二步发酵法生产维生素C - 副本讲解
微生物生产维生素C的发酵工艺优化与控制
微生物生产维生素C的发酵工艺优化与控制-----维生素C二步发酵培养基优化实验方案20 世纪 70 年代初，我国科学家尹光琳等建立了一种工业生产 VC 的混菌发酵工艺，因其由两个发酵步骤组成，故又称为“二步发酵法”。
虽然该方法涉及二步三种菌，菌种传代困难，不能直接把葡萄糖作为发酵原料，但该方法仍是目前唯一成功应用于大规模工业生产V-c的微生物转化法，得到国内外V-c生产商的高度评价，先后在中国、欧洲、日本和美国等申请了专利，并于上世纪80年代向全球最大的维生素生产商———瑞士Roche公司进行了技术转让。
二步发酵法第2步发酵过程中，作为产酸菌的氧化葡萄糖酸杆菌起到糖酸转化的作用，但单独存在的转化率很低；作为伴生菌的巨大芽孢杆菌不具有糖酸转化的能力，但可以促进前者提高转化效率。
由于其有关酶系和混菌发酵过程中菌体代谢机理尚不十分明确，故二步发酵法有待进一步深入研究。
本实验方案主要从发酵培养基优化方面入手，采用正交设计方法，对发酵培养基中的主要营养成分配比开展研究，并对得到的最优组合进行了验证和讨论。
维生素C的生产工艺菌种选择维生素C工业生产中,高效菌株的选育是提高产率的关键。
氧化葡萄糖酸杆菌为产酸菌,但单独培养传代存活率及产2-酮基-L-古龙酸能力均较低,只有与伴生菌混合培养才可促使其快速生长和产酸。
作为伴生菌的菌株较多,生产上应用的主要有假单孢菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌等。
优良伴生菌———在混合菌发酵过程中,大菌所起的作用仅仅是促进小菌的生长,而对产酸的促进作用是因使小菌密度提高的结果。
用紫外线诱变法处理巨大芽孢杆菌与氧化葡萄糖酸杆菌，混合发酵生产2-KLG的山梨糖转化率高达90%。
故选择巨大芽孢杆菌作为大菌，氧化葡萄糖酸杆菌为小菌。
培养基维生素C的培养基包括碳源（葡萄糖）、氮源（玉米浆）、前体（D-山梨醇）、无机盐等（CaCO3）等。
玉米浆具有酸性性质，需要用磷酸缓冲液调节PH。
维生素C的生产工艺
➢移入三角瓶种液培养基，29-33 ℃振荡培养24h，➢产酸量在6-9mg/mL，pH降至7以下，镜检正常无杂菌⏹发酵部分➢一级种子罐加料➢控温29-30 ℃，压强0.05MPa，pH6.7-7.0➢二级种子罐培养，➢发酵终点：温度31-33℃，pH7.2，残糖量<0.8mg/mL ➢两步发酵收率78.5%⏹提取部分➢一次交换盐酸酸化，调菌体蛋白等电点，沉降4h以上上清液以2-3m3/h的流速压入阳离子交换柱当流出液pH为3.5时，收集交换液，控制pH交换完，纯水冲柱➢加热过滤合并流出液和洗液调pH至蛋白等电点加热至70℃，加0.3%活性炭升温至90-95℃，保温10-15min，使蛋白凝结停止搅拌，快速冷却，高速离心➢二次交换上清液打入二次交换柱洗脱，至流出液pH=1.5时，收集交换液控制pH1.5-1.7之间。
交换完毕，洗柱➢减压浓缩二次交换液进行一级浓缩控制真空度、内温，至浓缩液的相对密度达1.2出料同样条件二次浓缩，至尽量干加少量乙醇，冷却结晶甩滤，冰乙醇洗涤得2-酮基-L-古龙酸（℃）收率80%3、反应条件及影响因素⏹山梨糖的影响➢山梨糖初浓度过高，将抑制菌体生长，使发酵收率降低➢从生产角度考虑，保证尽可能高的酸度，需山梨糖初浓度越高越好➢较适宜为80mg/mL➢采用滴加或待菌体生长正常后一次性补加的方法，来提高产物的浓度。
⏹溶解氧浓度的影响➢溶解氧浓度影响好氧菌的活性➢产酸前期应处于高溶氧浓度➢产酸中期，溶氧浓度为3.5-6.0mg/mL➢产酸后期，耗氧量减少。
⏹pH的影响➢pH过低（<6.4）不利于发酵➢控制pH6.7-7.94、注意事项及“三废”处理⏹调好等电点是凝聚菌体蛋白的重要因素⏹树脂再生直接影响2-酮基-L-古龙酸的提取，其标准为进出酸差在1%以下，无Cl-⏹浓缩时，温度控制在45℃左右较好，以防止跑料和炭化⏹三废处理。
➢母液回收、浓缩、结晶甩滤，提高收率➢废盐酸回收后可再用于第一次交换⏹浓缩时，温度控制在45℃左右较好，以防止跑料和炭化⏹三废处理。
二步发酵法生产维生素c的工艺流程
二步发酵法生产维生素c的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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维生素C生产的两种方法
合成步骤
葡萄糖转化为2-酮-L-古 龙酸的反应
在酸性条件下，葡萄糖经过氧化、环化等反 应，得到2-酮-L-古龙酸。
2-酮-L-古龙酸转化为维 生素C的反应
在特定的催化剂和反应条件下，2-酮-L-古 龙酸经过氧化、还原、重排等反应，最终得
食品添加剂领域
果汁饮料
维生素C作为食品添加剂，常用于果汁饮料 中，以提高饮料的营养价值和口感。
乳制品
在乳制品中添加维生素C，可以增强产品的 抗氧化性能，延长保质期。
05
维生素C的未来发展前景
新的合成方法研究
要点一
寻找更环保的合成路径
目前维生素C的合成方法主要采用化学合成法，这种方法会 产生大量的废水和废气，对环境造成一定的污染。因此， 科学家正在研究新的合成方法，以减少对环境的负面影响 。
辅助治疗感冒
维生素C可以辅助治疗感冒，因为它具有抗氧化和增强免疫力的作用，有助于减轻感冒症状和缩短病 程。
保健品领域
提高免疫力
维生素C作为一种抗氧化剂，能够清除自由基，增强免疫细胞的活性，从而提高人体的 免疫力。
延缓衰老
维生素C具有抗氧化和抗自由基的作用，可以延缓皮肤老化，减少皱纹，保持皮肤健康。
生产效率比较
化学合成法
由于化学反应过程相对简单，合成速度快，因此生产效率较高。
生物发酵法
生物发酵过程相对复杂，需要经过微生物培养和发酵等环节，因此生产效率相对较低。
原料消耗比较
化学合成法
合成维生素C所需的原料主要是葡萄糖，但由于需要经过多步化学反应，因此 原料利用率较低，副产物较多。
维生素c的生产工艺流程
维生素c的生产工艺流程维生素C，也称为抗坏血酸，是一种重要的维生素。
维生素C在人体中具有多种功效，如提高免疫力、促进胶原蛋白合成等。
维生素C主要通过化学合成的方式进行生产，以下是维生素C的生产工艺流程的简要介绍。
第一步：原料准备维生素C的主要原料是葡萄糖。
葡萄糖经过水解处理，得到葡萄糖浆。
葡萄糖浆中含有葡萄糖、杂质和微生物等成分，因此需要进行进一步的净化处理。
通过蒸馏、过滤等方法，将葡萄糖浆进行净化，得到高纯度的葡萄糖溶液。
第二步：发酵过程葡萄糖溶液加入微生物菌种，进行发酵过程。
常见的微生物菌种有枯草杆菌、乳酸杆菌等。
发酵过程中，微生物利用葡萄糖进行代谢，产生大量的维生素C。
发酵过程包括投料、发酵、分离等步骤。
发酵时间通常需要几天到几周不等，具体时间根据微生物株的选择和工艺参数的调节。
第三步：分离提纯发酵液经过发酵后，得到了含有维生素C的液体。
为了获得纯度较高的维生素C产品，需要对发酵液进行分离和提纯。
分离过程通常包括压滤、离心和过滤等步骤，用以将发酵液中的细胞颗粒和固体杂质去除。
分离处理后得到的液体经过浓缩、水解等步骤得到含有较高浓度的维生素C的溶液。
第四步：结晶将浓缩的维生素C溶液进行结晶处理。
结晶是利用维生素C在特定条件下的溶解度差异，通过控制温度和浓度的变化，将维生素C从溶液中结晶出来。
通常采用罐体结晶或连续结晶的方法。
结晶后，将维生素C晶体进行过滤、洗涤和干燥等处理，最终得到符合质量标准的维生素C产品。
第五步：包装最后一步是对维生素C产品进行包装。
维生素C通常以粉末或颗粒的形式出售。
将维生素C产品装入合适的包装袋或容器中，根据市场需求确定合适的包装规格。
同时，对于粉状维生素C产品，还需要进行密封和真空包装，以延长产品的保质期。
以上是维生素C的生产工艺流程的简要介绍。
随着科技的进步，生产工艺也在不断优化和改进，以提高产量、质量和效益。
维生素C是一种重要的营养物质，生产工艺的不断改进和优化，有助于满足市场需求，提高人们的生活质量。
发酵工程——维生素C的生产工艺共22页
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一、维生素C ( Vitamin C VC)
• 维生素C又名抗坏血酸(Ascorbic acid)，呈白色 粉末，无臭，味酸，熔点190～192℃，易溶于水 和甲醇，略溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿及石油 醚等。具有较强的还原性，易受光、热、氧等破 坏，在碱液中或有微量金属离子存在时，分解更 快，但干燥结晶后较稳定。VC是一种人体必需的 水溶性维生素，也是一种抗氧化剂，广泛应用于 医药、食品、饲料等领域。
2-酮基-L-古龙酸 内脂化
（2KGA)
烯醇化
维生素C
（二）、具体步骤
1、发酵：在氢气、黑醋酸菌的作用下通过一步和二步发酵得到古龙酸钠 发酵液。
2、提取:
发浓缩
二次离子交换
滤液
离心过滤
结晶
干燥
古龙酸去转化 甲酯化、类酯化
3、转化： 浓缩
离心分离
酸化脱色
维c钠
离心分离
结晶
离心分离
获得维生素的方法
提取法：从富含维生素的天然食物和药用 植物中浓缩、 提 取。目前只有极少数维生素采用提取法，例如维生素A、E。
生物合成法：微生物发酵法和微藻类的生物转化法，目前发 展很快。
化学合成法：目前生产维生素的主要方法。
二、目前合成方法
维c合成方法
莱氏化学合成法
微生物发酵合成法
1、莱氏法
粗维c
4.精制
粗维c
溶解脱色
活性炭、热的去离子水
过滤 结晶
离心过滤 真空干燥
母液回收 过筛、包装
维c成品
四、菌种的制备及种子的扩大培养
（1）、第一步发酵
• 1、菌种：一步发酵中所用菌种为生黑葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter melagenus)， 简称黑醋菌。最常用的生产菌株为R—30，其主要特征是：细胞椭圆至短杆状，革 兰氏染色阳性，无芽孢大小为(0.5一0.8)um x(1.0-2.2)um。端生草根鞭毛运动，菌 落边缘整介，微显浅褐色。生长最适温度为34℃±l℃，氧化D-山梨醇的发酵收率 可达98％以上。
vc两步发酵生产法 名词解释
vc两步发酵生产法名词解释VC两步发酵生产法名词解释1. VC（维生素C）VC，全称为维生素C（Vitamin C），是一种水溶性维生素，对人体的生理功能具有多种重要作用。
维生素C主要存在于柑橘类水果、蔬菜等食物中，也可通过药物形式进行补充。
2. 发酵生产法发酵生产法是利用微生物在特定条件下，通过代谢作用产生有用的产物的一种生产方法。
它是一种相对简单且经济高效的工艺，可用于大规模生产各种有机化合物。
3. VC两步发酵生产法VC两步发酵生产法是一种利用微生物发酵合成维生素C的新技术。
该方法通过两个步骤的连续发酵过程，将经济有效的二氧化碳转化为维生素C。
第一步酶法发酵第一步是利用工程菌株进行酶法发酵，将经济有效的底物（如果糖）转化为3酮-L-双酸（THK），这是VC合成的关键中间体。
举例解释：在酶法发酵中，工程菌株被添加到培养基中，通过代谢底物果糖，产生3酮-L-双酸。
第二步化学法转化第二步是利用化学方法将3酮-L-双酸转化为维生素C。
通过加入适当的还原剂，如草酸，将3酮-L-双酸还原为维生素C。
举例解释：在化学法转化中，加入适量的草酸作为还原剂，将3酮-L-双酸转化为维生素C。
通过以上两个步骤的连续发酵和化学转化，VC两步发酵生产法能够高效地合成维生素C，为维生素C的大规模生产提供了一种新的技术途径。
4. 工程菌株工程菌株是经过基因工程改造的微生物菌株，通常是利用基因技术将目标基因导入到微生物中，在其基因组中引入新的功能。
举例解释：常用的工程菌株包括大肠杆菌和酿酒酵母等，通过基因工程技术将维生素C合成途径中的相关基因导入到这些菌株中，使其能够进行维生素C的生产。
5. 底物底物是发酵过程中微生物代谢的原料，通常是一种有机物或糖类物质，提供能量和碳源供微生物利用。
举例解释：在VC两步发酵生产法中，底物可以是果糖，通过菌株代谢果糖产生的代谢产物3酮-L-双酸是VC合成的关键中间体。
6. 还原剂还原剂是一种化学物质，具有还原其他物质的能力，即能够给予电子进而还原其他物质。
维生素C-步发酵菌种生产工艺的优化
维生素C-步发酵菌种生产工艺的优化作者：何鉴清黄建民刘杰胡少斌来源：《科技资讯》 2011年第28期何鉴清黄建民刘杰胡少斌(江苏江山制药有限公司江苏靖江 214500)摘要:通过对维生素C一步发酵菌种生产工艺的优化,可简化一步菌种生产工艺流程和有效地防止菌种衰退,降低生产成本。
关键词:维生素C 黑醋菌一步发酵培养基种液茄瓶中图分类号:Q57 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)10(a)-0104-01维生素C大规模工业化生产采用“二步发酵法”[1],第一步是用生黑葡糖杆菌将D-山梨醇发酵转化为L-山梨糖,简称“一步发酵”;第二步是由氧化葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌经适宜协调混合培养,将L-山梨糖转化为维生素C的前体2-酮基-L-古龙酸(2-KLG),简称“二步发酵”。
本文结合生产试验对一步发酵菌种生产工艺做进一步探讨。
1 材料与方法1.1 菌种生黑葡糖杆菌(GLuconobacten melanogenus俗称黑醋菌)为江苏江山制药有限公司菌种室保藏菌种。
1.2 培养基种液培养基,固体培养基,发酵瓶培养基均采用工业生产上的配方,120℃,0.1MPa,灭菌30min。
1.3 一步发酵黑醋菌生产工艺流程传统工艺:冷冻管→种液平皿上划曲线→搭茄瓶→种液→进入种子罐。
(1)种液制备:从培养好的黑醋菌茄瓶斜面上刮1～2环,接入装有种液培养基的摇瓶中,180r/min,30℃振荡培养18h～24h,用斐林法测定山梨糖含量在100mg/ml以上,pH5.1,镜检不染菌。
(2)茄瓶制备:用上述种液在固体培养基(种液平皿)上划曲线,30℃恒温箱培养48h,在培养好的种液平皿上用接种针挑起聚集在一起黑醋菌菌团几环,接入茄瓶的空白斜面上,涂匀,30℃恒温箱培养48h。
(3)发酵瓶培养:按8%的接种量将种液接入发酵瓶培养基中,180r/min,30℃振荡培养16h、18h、24h分别从发酵瓶中取样,用斐林法测定山梨糖含量。
维生素C发酵PPT课件
c.二次交换 将酸性上清液打入二次交换柱进行离子交换，至流出液的时，开始收集交换液，控制流出液，交换完毕，洗柱至流出液古龙酸含量在1mg/ml以下为止。若时，需更换交换柱。 d.减压浓缩结晶 先将二次交换液进行一级真空浓缩，温度45℃，至浓缩液的相对密度达左右，即可出料。接着，又在同样条件下进行二级浓缩，然后加入少量乙醇，冷却结晶，甩滤并用冰乙醇洗涤，得2-酮基-L-古龙酸。 如果以后工序使用碱转化，则需将2-酮基-L-古龙酸进行真空干燥，以除去部分水分。
3、发酵罐发酵
供发酵罐用的培养基经灭菌冷却后，加入至山梨糖的发酵液内，接入第二步发酵菌种的二级种子培养液，在温度30℃，通入无菌空气下进行发酵，为保证产酸正常进行，往往定期滴加灭菌的碳酸钠溶液调pH值，使保持左右。当温度略高（31~33℃），pH 在左右、二次检测酸量不再增加，残糖量以下，即为发酵终点，得含古龙酸钠的发酵液。此时游离芽孢及残存芽孢杆菌菌体已逐步自溶成碎片，用显微镜观察已无法区分两种细菌的差别，整个产酸反应到此也就结束了。所以，根据芽孢的形成时间来控制发酵是一种有效的办法。在整个发酵期间，保持一定数量的氧化葡萄糖酸杆菌（产酸菌）是发酵的关键。
二步发酵法生产维生素C - 副本讲解
(1) 工艺路线
第一步：
D-葡萄糖
H2/催 化
D-山ห้องสมุดไป่ตู้醇
黑醋酸菌 L-山梨糖
第二步：
大菌、小菌
内酯化
L-山梨糖
混合发酵
2-酮基-L-古龙酸
维生素C
烯醇化
CH2OH
HO C H HO C H H2
工艺路线
[加氢]
[酶菌氧化]
[酮化]
H2
D-葡萄糖
D-山梨醇
O2
L-山梨糖 H2SO4丙酮
双 丙 酮 - L - 山 梨[氧化] NaOH, O2, KMnO4 双丙酮-L-古龙酸 糖
[酸化] HCl
[转化]
2-酮-L-古龙酸
维生素C
HO HO
CH2OH
C
H
C
H
H2
H
C
OH
HO
C
H
CHO D-葡萄糖
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。用 于防止坏血酸和抵抗传染性疾病，促进创伤和 骨折愈合，以及用作辅助药物治疗
实用药物与临床，2005(8):1-2
O
C
H
CH2O 双丙酮-L-古龙酸
COOH
C
O
H2O
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
维生素c的生产工艺
步骤
粗品（85%）真空干燥（50-55℃，20-30min） 除去挥发性杂质（盐酸、丙酮） 投入热水（68-70 ℃）中溶解 加入活性炭搅拌5-10min 保温压滤 结晶罐中降温至45-50 ℃
6、粗品维生素C的精制
加入晶种，缓慢冷却至-2 ℃，结晶 晶体离心甩滤，冰乙醇洗涤 甩滤，低温干燥（43-45 ℃，1.5h） 得精制维生素C（m.p.190-192 ℃）收率91% 总收率60%（对D-山梨醇计）
维生素c的生产工艺
2021年7月19日星期一
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
一、莱氏法
D-山梨醇为原料，经醋酸菌一步发酵得L-山梨糖 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%）
0.05MPa）
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
杂菌
发酵部分
一级种子罐加料
2-酮基-L-古龙酸的制备
控温29-30 ℃，压强0.05MPa，pH6.7-7.0 二级种子罐培养， 发酵终点：温度31-33℃，pH7.2，残糖量
<0.8mg/mL 两步发酵收率78.5%
维生素c的生产工艺
3、2,3,4,6-双酮基-L-山梨糖的制 （1）工艺原理 备
保护2，3，4，6位羟基
3、2,3,4,6-双酮基-L-山梨糖的
（2）工艺过程
制备
配料比
L-山梨糖：丙酮：发烟硫酸：氢氧化钠 = 1:9:0.4:0.6
步骤
5 ℃下压入丙酮、发烟硫酸，加入山梨糖
15-20 ℃下溶糖6h
降温至-8 ℃，保持6-7h得酮化液。
（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
2、L-山梨糖的制备
二、两步发酵法生产维生素C的工艺原理及过
D-山梨醇的制备 程 2-酮基-L-古龙酸的制备（两步发酵）
L-山梨糖的制备（第一步发酵） 2-酮基-L-古龙酸的制备（第二步发酵）
粗维生素的制备 维生素C的精制
2-酮基-L-古龙酸的制备
（1）工艺原理
微生物氧化法
（2）工艺过程
菌种部分
菌种活化、分离、混合培养 移入三角瓶种液培养基，29-33 ℃振荡培养24h， 产酸量在6-9mg/mL，pH降至7以下，镜检正常无
（三）粗维生素C的制备
丙酮的影响
酸性条件下，产物容易分解为糠醛，进一步聚合 糠醛树脂。
加入丙酮可以溶解糠醛，降低其活性而阻止其聚
（三）粗维生素C的制备
2、碱转化
（1）工艺原理
（三）粗维生素C的制备
（4）工艺过程
酯化 加入甲醇、浓硫酸和干燥的古龙酸 搅拌加热，升温至66-68℃， 反应4h左右即为酯化终点 冷却，加入碳酸氢钠 升温至66℃左右，回流10h后，即为转化终点 冷却至0℃，离心分离，得维生素C钠盐 母液回收
两步发酵法制维c
维生素C的制备--浅析两步发酵法生产维生素C技术㈠维生素C简介中文名称：维生素C英文名称：vitamin C其他名称：抗坏血酸(ascorbic acid)定义：显示抗坏血酸生物活性的化合物的通称，是一种水溶性维生素，水果和蔬菜中含量丰富。
在氧化还原代谢反应中起调节作用，缺乏它可引起坏血病。
结构式：物理性质外观：无色晶体熔点：190 - 192℃沸点：（无）紫外吸收最大值：245nm荧光光谱：激发波长－无nm，荧光波长－无nm溶解性：水溶性维生素比旋度：+20.5°至+21.5°化学性质分子式：C6H8O6分子量：176.13IUPAC名：2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯酸性，具有较强的还原性，加热或在溶液中易氧化分解，在碱性条件下更易被氧化，为己糖衍生物。
［1］㈡两步发酵法制备维生素C：历史：我国从1969年开始在微生物发酵-化学合成法的基础上进行维生素C二步发酵生产工艺的研究，在1974年取得很大成功，是目前唯一成功应用于维生素C工业生产的微生物转化法。
意义：两步发酵法生产维生素C，实质上是通过微生物发酵法代替莱氏法中的化学合成阶段，避免了丙酮，酸，碱或苯等有机溶剂的大量使用。
其工艺是D-葡萄糖以为原料，经催化氧化得D-山梨醇，然后经两步发酵（微生物氧化）得2-酮基-古龙酸，再经转化得葡萄糖。
目前在我国已应用于生产，因其简化和缩短了莱氏法，加快了维生素C的生产速度，具有一定的优越性。
［2］制备流程：（1）D-山梨醇的制备原理：D-山梨醇是己六醇化合物，含有4个手性碳原子，具有D-葡萄糖的构型，故将D-葡萄糖C-1上的醛基还原成醇基而制得［3］［4］工艺过程：将水加热至70-75℃，在不断搅拌下，逐渐加入葡萄糖至全溶，制成50%葡萄糖水溶液，再加入活性炭75，搅拌10min,滤去碳渣，然后用石灰乳液调节PH 至8.4。
料液压到氢化釜！，加入骨架镍催化剂（葡萄糖量的20%），通入氢气，于3.43MPa ，140反应至不吸收氢气为反应终点，料液先静置沉降，除去催化剂，再经离子交换树脂,活性炭处理后，减压浓缩至浓度60%-70%的无色或淡黄色透明的黏稠液体。
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③超滤法
超滤是一种新兴的膜处理技术，此法具
有操作方便、节能、不造成新的环境污染
注意： 在生产中，第一步要严格控制反应 过程的pH为8.0～8.5，避免葡萄糖的C-2位差 向异构物被还原成甘露醇。整个发菌期间， 要保持葡萄糖酸杆菌数量的一定，小菌将L山梨糖转化为2-酮基-L-古龙酸，而大菌本身 不产酸，是搭配菌，其作用仅是通过刺激小 菌的生长而促进小菌产酸。2-酮基-L-古龙酸 首先在甲酯中用浓硫酸催化酯化成2-酮基-L古龙酸甲酯，再加入碳酸氢钠转化成维生素C 盐，经离子交换树脂酸化，在50～55℃下减 压烘干即得粗品。
②碱转化法 我国 VC生产厂家均采用碱法转化2-酮基-
l-古龙酸生产VC。东北制药总厂等生产单位将 2-酮基-L-古龙酸与甲醇在浓硫酸催化下生成2酮基- L-古龙酸甲酯，该酯在NaHCO3作用下发 生内酯化反应生成VC钠盐。该法避免了酸催化 的上述缺点，且操作工艺简单，反应条件温和， 适合于规模化生产，但是在生产中的反应周期 过长，甲醇单耗高。有些单位尝试用CH3ONa代 替NaHCO3进行碱转化，转化率可高达92.6%，但 产品质量较差，且甲醇钠价格贵，造成生产成 本较高。
H C OH
H2C
OH
H2C
OH
H2C OH
H2C OH
L-抗坏血酸
D-抗坏血酸
L-异 抗坏血酸
D-异抗坏血酸
维生素C的性质
白色粉末，无臭、味酸、熔点190192℃，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。
O
C
H
CH2O 双丙酮-L-古龙酸
COOH
C
O
H2O
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
CH2OH
2-酮基-L-古龙酸
内酯化 烯醇化
O
C
HO
C
O
OH
C
H
C
HO
C
H
H2C OH 维生素-C
CH3 CH3
2·二步发酵法
二步发酵法是相对莱氏法而言的，是 中国科学院微生物研究所和北京制药厂于 1975年合作发明的，此法进一步发展了维 生素C的生产，是目前唯一成功应用于维生 素C工业生产的微生物转化法。
（4）能耗 两步发酵法比莱氏法高出15 ％。
（5）总收率（对山梨醇） 莱氏法比两 步发酵法高出10％左右，主要原因是 第二步微生物氧收率仍较低。
（6）安全 两步发酵法由于革除了丙酮、 苯（或甲苯）、氯气等大量易燃易爆 或有毒的化工原料，有利于安全生产。
参考文献
• 【1】微生物所发明维生素C生产二步发酵法25周年纪实 • 【2】陈来同等. 生物化学产品制备技术.北京：科学技术
以当年北京制药厂年产150吨维生素C车间 为例，采用二步发酵法新工艺后，每年可 节约丙酮297吨（相当于237.8万斤粮食）； 节省其他化工原料2600多吨和主要设备58 台；降低了原料成本10%。据报，目前国内 已有年产3万多吨维生素C的生产能力，若 全部开动生产，其产生的经济效益和社会 效益、生态环保效益是无法估量的。
HO C H
CH2OH D-山梨醇
CH2OH L-山梨醇
CH2OH 2-酮基-L-古龙酸
H2C OH 维生素-C
（2）工艺过程
a 第一步发酵 以D-葡萄糖为原料，加 氢催化生成D-山梨醇，再加入假单孢杆菌 氧化获得L-山梨糖。
b 第二步发酵 L-山梨糖通过小菌氧化 葡萄糖酸杆菌和大菌巨大芽孢杆菌、蜡状 芽孢杆菌等伴生菌混合发酵得维生素C前体 2-酮基-L-古龙酸。
过程为山梨醇发酵生成山梨糖后，山 梨糖又经第二步细菌氧化，直接生成2-酮 基-L-古龙酸，而废除了丙酮化和化学氧化 两个步骤。
(1) 工艺路线
第一步：
D-葡萄糖
H2/催 化
D-山梨醇
黑醋酸菌 L-山梨糖
第二步：
大菌、小菌
内酯化
L-山梨糖
混合发酵
2-酮基-L-古龙酸
维生素C
烯醇化
CH2OH
HO C H HO C H H2
氢化 H C OH
HO C H
CHO D-葡萄糖
O
CH2OH
CH2OH
COOH C
HO C H HO C H O2
CO HO C H
CO
内酯化 HO C
HO C H 烯醇化
O
Acetobacter
Pseudomonas
H C OH
H C OH
H C OH
OH C
HC
HO C H
HO C H
HO C H
工艺路线
[加氢]
[酶菌氧化]
[酮化]
H2
D-葡萄糖
D-山梨醇
O2
L-山梨糖 H2SO4丙酮
双 丙 酮 - L - 山 梨[氧化] NaOH, O2, KMnO4 双丙酮-L-古龙酸 糖
[酸化] HCl
[转化]
2-酮-L-古龙酸
维生素C
HO HO
CH2OH
C
H
C
H
H2
H
C
OH
HO
C
H
CHO D-葡萄糖
②化学凝聚法 化学凝聚法是通过加入化学絮凝剂来除
去蛋白质、菌体、色素等杂质，避免了加热沉 淀时有效成分的损失。季光辉等采用化学凝聚法 对VC发酵液进行预处理，使2-酮基-L-古龙酸的滤 液质量提高，提取前步收率提高5.2%，VC总收率 提高2.5%以上。以壳聚糖为主凝剂，聚丙烯酰胺 为助凝剂，通过化学凝聚法除蛋白工艺。提取收 率由原来的76%提高到82%，古龙酸优级品率由原 来的35%提高到60%, 成本比原来降低20%。
维生素C的化学结构
维生素C(多羟基不饱和内酯衍生物)分子
中有两个手性碳原子，故有4种光学异构体，
其中L（+）抗坏血酸效果最好，其他三种
临床效果很低或无效。
OC
OC
CO
CO
C OH O
C HO
C OH OO
C HO
C OH O
C HO
C OH C HO
HC
HC
CH
CH
HO C H
H C OH
OH C H
等优点，因此在2-酮基-L-古龙酸的分离提纯中的 应用日益广泛。此法与加热沉淀法不同的是，可 在常温下操作，可减少有效成分的损失；在用膜 除蛋白的过程中，无任何新的化学物质加入，可 减少对树脂的污染和损耗，降低酸碱用量，减少 三废排放。与化学凝聚法不同的是，在处理染菌 的发酵液时仍可达到较好的处理效果。我国的东 北制药厂1995年从丹麦引进目前全国最大膜面积 的平板超滤装置后， 2 -KLG的分离提纯成本比原 先的化学凝聚法节约了600万元，其收率和生产的 自动化、连续化程度也明显提高。
文献出版社，2004.1 • 【3】宋文新，邵庆均.维生素C二步发酵合成法的研究进
展[J]，中国饲料，2008，19 • 【4】燕方龙. 维生素C生产工艺研究进展[J]，医药综述，
2007，10 • 【5】陈雷，张铭锡.维生素C生产提取除蛋白工艺的改进
[J]. 黑龙江医药，2001，14( 6): 447-448 • 【6】陈永林，刘梅城，翟振山.板式超滤技术在VC生产中
的应用[J].食品与发酵工业，2005，31(9):136-137 • 【7】张林茂，高永涛，李晶.应用超滤技术改进VC生产工
艺[ J].膜科学与技术, 2000，20(5): 60-61 • 【8】李春艳，夏海平，蓝伟光.维生素C生产工艺进展.中
国医药工业杂志，2001（32): 38-40 • 【9】谢占武，周海霞，曹爱国.维生素C的生产工艺发展.
实用药物与临床，2005(8):1-2
HO HO
CH2OH
C
H
C
H
O2
H
C
OH
HO
C
H
CH2OH D-山梨醇
CH2OH
C
O
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
CH2OH L-山梨醇
H3C
(CH3)2CO O
H2SO4
H3C
H
CH2OH C
C
H
C
O
C
H
CH2O 双丙酮-L-山梨糖
O2
CH3
KMnO4 NaOH
CH3
H3CCOOH CO H NhomakorabeaCC
H
H
C
c 提取 采用弱碱性离子交换树脂从发酵 液中直接提取2-酮基-L-古龙酸（新工艺）， 用甲醇-硫酸溶液洗脱,将洗脱液直接内酯 化、烯醇化为维生素C（新工艺）。
d 精制 将上述维生素C通过活性炭脱色， 于结晶罐内加入晶种结晶，冷乙醇洗涤， 低温干燥，即可获得精品维生素C。
①加热沉淀法
加热沉淀法是2-酮基-L古龙酸分离提纯的传 统工艺，分离手段较为落后。此工艺通用氢型树 脂，调 pH至蛋白质的等电点后加热除蛋白。采用 此工艺会造成有效成分在高温下降解损失，且发 酵液直接通过树脂柱，造成树脂表面污染，降低 树脂的交换容量和收率。两次通过树脂柱带进了 大量水分，也增大了浓缩耗能。
维生素C的生产方法
莱氏法:是维生素C生产的经典方法，是由 Reichstein和Grussner研究开发的。系以葡 萄糖作为起始原料，经催化加氢制成D-山梨 醇，再经醋杆菌深层发酵氧化制得收率很高 的L-山梨糖，L-山梨糖经丙酮和硫酸处理 （生产上俗称丙酸化）生成双丙酮-L-山梨 糖（简称双酮糖），再用苯或甲苯提取，提 取液经水法除去单酮山梨糖后蒸去溶剂而后 分离出来，用高锰酸钠氧化、水解、酯化、 转化、中和便得VC。