二步发酵法生产维生素C - 副本ppt课件
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二步发酵法生产维生素C - 副本讲解
但是化学凝聚法也存在许多不足，比如在处理 后的发酵液离心后所得的上清液中任然存在一定 量的蛋白，如果发酵液染菌则处理效果更不明显， 上清液浑浊，严重影响了产品的品质和收率。此 外，化学凝聚法在操作过程中也会对环境造成污 染。
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。
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。
二步发酵法生产维生素C - 副本ppt课件
转化工艺 无论是莱氏法还是二步发酵法制得的2-酮基-L古龙酸，目前在生产上都是通过化学反应过程转 化为VC。根据所选试剂的不同，二步发酵法可分 为酸转化法和碱转化法。 ①酸转化法 VC化学转化生产，自莱氏法建立以来就采用浓盐 酸催化2-酮基-L-古龙酸，一步制得 VC。国外有 关学者对此法进行了许多研究。印度 Ahmedbad Textile工业研究协会研究表明，在以饱和氯代烃 (如CHCl3 )、芳烃(如苯、甲苯)为溶剂, 由 2-酮 基-L-古龙酸与浓盐酸在 60-75℃下反应 4-6h, 可制得纯度为90 % 的粗VC。美国学者YOD ICE 等 于1985年报道了2-酮基-L-古龙酸与浓盐酸在表面 活性剂 Me(CH2)5N +Me3Cl的甲苯溶液中反应，可 制得纯度超过99%的VC。
二步发酵法生产维生素C - 副本
目录
• • • • • 背景 维生素C的结构和性质 维生素C的生产方法 维生素C的生产工艺进展 参考文献
显著的经济效益和社会效益
与国际上同类工作先进水平比较，微生物 所等单位所发明的用于维生素C生产的二步发 酵法具有4大优势: 1. 以生物氧化代替化学氧化，省掉了酮化反 应； 2. 节约了大量易燃、易爆、有毒的化工原料 ，大大减少了“三废”处理，改善了劳动条 件，利于安全生产； 3. 减少工业用粮、生产工序和生产设备，缩 短了生产周期，降低了原料成本； 4. 与国外二步发酵法比较，其发酵规模和产 酸量均居领先地位。
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%。 但是化学凝聚法也存在许多不足，比如在处理 后的发酵液离心后所得的上清液中任然存在一定 量的蛋白，如果发酵液染菌则处理效果更不明显 ，上清液浑浊，严重影响了产品的品质和收率。 此外，化学凝聚法在操作过程中也会对环境造成 污染。
发酵工程——维生素C的生产工艺PPT课件
可建在高压机房的屋顶上。吸入口前，前置过滤器。作用是截留空
气中较大的灰尘，保护压缩机，减轻总过滤器的负担，也能起到一定的
制 除菌作用。介质为泡沫塑料（平板式）或无纺布（折叠式），流速0.1-
0.5m/s。要求是阻力小，灰容量大。
备
（3）空气压缩机 作用是提供空气流动的动力。常用往复式、螺杆式、
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（2）、第二步发酵法
1、菌种：第二步发酵采用的菌种为由大、小两株细菌组成的混合菌种。小 菌为氧化葡萄糖酸杆菌,大菌可采用巨大芽孢杆菌,称2980菌；或蜡状芽孢杆 菌,称152菌，或浸麻芽孢杆菌,称169菌。也可采用其他一些杆菌与小菌混合 培养。但工业上使用最多的是2980及152菌混合菌。
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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。
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二、目前合成方法
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1、莱氏法
双丙酮-2-酮基 -L-古龙酸钠
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优点：该法生产的维生素C产品质量好、收率高，达60％， 而且生产原料易获得，中间产物化学性质稳定，一直是国外 生产维生素C的重要方法
缺点：生产工序繁多、劳动强度大、大量有机溶剂的使用易 造成环境污染等
第5页/共23页
2、微生物发酵合成法
• D-山梨醇途径 • L-山梨糖途径 • L-艾杜糖酸途径 • 2-酮-D-葡糖糖酸途径 • 2,5-二酮-D-葡糖糖酸途径 • 2-酮-L-古龙酸途径
合成维生素C：更方便更快捷的补充VC。
维生素C发酵PPT课件
整个发酵过程可分为产酸前期、产酸中期和产酸后期。产酸前期主要是菌体适应环境进行生长的阶段。该阶段产酸量很少，为了提高发酵收率应尽可能缩短产酸前期。产酸前期长短与底物浓度、接种量、初始pH及溶氧浓度等有关。产酸中期是菌体大量积累产物的时期。产酸中期的时间主要决定于产酸前期菌体的生长的好坏和中期的溶氧浓度控制，也与pH值等有关。因此适宜的操作条件可获得较大的产酸速率和较长的发酵中期，从而可提高发酵收率。产酸后期，菌体活性下降，产酸速率变小，同时部分酸发生分解，引起酸浓度下降。生产上由于要求发酵液中残糖浓度小于，不可能提前终止发酵，所以在此期间应采取措施，设法延长菌体活性，使之继续产酸。
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。
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。
《维生素C生产工艺》PPT课件
CH2OH
HO C H
HO C H
O2
Acetobacter H C OH
HO C H
CH2OH D-山梨醇
O
CH2OH
COOH C
CO HO C H
CO
内酯化 HO C
HO C H 烯醇化
O
Pseudomonas H C OH
H C OH
OH C
HC
HO C H
HO C H
HO C H
CH2OH L-山梨醇
CH2OH 2-酮基-L-古龙酸
H2C OH 维生素-C
18.02.2022
13
生物制药工艺学——维生素及辅酶类药物
3、两步发酵工艺
[氧化] 醋酸杆菌 D-山梨醇
[生物转化] 假单孢菌 L-山梨糖
2-酮-L-古龙酸
[内酯化，烯醇化]
维生素C（L-抗坏血酸）
18.02.2022
14
生物制药工艺学——维生素及辅酶类药物
概述
基本概念
维生素是生物体内一类量微、化学结构各异，具有特殊功能的小分子有机化合 物，它们大多需从外界摄取。维生素有以下特点： （1）维生素是天然食物中的一种成分，是一种活性物质，对机体代谢起调节和 整合作用。 （2）维生素需求量很小。 （3）大多数维生素在体内不能合成，要从外界摄取。 （4）绝大多数维生素是通过辅酶或辅基的的形式参与体内酶促反应体系。 （5）人体内维生素缺乏时，会发生一类特殊的疾病，称“维生素缺乏症”。维 生素并不是补品，人体每日需要量是一定的，多摄入并不一定好，使用不当， 反而会导致疾病。
HC O
CH3
CH
CH3
CH3
C H 2O
双 丙 酮 -L -古 龙 酸
维生素发酵生产ppt课件
b. L-山梨糖和丙酮反应制得二丙酮-L-山梨醇； c. 二丙酮-L-山梨醇氧化得二丙酮-2-酮-L-古龙酸钠，
再经酸化得二丙酮-2-酮-L-古龙酸； d. 二丙酮-2-酮-L-古龙酸经转化得维生素C。
·
8
（1）莱氏化学合成法
a. D-山梨醇经黑醋菌（Gluconobacter melagenus）发酵得L-山梨糖；
（2） 第二步发酵 B. 培养基
种子培养基
酵母膏 0.3％ 牛肉胶 0.3％ 玉米浆 0.3％ 蛋白胨 1.0％ 尿素 0.1％ 山梨糖 2.0％ 另加某些无机盐
发酵培养基
玉米浆 0.5％ 尿素 0.1％ 无机盐 山梨糖
·
25
（3） 第二步发酵 C. 发酵过程特征
第二步发酵为混合菌种发酵。由于大、小菌两者的最适培养条件是不同的， 所以其操作适宜条件是兼顾大、小菌两者的条件。通常操作温度为30℃； 初始pH控制在6.8左右。该反应虽属氧化反应，但对氧的消耗并不很大。 气升式发酵罐非常适合该发酵过程。溶氧浓度控制在20％即可。 山梨糖的初始浓度对产物的生成影响较大。间歇发酵时初始山梨糖浓度超 过80 g/L，会对产物生成产生抑制。所以要取得高浓度2KGA，需采用高浓 度山梨糖流加发酵方式。若采用建立在数学模型基础上的流加控制策略， 可获得高浓度的2KGA，二步收率可达83％。
化学合成法 提取法
生物合成法
细菌 真菌 藻类
＋
＋
＋
＋
＋
（＋）
＋
＋
＋
（＋）
＋
＋
＋
＋
＋
世界产量 /（吨/年）
2000 2000 8500
1600 3
300 10 100 70000
再经酸化得二丙酮-2-酮-L-古龙酸； d. 二丙酮-2-酮-L-古龙酸经转化得维生素C。
·
8
（1）莱氏化学合成法
a. D-山梨醇经黑醋菌（Gluconobacter melagenus）发酵得L-山梨糖；
（2） 第二步发酵 B. 培养基
种子培养基
酵母膏 0.3％ 牛肉胶 0.3％ 玉米浆 0.3％ 蛋白胨 1.0％ 尿素 0.1％ 山梨糖 2.0％ 另加某些无机盐
发酵培养基
玉米浆 0.5％ 尿素 0.1％ 无机盐 山梨糖
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（3） 第二步发酵 C. 发酵过程特征
第二步发酵为混合菌种发酵。由于大、小菌两者的最适培养条件是不同的， 所以其操作适宜条件是兼顾大、小菌两者的条件。通常操作温度为30℃； 初始pH控制在6.8左右。该反应虽属氧化反应，但对氧的消耗并不很大。 气升式发酵罐非常适合该发酵过程。溶氧浓度控制在20％即可。 山梨糖的初始浓度对产物的生成影响较大。间歇发酵时初始山梨糖浓度超 过80 g/L，会对产物生成产生抑制。所以要取得高浓度2KGA，需采用高浓 度山梨糖流加发酵方式。若采用建立在数学模型基础上的流加控制策略， 可获得高浓度的2KGA，二步收率可达83％。
化学合成法 提取法
生物合成法
细菌 真菌 藻类
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世界产量 /（吨/年）
2000 2000 8500
1600 3
300 10 100 70000
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。
《维生素C生产工艺》幻灯片
成 山 梨 糖 ， 一 般 用 A. Suboxyclans 和 A. Melangenum。
②发酵条件 温度为26-30℃，最适pH为4.46.8。pH4.0以下菌的活性受影响。
用0.5%酵母浸膏为主要营养源，山梨醇 浓度为19.8%，通气量1800ml/min，30℃培养 33h，山梨糖收率可达97.6%。
综上所述，我们在以后的维生素C 工艺开展过程中，要以两步发酵法为根底,不断优化工艺， 同时借鉴国外的新技术、新信息,防止低水平重复,提高Vc 的产量和质量,同时注重Vc 系列产品的开 发和应用,创造出更大的经济效益。
2021/5/21
19
生物制药工艺学——维生素及辅酶类药物
思考题
1、简述维生素的特点及区分脂溶性维生 素和水溶性维生素。
2、简述维生素C的生产工艺。
2021/5/21
20
生物制药工艺学——维生素及辅酶类药物
总复习思考题
1、生物制药工艺学研究的内容或对象。 2、生物药物的分类方法及分类。 3、简述生物制药的一般过程。 4、比照生化药物的各种沉析(浓缩)方法的异同。 5、详细阐述超滤、离子交换法、凝胶层析和亲合层析的异
CH 2OH D -山 梨 醇
CH 2OH L-山 梨 醇
2021/5/21
H 3C
(C H 3)2C O O H 2SO 4
H 3C
H
CH 2OH C CH CO
CH
CH 2O 双 丙 酮 -L-山 梨 糖
COOH
H 3C
C
O2
K M nO 4 O H 3C
CH
CH 3 N aO H
HC O
CH3
C HO
C OH C HO
HC
②发酵条件 温度为26-30℃，最适pH为4.46.8。pH4.0以下菌的活性受影响。
用0.5%酵母浸膏为主要营养源，山梨醇 浓度为19.8%，通气量1800ml/min，30℃培养 33h，山梨糖收率可达97.6%。
综上所述，我们在以后的维生素C 工艺开展过程中，要以两步发酵法为根底,不断优化工艺， 同时借鉴国外的新技术、新信息,防止低水平重复,提高Vc 的产量和质量,同时注重Vc 系列产品的开 发和应用,创造出更大的经济效益。
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19
生物制药工艺学——维生素及辅酶类药物
思考题
1、简述维生素的特点及区分脂溶性维生 素和水溶性维生素。
2、简述维生素C的生产工艺。
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20
生物制药工艺学——维生素及辅酶类药物
总复习思考题
1、生物制药工艺学研究的内容或对象。 2、生物药物的分类方法及分类。 3、简述生物制药的一般过程。 4、比照生化药物的各种沉析(浓缩)方法的异同。 5、详细阐述超滤、离子交换法、凝胶层析和亲合层析的异
CH 2OH D -山 梨 醇
CH 2OH L-山 梨 醇
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H 3C
(C H 3)2C O O H 2SO 4
H 3C
H
CH 2OH C CH CO
CH
CH 2O 双 丙 酮 -L-山 梨 糖
COOH
H 3C
C
O2
K M nO 4 O H 3C
CH
CH 3 N aO H
HC O
CH3
C HO
C OH C HO
HC
发酵工程——维生素C的生产工艺ppt
发酵罐是进行发酵的主要设备，改进发酵罐的结构和材质可 以提高发酵效率。例如，采用旋转式发酵罐可以增加发酵液 的搅拌效果和氧气的传递效率。
分离提纯设备的改进
分离提纯是发酵工程中重要的一环，改进分离提纯设备可以 提高产品的纯度和收率。例如，采用超滤技术可以更高效地 进行分离提纯。
节能减排措施
能耗优化
在发酵生产过程中，合理控制能源的使用，优化能源结构，可以降低能源消 耗。例如，采用先进的发酵技术可以降低发酵过程中的能源消耗。
通过选择适合的微生物，优化发酵培养基和发酵条件，提高微生物产生维生素c 的能力。
基因工程技术的应用
通过基因工程技术的手段，改良微生物的遗传特性，提高其产生维生素c的能力 。
02
维生素c的发酵生产工艺
菌种的选育和改良
1 2
自然选育
在一定的条件下，通过自然环境中的微生物自 发突变，选择出优良的菌种。
维生素c的物理性质
维生素c具有晶体和溶液两种形式，呈无色或淡黄色，具有很 强的还原性，易被氧化为脱氢抗坏血酸。
维生素c的生产方法
通过化学合成法生产维生素c
通过一系列化学反应将葡萄糖转化为维生素c。
通过生物发酵法生产维生素c
通过微生物发酵将葡萄糖转化为维生素c。
发酵工程在维生素c生产中的应用
选择适合的微生物
如磷酸盐、硫酸盐、铁、锌等对于 微生物的生长繁殖也是必不可少的 。
生长因子
某些微生物还需要生长因子才能正 常生长，如生物素、泛酸等。
发酵条件的控制
温度
pH值
温度对发酵的影响非常大，过高或过低都会 影响微生物的生长和产物的生成。
pH值对微生物的生长和代谢有着直接的影 响，不同的微生物在不同的pH值下生长和 繁殖。
分离提纯设备的改进
分离提纯是发酵工程中重要的一环，改进分离提纯设备可以 提高产品的纯度和收率。例如，采用超滤技术可以更高效地 进行分离提纯。
节能减排措施
能耗优化
在发酵生产过程中，合理控制能源的使用，优化能源结构，可以降低能源消 耗。例如，采用先进的发酵技术可以降低发酵过程中的能源消耗。
通过选择适合的微生物，优化发酵培养基和发酵条件，提高微生物产生维生素c 的能力。
基因工程技术的应用
通过基因工程技术的手段，改良微生物的遗传特性，提高其产生维生素c的能力 。
02
维生素c的发酵生产工艺
菌种的选育和改良
1 2
自然选育
在一定的条件下，通过自然环境中的微生物自 发突变，选择出优良的菌种。
维生素c的物理性质
维生素c具有晶体和溶液两种形式，呈无色或淡黄色，具有很 强的还原性，易被氧化为脱氢抗坏血酸。
维生素c的生产方法
通过化学合成法生产维生素c
通过一系列化学反应将葡萄糖转化为维生素c。
通过生物发酵法生产维生素c
通过微生物发酵将葡萄糖转化为维生素c。
发酵工程在维生素c生产中的应用
选择适合的微生物
如磷酸盐、硫酸盐、铁、锌等对于 微生物的生长繁殖也是必不可少的 。
生长因子
某些微生物还需要生长因子才能正 常生长，如生物素、泛酸等。
发酵条件的控制
温度
pH值
温度对发酵的影响非常大，过高或过低都会 影响微生物的生长和产物的生成。
pH值对微生物的生长和代谢有着直接的影 响，不同的微生物在不同的pH值下生长和 繁殖。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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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。
(1) 工艺路线
第一步：
H2 /催 D-葡萄糖 化
D-山梨醇
黑醋酸菌
L-山梨糖
第二步：
L-山梨糖
大菌、小菌 混合发酵 2-酮基-L-古龙酸 内酯化
烯醇化
维生素C
O C H O H 2 H O C H C H O H 2 H O C H C H O H 2 C O C O O H C C O
内 酯 化H O C H O 2 2 醇 化 H O C H 烯 H O C H H O C H H O C H O O H C 氢 化 A c e to b a c te r P s e u d o m o n a s H C O H H C O H C O H H H C O H H C H O C H H O C H H O C H H O C H H O C H C H O H C H O H C H O H 2 C H O 2 2 H CO H 2 D 葡 萄 糖 D 山 梨 醇 L 山 梨 醇 2 酮 基 L 古 龙 酸 维 生 素 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。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
C H 2O H C C C C H H O H H O 2 H O H H O
C H 2O H C C C C O H O H H
C H 2O H D -山 梨 醇
C H 2O H L -山 梨 醇 C O O H H 3C C C H C C H O H C H 2O 双 丙 酮 -L -古 龙 酸 O C H 3 C H 3
二步发酵法生产维生素C - 副本
目录
• • • • • 背景 维生素C的结构和性质 维生素C的生产方法 维生素C的生产工艺进展 参考文献
显著的经济ห้องสมุดไป่ตู้益和社会效益
与国际上同类工作先进水平比较，微生物 所等单位所发明的用于维生素C生产的二步发 酵法具有4大优势: 1. 以生物氧化代替化学氧化，省掉了酮化反 应； 2. 节约了大量易燃、易爆、有毒的化工原料 ，大大减少了“三废”处理，改善了劳动条 件，利于安全生产； 3. 减少工业用粮、生产工序和生产设备，缩 短了生产周期，降低了原料成本； 4. 与国外二步发酵法比较，其发酵规模和产 酸量均居领先地位。
H C O H 2 L -异 抗 坏 血 酸
H C O H 2 D -异 抗 坏 血 酸
L -抗 坏 血 酸
D -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 2 C C C H O H C H 2O 双 丙 酮 -L -山 梨 糖 C O O H C C H 2O H O H H O C C C O H O H H H H O C H 2O H H 2C 2 -酮 基 -L -古 龙 酸 维 生 素 -C O H C H C 内 酯 化 烯 醇 化 H O O H C C O C H 3 C H 3 K M n O 4 N aO H O H 3C
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。 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。
（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。
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。
O C C C H H O C C H C 2 H O H O H H O O H H O C C C C C H C 2 O H O H O H O H H O O O C C C C C O O H H O H H H O C C C C C O O H H O H O H
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。
工艺路线
[加氢] H2
D-葡萄糖
D-山梨醇
[酶菌氧化] O2
L-山梨糖
[酮化] H2SO4丙酮
双丙酮-L-山梨 糖 [酸化] HCl
[氧化] NaOH, O2, KMnO4
双丙酮-L-古龙酸
2-酮-L-古龙酸
[转化]
维生素C
C H 2O H H O H O H H O C C C C C H O D -葡 萄 糖 C H 2O H H 3C (C H 3)2C O H 2S O 4 O H 3C H C H H O H H H 2 H O H O H H O