碳基磺化树脂催化水解海藻多糖高效制备L-鼠李糖的工艺研究

研究人员针对海藻多糖ulvan难以高效转化为高值稀有糖的问题，开发了活性炭嵌入磺化树脂的杂化固体酸催化剂，在温和条件(90–120°C)下实现85% L-鼠李糖产率，且催化剂可循环5次以上。该研究为海洋生物质资源高值化利用提供了新策略。

　　

海洋中蕴藏着巨大的生物质资源，其中绿藻类石莼(Ulva)因其生长速度快、CO₂固定效率高等特点备受关注。然而，这类海藻含有重金属污染风险，作为食品应用受限，亟需开发非食用领域的高值化利用途径。石莼中富含的多糖ulvan由40-50%的稀有糖L-鼠李糖构成，这种六碳脱氧糖在医药、化妆品领域具有重要应用价值。但现有水解技术普遍存在产物复杂、催化剂不可循环等问题，严重制约其工业化应用。

针对这一挑战，CSIR-中央盐与海洋化学研究所（CSIR-Central Salt and Marine Chemicals Research Institute）的研究团队创新性地开发了活性炭嵌入磺化树脂的杂化固体酸催化剂。该催化剂通过简单的机械化学方法制备，成本低廉且性能优异。研究人员从印度东南海岸采集的缘管浒苔(Ulva fasciata)中提取ulvan多糖，系统评估了催化剂的性能指标。

关键技术包括：(1)建立1000L规模的海藻培养系统，监测生长参数；(2)采用碳嵌入磺化树脂的机械化学制备工艺；(3)通过水解反应条件优化(温度90-120°C，时间8-24h)；(4)产物纯化与结晶技术；(5)催化剂循环稳定性测试。

海藻培养与ulvan提取表征

研究团队在1000L培养系统中获得7.3±1.6cm的藻体，最大比生长率达4.70%·天^-1。提取的ulvan经表征显示野生与栽培样品组成相似，证实了原料稳定性。

催化剂性能评估

新型杂化催化剂在选择性水解ulvan生成L-鼠李糖方面表现突出，产率高达85%，显著优于传统硫酸化树脂、盐酸及酶解法。关键优势体现在：

1. 碳组分增强了对磺化多糖的吸附能力

2. 大孔框架结构有利于传质

3. 循环5次仍保持90%活性

4. 产物中几乎不含呋喃类副产物和寡聚物杂质

技术经济分析

初步评估证实该工艺具有工业化可行性，高质量水解液可直接通过结晶获得L-鼠李糖水合物，大幅简化了下游纯化流程。

这项研究的意义在于：首次报道了碳嵌入磺化树脂用于ulvan选择性水解的催化体系，解决了传统方法产物复杂、催化剂不可循环的瓶颈问题。该工作为海洋生物质资源的高效转化提供了新思路，相关技术已申请专利(202511001318)。论文发表在《Bioresource Technology》，PRIS注册号为CSIR-CSMCRI–52/2025。研究获得CSIR(FBR030306和MLP0077)及DST-SERB(EEQ/2023/000216)等项目支持。