泡剂，以消除发酵过程中所产生的泡沫。整个发酵过程约需20 h，当残糖降至1 g/L 时可以认为发酵结束。菌体与发酵液分离后，发酵液经真空浓缩、结晶可得葡萄糖酸钠晶体，或经喷雾干燥后制得葡萄糖酸钠粉状产品。该方法具有发酵速度快、发酵过程易于控制、产品易提取等特点，但同时也有一定缺陷，如产品色泽不易控制、无菌化要求程度高等。
2.均相化学氧化法
结晶葡萄糖加水溶解后加入催化剂，控制一定的温度，滴加次氯酸钠溶液，同时滴加离子膜液碱来控制反应体系的pH 值，使平衡向生成葡萄糖酸钠的方向移动。通过测定残糖量来确定反应终点，然后过滤，将反应液浓缩，利用氯化钠溶解度比葡萄糖酸钠溶解度低的特性，浓缩后先析出氯化钠，后析出葡萄糖酸钠来进行提纯，可得葡萄糖酸钠含量在95%(质量分数)以上的产品。
3.电解氧化法
该方法是在电解槽中加入一定浓度的葡萄糖溶，再加入适宜的电解质，在一定温度、一定电流密度下恒电流电解。其工业参数的确定因加入电解质的不同而异。例如，以溴化钠为电解质时，葡萄糖浓度为23.5（% 质量分数） 温度控制在40 ℃，电流密度为1 A·dm-2，电解质浓度为2（% 质量分数），电解过程中碳酸钠可一次性加入。电解结束后电解液经浓缩、结晶，可得葡萄糖酸钠晶体电解氧化法虽然克服了生物发酵法和均相化学氧化法的某些缺点，但在工业生产中能耗大，不易控制，因此工业化生产中很少采用。
4.多相催化氧化法
配制一定量的葡萄糖溶液加入于四口烧瓶中，称取适量催化剂加入到此烧瓶中，恒温。向溶液中通入空气，并不断滴加一定浓度的NaOH 溶液来维持一定的pH 值。反应后的溶液经冷却、抽滤（ 催化剂回收），滤液减压蒸馏浓缩、结晶，风干后得到葡萄糖酸钠晶体。该法工艺简单，反应平稳，易于控制，反应条件温和，其葡萄糖转化率在95%左右。缺点是所用催化剂在循环使用一定次数后，催化效率下降，使葡萄糖转化率降低，反应时间延长甚至基本无催化活性，催化剂必须报废更新，相应提高了单位产品催化剂耗量，也使葡萄糖酸钠产品生产成本较高。由此可见，催化剂性能的好坏是使用此法的关键。催化氧化法还是目前国内葡萄糖酸钠生产的主要方法，其产量占到80%以上。
【主要参考资料】
[1] 韩延雷, 范宜晓, 赵晨, & 张立鹤. (2013). 中国葡萄糖酸钠行业市场及发展. 山东食品发酵, (3), 36-39.
[2] 梁洁, 王冲, 刘红梅, & 杨文玲. (2007). 葡萄糖酸钠的制备方法. 河北化工, 30(1), 12-14.
[3] 董贞, 张百胜, 典姣姣, & 惠明. (2014). 食品级葡萄糖酸钠制备及应用的研究进展. 食品工业, 35(9), 242-245.