维生素b2的发酵

三、维生素B2的发酵原理
• 目前核黄素的工业化生产主要有微 生物发酵法和化学半合成法两种, 其中微生物发酵法以生产工艺简单、 原料廉价、环境友好以及资源可再 生等优点而倍受世界核黄素生产商 的青睐。
• (一)化学合成法制备维生素 一 化学合成法制备维生素 化学合成法制备维生素B2
• 将D-核糖与3，4-二甲基苯胺缩合，在氢化还原得 一仲胺此仲胺与苯氯化重氮化物反应，生成一种 偶氮染料化合物——3，4二甲基-6-苯偶氮-D –核 糖胺最后与巴比妥酸在乙酸存在下缩合即可得到 维生素B2。此维生素B2的生产工艺生产B2的产 率可达95.3%，纯度达96.8%。其中合成所用的 D-核糖目前是以D-葡萄糖为原料，经芽孢杆菌属 细菌发酵而成的，它代替了原先用D-葡萄糖经4步 反应合成D-核糖的方法。因为后者需要用到钠汞 齐，从而带来了很严重的环境污染问题。化学法 合成维生素B2可以利用传统的分批反应的设备， 但在纯化精制阶段，偶氮燃料中间物和维生素B2 均会生成细小晶体，给有效地过滤和洗涤带来了 较大的困难。同时由于这2种化合物的颜色都比较 深，也使工厂的车间管理较困难。
• 用发酵罐进行高温灭菌时要注意夹套里是 否注水，否则会严重损坏发酵罐。 • 发酵过程中要严密注意PH的变化。 • 溶氧的大小能直接反应发酵罐内残糖的利 用情况。 • 发酵后期需要加压来维持氧浓度。
• 第三步，核黄素的提取。即从发酵 核黄素的提取。
液中将核黄素提取出来。 液中将核黄素提取出来。主要的提取 方法有：重金属盐沉淀法，酸溶液法 方法有：重金属盐沉淀法， 和碱溶液法。科学研究表明， 和碱溶液法。科学研究表明，碱溶液 法提取核黄素不仅收益高 收益高， 耗能低， 法提取核黄素不仅收益高，且耗能低， 随着离心分离设备的不断改进， 随着离心分离设备的不断改进，碱溶 液法分离提取核黄素的优越性越来越 明显。 明显。
维生素B2与发酵
第六组
维生素B2的概述
一、结构与性质
维生素B2又叫核黄素(riboflavin)。 是核醇与6.7一二甲基异咯嗪的缩合物。 核黄素味苦，在240℃时变暗色，熔 点为275℃～282℃，并在此温度下引起 破坏。
性质
核黄素为橙黄色结晶化合物，溶于水， 但溶解度很低，水溶液呈现黄绿色荧光 核黄素对热安定，120℃加热6小时，仅 有少量分解，在碱性溶液中较易破坏，在 光照及紫外线照射下，可以引起不可逆分 解
七、发酵中的注意事项
• 整个过程应必须严格控制无菌环境，抗生 素的加入要在温度不太高时（不烫手为止） 加入，防止抗生素失活。 • 发酵罐在使用之前一定要清洗干净，不能 留有任何残渣，特别要注意一些管道和死 角的残留物质的清洗，避免染菌。
• 发酵罐与培养基灭菌时要分开灭，葡萄糖 单独灭菌，另外磷酸盐也要单独灭菌，因 为磷酸盐容易和培养基中其他无机盐在高 温下反应生成一些难溶化合物沉淀后不易 被菌体分解利用，影响培养基的营养成分， 造成菌种在前期生长过程中表现缓慢和营 养不良状况。
四、发酵过程
• 第一步，菌种选取。随着分子生物 菌种选取。
学技术的发展， 学技术的发展，基因工程手段已经应 用于核黄素生产菌种育种中， 用于核黄素生产菌种育种中，这样选 出来的菌种具有产量高 能耗低（ 产量高、 出来的菌种具有产量高、能耗低（主 要指培养菌种所需的营养物质）、 ）、产 要指培养菌种所需的营养物质）、产 等有点， 品纯度高等有点 品纯度高等有点，显著提高了经济效 益。
• 第五步，核黄素颗粒的制备。微生 核黄素颗粒的制备。
物发酵生产的核黄素需要干燥才能制 成核黄素成品。常用的干燥方法： 成核黄素成品。常用的干燥方法：普 通气流干燥法和喷雾干燥法。 通气流干燥法和喷雾干燥法。
六、微生物发酵的缺点
• 与化学合成法相比, 微生物发酵法 也存在着某些缺点和不足。例如在 核黄素的后期加工与处理过程中, 核黄素的分离纯化比较困难, 难以 获得高纯度的核黄素。
• 然而在利用棉囊阿舒氏酵母、解朊 假丝酵母和阿舒氏假囊酵母等真菌 进行核黄素生产时, 存在着发酵周 期过长、原料成分配比复杂、需加 入不饱和脂肪酸来促进核黄素的产 量等缺点。
• 随着基因工程技术的发展, 枯草芽 孢杆菌和产氨棒状杆菌等产核黄素 工程菌相继构建成功, 这些工程菌 具有发酵周期短( 2~ 3天) 、原料 要求简单、产量高等优点, 在核黄 素的微生物发酵生产中显示了强大 的生命力
• （二）微生物法合成维生素B2 微生物法合成维生素
• 维生素B2的微生物发酵生产采用三级发酵 法。将在25℃培养成熟的维生素B2产生菌 的斜面孢子用无菌水制成孢子悬浮液，接 种于种子培养基中培养（30+℃）， 30~40h），最后将二级发酵液移种至三级 发酵罐发酵（30+℃，160h），得到维生素 B2发酵液。工业上使用的维生素B2的产生 菌主要有阿氏假囊酵母（Eremotecium ashbyii）和棉病囊菌（Ashbya gossypii）2 种菌。经过菌种改良后，维生素B2生产的 最高水平可达到10000U/ml。产品质量好， 成本低。
• 这里需要指出的是，固体发酵工艺 这里需要指出的是， 比液体发酵操作简单方便 操作简单方便， 比液体发酵操作简单方便，生产规 模可大可小， 模可大可小，特别是固体发酵的设 备比液体发酵降低80%成本以上， 成本以上， 备比液体发酵降低 成本以上 同时能大大减少能源的消耗， 同时能大大减少能源的消耗，便于 推广和应用。 推广和应用。
结构
核黄素的异咯嗪上第1位及第10位N原子与活 泼的双键相连，能接受氢而被还原成无色 产物，还原后很容易再脱氢，因此具有可 逆的氧化还原特性
化学结构式
二、维生素B2的作用
• 与组织的呼吸过程有关 • 参与碳水化物的中间代谢 • 与激素有关
• 促进色氨酸转化为烟酸，VB6转变为磷酸吡 哆醛 • 维持体内还原型谷胱甘肽的浓度，参与体 内的抗氧化防御系统 • 参与药物代谢 • 提高机体对环境的适应能力
• 第二步，发酵方法的选取。核黄素 发酵方法的选取。
液体深层发酵法和 微生物ຫໍສະໝຸດ Baidu酵法包括液体深层发酵法 微生物发酵法包括液体深层发酵法和 固体发酵法（ 固体发酵法（液体和固体主要是指培 养菌种的培养基状态的不同： 养菌种的培养基状态的不同：即培养 基可以是液态的，也可以是固态的）。 基可以是液态的，也可以是固态的）。
生产菌种
• 核黄素发酵的主要生产菌包括:
• • • • • • 棉囊阿舒氏酵母A shbya gossyp ii 解朊假丝酵母 Candida famata 阿舒氏假囊酵Eremothecium ashbyii 酿酒酵 Saccharomyces sp 枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis 产氨棒状杆菌 Corynebactiaaminogensis
• 第四步，核黄素的测定。是对发酵 核黄素的测定。
液中核黄素含量、质量的测定。 液中核黄素含量、质量的测定。测定 的方法有：微生物法、荧光比色法、 的方法有：微生物法、荧光比色法、 高效液相色谱技术（ 高效液相色谱技术（HPLC）,核黄素 ） 核黄素 化学发光新方法等。 化学发光新方法等。目前核黄素化学 发光新方法的精确度和灵敏度高、 发光新方法的精确度和灵敏度高、分 析速度快，具有广泛的应用前景。 析速度快，具有广泛的应用前景。