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【背景及概述】[1][2][3]
葡萄糖酸鈉又稱五羥基有機酸鈉，是一種白色結晶顆粒或粉末，相對分子質量為218.14，熔點約為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。其廣泛應用于在食品、建筑、醫藥、水質處理、電鍍、顯影等行業，尤其是在食品行業。隨著人們生活水平和保健意識的不斷提高，對食品營養和風味的要求也越來越高，食品工業正朝著飲食多樣化、食品綠色化、低化的健康之路發展。
葡萄糖酸鈉作為一種新型的功能呈味調料，能夠賦予食品酸味，改善食品呈味性，防止蛋白質變性，掩蓋不良苦味、澀味，代替食鹽制取低鈉、無鈉食品。而且其具有無毒、無潮解性、較好的穩定性和螯合性能、且原料來源廣泛的特點，備受人們關注，一些新的制備技術與應用層出不窮。在2012年，經我國衛生部門許可，列入了新型食品添加劑目錄。葡萄糖酸鈉的生產和應用已有將近三十年的時間。特別是近年來，隨著葡萄糖酸鈉在建筑行業緩凝劑、減水劑等新領域的應用，其市場需求量呈現快速增長的趨勢。其中發酵法生產葡萄糖酸鈉憑借其技術成熟、工藝條件溫和、技術路線簡潔、產品成本低的優勢，在葡萄糖酸鈉行業中已占據主導地位。中國作為全球最重要的葡萄糖酸鈉生產國和出口國。預計在未來一段時間內，葡萄糖酸鈉的生產和應用將持續穩定增長。
【理化性質】[3]
葡萄糖酸鈉又稱D-葡萄糖酸鈉，化學名稱為五羥基己酸鈉，分子式為C6H11NaO7，相對分子質量為218.14，熔點為206～209℃，為白色結晶顆粒或粉末，極易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，無毒，熱穩定性好，無潮解性。
【應用】[2][3]
1.用于醫藥方面
鈉對維持細胞外滲透壓和容量，調節酸堿平衡，發揮神經肌肉的正常功能具有重要的作用，可有效防止低鈉綜合癥的發生。
2.穩定劑
具有優異的緩蝕阻垢作用，被廣泛應用于水質穩定劑。具有明顯的協調效應，適用于鉬、硅、磷、鎢、亞硝酸鹽等各種配方；緩蝕率隨溫度升高而增加；阻垢能力強，對鈣、鎂、鐵鹽具有很強的絡合能力；作為循環、冷卻水緩蝕阻垢劑達到滅公害。
3.用作鋼鐵表面清洗劑
鋼鐵表面如需要鍍鉑、鍍鉻、鍍錫、鍍鎳以適應特殊用途時，其鋼坯表面均
需經過嚴格清洗，使鍍層物與鋼鐵表面牢固結合，清洗藥劑中添加葡萄糖酸鈉將會達到十分理想的效果。
4.作玻璃瓶專用清洗劑
用葡萄糖酸鈉為主要配方的玻璃瓶專業清洗劑可改善去垢力不強、易堵塞
洗瓶機的噴嘴及管路；對瓶貼及瓶頸鐵銹去染力不理想；洗后微量殘留物對食用安全性不理想（ 如磷酸鹽殘留）；洗滌水排放成公害（ 不符合國家規定之標準）。
5.建筑業
作為減水劑、緩凝劑：水泥中添加一定數量的葡萄糖酸鈉后，可增加混凝土的可塑性和強度，且有阻滯作用，即推遲混凝土的最初與最終凝固時間。
6. 用于食品：
1）葡萄糖酸鈉能夠代替食鹽：相關研究表明鈉的攝入量過大，會誘發高血壓的產生。低鈉鹽食品成為當今食品工業中研究的熱點。葡萄糖酸鈉的鹽味質與食鹽接近，而鈉分子量僅占10.5%，與食鹽相比，前者鈉量僅為后者的1/4。而且
與其他低鈉鹽相比，葡萄糖酸鈉具有無刺激性、無苦澀味、鹽辛味等優點，成為了食鹽的最佳取代品。目前被廣泛應用于無鹽醬油，面包等食品領域。在白面包中，由葡萄糖酸鈉完全替代氯化鈉，即不會引起面包體積的差別，又不會影響其整體風味及保質期限。
2）葡萄糖酸鈉能夠改善食品風味：在食品行業中，風味是衡量食品感官機能的最重要指標。目前，風味物質的生產應用，已成為廣大食品研究人員和生產者關注的熱點。近年研究發現：葡萄糖酸鈉具有掩蓋食品苦味，屏蔽異味，改善呈味等功效，對食品風味的改善具有顯著的效果。通過在低脂奶酪中添加葡萄糖酸鈉，從而消除了低脂奶酪原有的苦味、澀味，改善了整體的口感。通過對比葡萄糖酸鈉和石膏做凝固劑制作內酯豆腐的風味，發現用葡萄糖酸鈉點出的豆腐更加細嫩，味道和營養價值也更高。
3）葡萄糖酸鈉能夠增強食品的營養特性：隨著人們生活水平和保健意識的不斷提高，對食品營養和風味要求也逐漸提升。葡萄糖酸鈉作為一種多功能食品添加劑，不但可以改善食品的風味，還可以增強食品的營養特性。如通過對奶
酪硬化現象的深入研究，發現葡萄糖酸鈉能夠與奶酪中鈣離子和乳酸根離子形成可溶性復合物，從而增加乳酸鈣的溶解度，不但有效的防止奶酪硬化，也保證奶酪的營養品質。
此外還可用于電鍍、膠卷制造等許多工業領域，應用前景十分廣闊。
【制備】[3]
目前葡萄糖酸鈉的生產方法主要有生物發酵法、均相化學氧化法、電解氧化法、多相催化氧化法。
1.生物發酵法
該方法包括真菌發酵和細菌發酵，另外還有固定細胞發酵工藝，其中較普遍采用的是黑曲霉菌發酵制葡萄糖酸鈉工藝。該方法是在240-300 g/L 的葡萄糖溶液中加入一定量的營養物質，滅菌，冷卻至適宜溫度，接種體積分數為10%的黑曲霉種子液，開動攪拌，通氣流，調整發酵液pH值維持在6.0-6.5，溫度保持在32-34 ℃。發酵過程中滴加消泡劑，以消除發酵過程中所產生的泡沫。整個發酵過程約需20 h，當殘糖降至1 g/L 時可以認為發酵結束。菌體與發酵液分離后，發酵液經真空濃縮、結晶可得葡萄糖酸鈉晶體，或經噴霧干燥后制得葡萄糖酸鈉粉狀產品。該方法具有發酵速度快、發酵過程易于控制、產品易提取等特點，但同時也有一定缺陷，如產品色澤不易控制、無菌化要求程度高等。
2.均相化學氧化法
結晶葡萄糖加水溶解后加入催化劑，控制一定的溫度，滴加次氯酸鈉溶液，同時滴加離子膜液堿來控制反應體系的pH 值，使平衡向生成葡萄糖酸鈉的方向移動。通過測定殘糖量來確定反應終點，然后過濾，將反應液濃縮，利用氯化鈉溶解度比葡萄糖酸鈉溶解度低的特性，濃縮后先析出氯化鈉，后析出葡萄糖酸鈉來進行提純，可得葡萄糖酸鈉含量在95%(質量分數)以上的產品。
3.電解氧化法
該方法是在電解槽中加入一定濃度的葡萄糖溶，再加入適宜的電解質，在一定溫度、一定電流密度下恒電流電解。其工業參數的確定因加入電解質的不同而異。例如，以溴化鈉為電解質時，葡萄糖濃度為23.5（% 質量分數） 溫度控制在40 ℃，電流密度為1 A·dm-2，電解質濃度為2（% 質量分數），電解過程中碳酸鈉可一次性加入。電解結束后電解液經濃縮、結晶，可得葡萄糖酸鈉晶體電解氧化法雖然克服了生物發酵法和均相化學氧化法的某些缺點，但在工業生產中能耗大，不易控制，因此工業化生產中很少采用。
4.多相催化氧化法
配制一定量的葡萄糖溶液加入于四口燒瓶中，稱取適量催化劑加入到此燒瓶中，恒溫。向溶液中通入空氣，并不斷滴加一定濃度的NaOH 溶液來維持一定的pH 值。反應后的溶液經冷卻、抽濾（ 催化劑回收），濾液減壓蒸餾濃縮、結晶，風干后得到葡萄糖酸鈉晶體。該法工藝簡單，反應平穩，易于控制，反應條件溫和，其葡萄糖轉化率在95%左右。缺點是所用催化劑在循環使用一定次數后，催化效率下降，使葡萄糖轉化率降低，反應時間延長甚至基本無催化活性，催化劑必須報廢更新，相應提高了單位產品催化劑耗量，也使葡萄糖酸鈉產品生產成本較高。由此可見，催化劑性能的好壞是使用此法的關鍵。催化氧化法還是目前國內葡萄糖酸鈉生產的主要方法，其產量占到80%以上。
【主要參考資料】
[1] 韓延雷, 范宜曉, 趙晨, & 張立鶴. (2013). 中國葡萄糖酸鈉行業市場及發展.山東食品發酵, (3), 36-39.
[2] 梁潔, 王沖, 劉紅梅, & 楊文玲. (2007). 葡萄糖酸鈉的制備方法.河北化工,30(1), 12-14.
[3] 董貞, 張百勝, 典姣姣, & 惠明. (2014). 食品級葡萄糖酸鈉制備及應用的研究進展.食品工業,35(9), 242-245.