维生素及辅酶类药物

2、L-山梨糖的制备
（2）工艺过程
菌种部分
斜面培养基中菌种活化传代24h后，产糖量达到 100mg/mL。
在30 ℃培养48h，镜检菌体正常、无杂菌 放0-5 ℃冰箱保存备用。
发酵部分
投料。D-山梨醇浓度为16%-20% 培养基控制pH5.4-5.6，120 ℃灭菌0.5h 在发酵罐中培养（温度30-32 ℃ ；压力0.03-0.05MPa）
（麦芽膏、酵母膏或玉米浆等天然培养基则其中 已含有这类生长因子。）
过滤
硝酸银沉淀
发酵液 过滤 液 离子交换柱 解吸液
盐酸分解
成品
（二）维生素B2（vitamin B2） 1、组成（结构）、性质
维生素B2又称核黄素（Riboflavin），是两性化 合物，极微溶于水，几乎不溶于乙醇和氯仿，不溶 于丙酮、乙醚。在中性与酸性溶液中稳定，但在碱 性溶液中易分解。
（4）注意事项及三废处理
车间进行还原反应时氢气自制，故配有氢气柜。 应杜绝火源，以免氢气发生爆炸
废镍催化剂可压制成块，冶炼回收 再生废液中的镍经沉淀后可回收 废酸、废碱经中和后放入下水道
2、L-山梨糖的制备
（1）工艺原理
选择性地使C2位的羟基氧化成羰基 生物氧化 黑醋菌
（1）工艺路线；两步法
第一步：发酵山梨醇制备山梨糖 菌种：醋酸杆菌 发酵条件：温度26-30度，PH4.4-6.8；通气量1.8L/min;0.5% 酵母膏作为营养源时，山梨醇浓度为19.8%；氮源必需为有 机氮；用阳离子交换树脂去除原料中的金属离子，因其影响 转化。30度时培养33小时，收率97.6%。
1、 D-山梨醇的制备
（3）反应条件及影响因素
pH值
葡萄糖水pH8.0-8.5 偏高或偏低会使甘露醇（副产物）含量增加
设备材质
山梨醇能溶解多种金属 避免使用铁、铝或铜制设备，而用不锈钢
副产物影响
甘露醇影响产物比旋度 残糖含量影响产物比旋度——氢化反应的终点指标
1、 D-山梨醇的制备
维生素及辅酶类药 物
（4）绝大多数维生素是通过辅酶或辅基的形式参与 体内酶促反应体系，在代谢中起调节作用，少数维生 素还具有一些特殊的生理功能。
（5）人体内维生素缺乏时，会发生“维生素缺乏 症”。人体每日需要量是一定的，使用不当，反而会 导致疾病。
维生素可分为脂溶性和水溶性两大类。
脂溶性：维生素A、D、E、K、Q和硫辛酸等。
羟乙基
2、生产工艺
（1）合成生产（见书） （2）生物合成
根据专利报道，适宜为此目的来生产可采用的发酵 的 微 生 物 为 酵 母 属 （ Saccharo myees ） S.Cerisiae Honsen DRM 159 与 S.Uvarum Beijerin ck （ Syn . Sacch.carishergnsis Hansen）DBM 189等菌。
（十二）辅酶Q
1、组成（结构）、性质
自 然 界 存 在 的 辅 酶 Q （ CoQ ） ， 不 同 生 物 来 源 的 CoQ侧链的n值为6～10，人体辅酶Q的n＝10，即为 CoQ10，不同一般。
辅酶Q10又称为泛醌Q10，为黄色或淡橙黄色、无 臭、无味结晶性粉末，易溶于氯仿、苯、四氯化碳， 溶于丙酮、乙醚、石油醚；微溶于乙醇，实际上不溶 于水和甲醇。定，熔点49℃。
山梨醇的纯度影响收率 山梨醇浓度影响氧化速率 金属离子会抑制细菌的脱氢活性 生物催化剂能促进细菌生长，提高发酵率
一、莱氏法
D-山梨醇为原料，经醋酸菌一步发酵得L-山梨 糖，丙酮酮醇缩合、次氯酸钠氧化剂盐酸转化 等5步
第二节 合成路线
优点
工艺成熟、产品质量好 生产周期短，总收率高（66%）
缺点
工序多，耗用原料多 有易燃易爆有机溶剂 对劳动保护和安全生产要求高
第二节 合成路线
二、两步发酵法
（3）维生素B2的提取与结晶：
用稀盐酸水解，加黄血盐和硫酸锌，除去蛋白质等 杂质，加3-羟基-2-苯甲酸钠与核黄酸形成复盐进行 分离精制。一般提取工艺流程如下：
（三）维生素C（vitamin c）
维生素C又名抗坏血酸（Ascorbic acid）是细胞 氧化-还原反应中的催化剂，它释放两个氢原子后变 成氧化型维生素C，有供氢体存在时，脱氢抗坏血酸 可以接受两个氢原子变成抗坏血酸，参与机体新陈 代谢，增加机体对感染的抵抗力。临床上用于坏血 病、和严重肝染性疾病的治疗，并促进创伤、骨折、 伤口的愈合。
培养基
碳源：葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等，
或该类糖的糖蜜，麦芽膏（malt extract），水 果浆、淀粉糖浆和纤维素水解液等。
氮源：液氨或铵盐（硫酸铵，磷酸铵）等。
无机盐：磷酸钾、硫酸镁、硫酸铁和氯化铁或氯化钠
等无机化合物存在。
生物素（biotin）：即维生素H和泛酸等可作为它们
的有机生长因子
（十一）辅酶I（脱氢酶的辅酶）
CoI是具有较强吸湿性的白色粉末，易溶于水或生理 盐水，不溶于丙酮等有机溶剂，为两性分子，等电 点pH3，在干燥状态和低温下稳定。
在生物氧化过程中作为氢的受体或供体，起传递 氢的作用，可加强体内物质的氧化并供给能量。为 两性分子，等电点pH3 。
广泛存在于动植物中，如酵母、谷类、豆类、动 物的肝脏、肉类等。
戊糖基
异咯嗪部分
• 维生素B2是构成黄素腺嘌呤单核核苷酸 FMN和黄素腺嘌呤二核苷酸FAD重要成分。
• 是氧化还原酶的电子受体。
• 过量无害，量少引起口角炎和皮炎等。
• 维生素B2大量存在于青菜、黄豆、动物肝 脏、肾、心、乳中，但含量都低，不宜用 提取法生产。
2、生产工艺
• （1）菌种 • 菌种很多，主要是棉病囊霉和阿氏假囊酵
（七）维生素A和维生素A原（β -胡萝卜素 ） 1、合成生产维生素A 2、发酵法生产 ：菌丝体内，取其菌丝真空干燥
（八）维生素D2 1、组成（结构）、性质
维生素D种类很多，均系类固醇衍生物 。溶于大多 数有机溶剂，不溶于水 ，性质稳定 。
其主要生化作用是维持钙、无机磷浓度，促进成骨 作用。
2、生产工艺 （1）工艺路线：
葡萄糖为原料的缺点：丙酮用量大、须用昂贵的铂 金属催化剂、收率低（25-28%）
四、其他方法
GLC技术
DNA重组菌种
第三节 生产工艺原理和过程
一、莱氏法生产维生素C的工艺原理和过程
D-山梨醇的制备 L-山梨糖的制备 2,3,4,6-双酮基-L-山梨糖（双丙酮糖）的制备 2,3,4,6-双酮基-L-古龙酸（双丙酮古龙酸）的制
三种维生素都是白色结晶，吡多醇易溶于水和乙 醇，微溶于脂肪溶剂，对光敏感，对热稳定，但吡多 醛和吡多胺在高温时迅速破坏。这三种形式都存在于 自然界的食物中，但在体内则以吡多醛和吡哆胺形成 存在，它们是转氨酶和脱羧酶的辅酶。
化学合成生产
（六）维生素B12（Cyahocobalamin）（发酵生产） 1、组成（结构）、性质（转位酶）
（九）维生素K
1、组成（结构）、性质
维生素K是一类2－甲基－1，4－萘醌的衍生物。 其中以天然的维生素K2和K1以及人工合成的K3和K4较 为常见。维生素K1呈黄色晶体。K3是与亚硫酸氢钠的 化合物，为白色晶体，易吸潮，溶于乙醇，几乎不溶 于苯和醚。维生素K4是与二分子乙酸缩合的二乙酰甲 萘醌。
化学合成法生产
2、L-山梨糖的制备
一级种子罐发酵率40%以上，二级种子罐发酵率50%以 上
发酵培养的山梨醇的投料浓度为25% 当发酵率在95%以上时，温度略高（31-33℃）；pH7.2
左右，即为发酵终点 控制真空度在0.05MPa以上，温度60 ℃以下，减压浓缩
结晶即得L-山梨糖
（3）反应条件及影响因素
（十）维生素E 1、组成（结构），性质
维生素E又称生育酚，多存在于植物组织中，如麦 胚油，豆类等含量十分丰富。
由于环上的甲基位置和数目不同，有α、β、γ、 δ生育酚等，天然的生育酚都是D型。维生素E为油状 物，在无氧条件下，对热稳定。易溶于有机溶剂，不 溶于水。维生素E对氧敏感，所以常用来保护比它不 易氧化的物质免受氧化，因而具有抗氧化剂的作用。 临床上用于治疗习惯性流产和女性不育症。是优良的 抗氧剂和抗衰老剂。
（1）化学合成法 近代的化学合成，常与酶促合成、 酶拆分等结合在一起，以改进工艺条件，提高收率和 经济效益。 （2）发酵法 （3）生物提取法
28.3 重要维生素及辅酶类药物
一、维生素及辅酶类药物的概述
生物化学的发展证明了维生素缺乏的临床表现是 由于多种代谢功能的失调，大多数维生素是许多生化 反应过程中酶的辅酶和辅基；有的维生素则在体内转 变为激素。
备 粗品维生素C的制备 粗品维生素C的精制
1、 D-山梨醇的制备
（1）工艺原理
控制压力、氢做还原剂、镍作催化剂
பைடு நூலகம்
1、 D-山梨醇的制备
（2）工艺过程
在70-75℃下加水溶解葡萄糖，50%溶液 氢气纯度≥99.3%、压强<0.04MPa时，将糖液冲入釜内 加入活性镍催化剂 加碱液调pH8.2-8.4，通蒸汽，并搅拌 温度升至120-135℃时关闭蒸汽 控制温度在150-155 ℃，压强3.8-4.0MPa 反应至不吸收氢气为反应终点 0.2-0.3MPa压强下压料至沉淀缸、过滤、树脂交换处理 收率95%
简化缩短的莱氏法 优点
缩短工序 降低了原料成本 节约了大量有机溶剂，减少了“三废” 多数是液体物料，有利于机械化和自动化生产
缺点
总收率较低（45-48%） 发酵单位体积产率低（60mg/100mL） 设备体积大，能耗大
第二节 合成路线
三、全化学合成方法
三步法：将葡萄糖或葡萄糖醛酸内酯丙酮化、 催化、氧化、水解还原成维生素
2、生产工艺 （1）技术路线（以猪心为原料）
皂化想法有趣：皂化脂背景
（十三）辅酶A 1、组成（结构）、性质
具有典型的硫醇味，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚 和乙醇中，是一种强酸。
第一节 概述
一、化学结构式
H
HO
OH
O
O
二、理化性质
水溶性 酸性 还原性 水解性
OH OH
第二节 合成路线
母
（2）维生素B2的发酵： ①培养基的配制 米糠油4%，玉米浆1.5%，骨胶1.8 ％，鱼粉1.5％，KH2PO4 0.1％， NaC1 0.2％， CaC12 0.1％， （NH4）2SO4 0.02%。 ②维生素B2发酵
35-40h
• ③保存菌种用的培养基：葡萄糖2%、蛋白 胨0.1%、麦芽浸膏5%、琼脂2%、灭菌后 用氢氧化钠溶液调PH至6.5
• 第二步发酵山梨糖制备2-酮基-L-古洛糖酸
• 菌种：假单胞杆菌、葡萄糖杆菌属、醋酸 杆菌属，单独培养时，一般收率较低，混 合培养时收率较高。
（四）叶酸（Folic acid）（合成生产） 在体内被还原为四氢叶酸（缩写THFA或THF），是 一碳基团转移酶的辅酶。
双键解
N5 一碳单位 供给
（五）维生素B6（vitamin B6）（合成生产） 1、组成（结构），性质
1、组成（结构）与性质
脱氢 双键
H
HO
OH
O
O
OH OH
维生素C为白色粉末，无臭、味酸、熔点190～ 192℃，易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，氯 仿及石油醚等。它是一种还原剂，易受光、热、氧 等破坏，尤其在碱液中或有微量金属离子存在时， 分解更快，但干燥结晶较稳定。具有右旋光性。
2、生产工艺
二、重要的维生素及辅酶类药物 （一）维生素Bl（vitamin B1）
1、组成（结构）、性质 维生素B1又称硫胺素（Thiamine）。临床上使用的维 生素B1是人工合成的硫胺素盐酸盐。 维生素B1具有维持正常糖代谢及神经传导的功能，在 临床上主要用于治疗脚气病。
硫胺素焦磷酸（脱羧辅酶）缩写TPP或ThPP
水溶性：维生素B1、B2、B6、B12、烟酸、泛酸、叶酸、 生物素和维生素C等
二、维生素与辅酶、辅基的关系
大部分维生素本身就是辅酶、辅基，或者是辅酶、辅 基的组成部分，在机体的代谢中起着十分重要的作用。
28.2 维生素及辅酶类药物的一般生产方法 维生素及辅酶类药物在工业上大多数是通过化学
合成法获得的，近年来发展起来的微生物发酵法代表 着维生素生产的今后发展方向。从生物材料中直接提 取的不多。