维生素C合成工艺
第一节维生素类生产工艺
维生素是一类生物生长和代谢所必需的、具有特殊功能的小分子有机化合物，其既不是细胞的组成物质，也不是能量物质。一般分为脂溶性和水溶性两大类，脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。不同的维生素对物质代谢的调节作用是不同的。机体缺少某种维生素时，可使物质代谢过程发生障碍，从而使机体不能正常生长，以至发生不同的“维生素缺乏症”。例如，缺乏V Bl可引起脚气病，缺乏V A会引起夜盲症，缺乏维生素V C会引起坏血病等，总之，维生素在维持机体的代谢中起着十分重要的作用。
一、维生素C ( Vitamin C，V C)
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。V C 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。
维生素C的合成常通过化学或微生物方法获得，下面介绍主要的维生素C合成法。
1. 莱氏法
1933年瑞士化学家莱齐特因等用化学合成方法合成维生素C取得成功，也称莱氏法。该法是最早生产维生素C的方法，也是国外采用的方法。工艺路线如图8-1所示。
图8-1 莱氏法合成维生素C的工艺路线
工艺流程如下：
（1）菌种的获得以D-葡萄糖为原料，加氢催化生成D-山梨醇，再加入醋酸菌如A cetobacter suboxyclans、A．raucons、A．aceti、A．Xylinoides等将山梨醇氧化成山梨糖，常使用的是A．suboxyclan和A．melangenum，这是该工艺过程中关键的一步。
（2）第一步发酵
a. 在进行发酵时采用的条件是温度为26～30℃，最适pH值为4.4～6.8。
b．培养基的成分：
0.5％酵母浸膏为主要营养源，山梨醇浓度为19.8％，通气量比1:1.8，30℃培养30～40h，收率可达97.6％。可采用流加山梨醇的方式发酵；有机氮提供氮源。
发酵结束后经低温灭菌，得到无菌的发酵液用于第二步发酵。
（3）第二步发酵
将氧化葡萄杆菌或假单胞杆菌经过二级种子扩大培养转移至含有上述发酵液的培养基中，于发酵罐28～34℃培养60～72h，发酵液转化，精制，获得维生素C。
注意在发酵过程需采用阳离子交换树脂将山梨醇中的金属离子去掉，因为Ni2+，Cu2+阻止菌的发育，Fe抑制发酵。
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。此法也存在着很多缺陷，如生产工序繁多、劳动强度大、大量有机溶剂的使用易造成环境污染等。
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２. 二步发酵法
二步发酵工艺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。工艺路线如图8-2所示。
第一步：
第二步：
图8-2 二步发酵法合成维生素C的工艺路线
生产过程如下：
（1）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。
（2）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。
（3）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，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。
（4）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。
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-KLG，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。
目前我国采用二步发酵法生产维生素C。
3. 新二步发酵法
该法在工艺程序，原料方面都有所简化，收率高，应用前途广，但存在中间产物不稳定，生产效率较低、成本高等问题。实现工业化生产还需进一步完善。工艺路线如图8-3。
图8-3 新二步发酵法生产维生素C的工艺路线
4. 一步发酵法
该法发展了新二步发酵法。通过一个基因工程菌将葡萄糖直接氧化生成维生素C前体2-酮基-L-古龙酸，技术路线简单。目前人们已经分离了棒状杆菌2，5-DKG还原酶基因并将该基因重组到欧文氏菌，从而使生产工艺简化为一步。随着重组技术的发展，一步发酵法将成为工业化生产
图8-4 一步发酵法生产维生素C的工艺路线
在上述几种方法中，目前二步发酵法是我国生产维生素C的主要工艺方法。随着分子生物学技术手段的发展，新二步发酵法和一步发酵法将是生产维生素C的主要工艺方法。
思考题：
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1．什么是维生素?根据溶解性质不同，维生素分为哪两大类?各包括哪些?
2．简述“莱氏法”发酵生产维生素C的工艺流程及两步发酵法生产维生素C的优点。
参考文献
5．陈来同等. 生物化学产品制备技术.北京：科学技术文献出版社，2004.1 6. 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
7.燕方龙. 维生素C生产工艺研究进展[J]，医药综述，2007，10
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维生素c片工艺设计规程完整
1.产品概况 1.1产品名称：维生素C片 汉语拼音：weishengsu C pian 英文名：Vitamin C Tablets 1.2 规格：50mg 1.3 执行标准：中国药典2015年版二部 批准文号：晋卫药准字（2015）第076009号 剂型：片剂 1.4 性状：本品为白色或略带淡黄色片。 1.5 溶液的颜色：≤0.07 1.6 崩解时限：≤15分钟 1.7 成品率：≥97.0% 1.8 含量限度：含阿司匹林应为标示量的95.0~105.0% 1.9 有效期：二年。 2．处方和依据
2.1 处方：原辅料名称每万片用量（g）原辅料处理 维生素C片 500 过100目筛 糊精 200 过100目筛 淀粉 30 过100目筛 枸檬酸 5 溶于乙醇中使用 55%乙醇 100ml 硬脂酸 20 过40目筛 2.2 依据：中国药典2015版二部 3. 生产工艺流程图 3.1 生产工艺总流程图（另附） 3.2 制粒生产工艺流程图（20万片/料） （见下页）
4. 操作过程及工艺条件 4.1 原辅料处理 4.1.1 维生素C粉碎，过100目筛。 4.1.2 糊精、淀粉分别过100目筛。 4.1.3 硬脂酸过100目筛。 4.2 配料 4.2.1 按配料SOP操作。 4.2.2 按本品处方正确计算每料用原辅料量，双人复核，准确配料。 4.2.3 配料结束，及时结算用料、余料，如有出入停止下一步操作，尽快
报告车间，并查找原因。 4.3 制粒 4.3.1 按制粒SOP执行。 4.3.2 将配好的维生素C、糊精、淀粉加入立式市效湿法混合制粒机中，干 混10分钟。 4.3.3 加入55%乙醇8L，混合5分钟。 4.3.4 起动制粒器，搅拌切碎10分钟，使成均匀，细碎颗粒。 4.4 干燥：湿颗粒负压沸腾干燥，至水份达规定围（1～2%）控制进风温度80℃以下，出料温度45℃以下。 4.5 整粒 16目尼龙网整粒 4.6 总混：加入规定量的硬脂酸，总混30分钟，交中间站清验。 4.7 制粒工艺参数及注意事项： 序数项目参数备注
实验三维生素c注射液的制备
一、目的要求 1. 掌握注射剂（水针）的制备方法及工艺过程中的操作要点 2. 熟悉注射剂成品质量检查标准和检查方法，了解影响成品质量的因素 3. 熟悉提高易氧化药物稳定性的基本方法 4.了解无菌与灭菌制剂生产工艺中的关键操作 二、基本概念和实验原理 注射剂系指将药物制成的供注入体内的无菌溶液、乳状液和混悬液以及供临用前配制成溶液或混悬液的无菌粉末。 注射剂的生产车间设施必须符合《药品生产质量管理规范》的要求，注射剂的生产过程包括原辅料的准备、配制、灌封、灭菌、质量检查、包装等步骤。 注射剂的质量要求：无菌、无热原、澄明度合格、使用安全、无毒性无刺激性；稳定性合格，即在贮存期内稳定有效。注射剂的pH值应接近血液pH值，一般控制在4～9范围内，含量合格；凡大量静脉注射或滴注的输液，应调节渗透压与血浆等渗或接近等渗。 维生素C（Vitamin C或Ascorbic Acid）用于防治坏血病，促进创伤及骨折、预防冠心病等，临床应用十分广泛。维生素C在干燥状态下较稳定，但在潮湿状态或溶液中，其分子结构中的烯二醇结构被很快氧化，生成黄色双酮化合物，虽仍有药效，但会迅速进一步氧化、断裂、生成一系列有色的无效物质。氧化反应式如下： 抗坏血酸去氢抗坏血酸 2，3-二酮-L-古罗糖酸 + 草酸 L-丁糖酸 溶液的pH值、氧、重金属离子和温度对Vitamin C的氧化均有影响。针对Vitamin C溶液易氧化的特点，在注射液处方设计中应重点考虑怎样延缓药的氧化分解，通常采取如下措施： （1）除氧，尽量减少药物与空气的接触，在配液和灌封中通入惰性气体，常用高纯度的氮气和二氧化碳。 （2）加抗氧剂。
维生素C的生产工艺发展
两步发酵法生产维生素C过程监控方法浅谈 高淑华,刘 影 (东药集团设计院,沈阳 110026) [内容摘要]两步发酵法生产维生素C的重要一步化学反应是22酮基2L2古龙酸的酯化转化。此过程对VC产品的收率质量至关重要,由于没有准确快速的分析检测终点的手段,使生产中的异常情况不能及时得到解决,对此步的收率计算也很不准确。为实现对此过程的监控以判断酯化转化终点,保证产品质量,需要对酯化终点的酯化液和转化终点的转化液的物料分布情况进行分析。在此基础上就可以对酯化转化的时间进行控制,并且可以对酯化转化的收率进行计算,从而指导生产。本文在大量实验的基础上,探讨研究了几种快速简单的常规分析方法,p H 测定、水分测定、组分含量测定等,可以实现对整个酯化转化过程的监控,满足生产需要。 维生素C的生产工艺发展 谢占武,周海霞,曹爱国 (东北制药总厂,沈阳 110026) [摘 要] 介绍了维生素C的理化性质及用途,主要探讨了两步发酵法的工艺发展过程,从发酵、提取、转化、酸化不同方面进行了论述。 [关键词] 维生素C;两步发酵;提取;转化;酸化 维生素C又名抗坏血酸,是一种水溶性维生素C,广泛存在于人体以及动植物体内,人体自身不能合成,需从外界摄取。 1 维生素C的理化性质及用途 维生素C又名L2抗坏血酸,为白色结晶或结晶性粉末,无臭,味酸;久置易变黄,在水中易溶,在乙醇中略溶,在氯仿或乙醚中不溶。维生素C具有较强的还原性,其结构中的烯二醇基不稳定,易氧化为二酮基。维生素C的用途非常广泛,常被用作食品添加剂或抗氧剂,在医药和临床上亦有广泛应用,在治疗坏血病、感冒、心血管缺陷、高胆固醇、糖尿病、精神抑郁症等疾病均有重要的用途。目前国内外生产维生素C的厂家主要有瑞士罗士公司、日本武田公司、德国BASF公司、东北制药总厂、河北维生、江苏江山等药厂,现在年产量已达到几十万吨。 2 维生素C的工艺发展进程及发展趋势 在几十年的工艺发展中,维生素C的工艺发生了较大的变化,目前维生素C主要的生产方法是莱氏法和两步发酵法。 211 莱氏法生产维生素C 莱氏法是最早生产维生素C 的方法,其以葡萄糖为原料,先经黑醋菌发酵生成L2山梨糖,再经丙酮化及NaClO氧化、水解得到22酮2L2古龙酸钠,然后进行化学合成得到维生素C。此法存在着很多缺陷,如生产工艺复杂、劳动强度大、生产环境恶劣、易对人体造成伤害,因此人们不断对此工艺进行改进。 212 两步发酵法生产维生素C 70年代初,我国首先研究出两步发酵法,其先进性得到世界公认,它是以生物氧化过程代替莱氏路线的部分化学合成过程,进而合成维生素C。21211 发酵工艺 两步发酵法是以D2山梨醇为原料,经黑醋菌及假单孢菌得到古龙酸钠发酵液。与莱氏法相比,此法省略了酮化和NaClO氧化过程,简化了工艺,避免使用丙酮、NaClO、发烟硫酸等化学物质,极大地改善了操作环境。采用此法得到的发酵液收率高,目前收率可达到90%以上,除主耗山梨醇消耗较高外,其他辅料消耗较低。且在此法中,多为液体反应,物料输送方便,更有利于生产连续化和操作自动化。但此法仍存在很多缺点,如占地面积大、发酵基质浓度低、在高湿高温条件下染菌机率高、设备利用率低、后续处理能耗高等问题。在未来的工艺优化过程中,除了进行发酵工艺改进外,更应注重优良菌种的选育。(1)发酵液的提取工艺是维生素C生产行业中较为重视的问题。经过两次发酵后,发酵液的含量仅为6%～9%,且残留有菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等,分离提纯较为困难。传统的处理方法有加热沉淀法。和化学凝聚法。 (2)加热沉淀法此法是传统工艺,分离手段较为落后。此工艺通用氢型树脂,调p H至蛋白质的等电点后加热除蛋白。采用此工艺既要耗能,又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,会使树脂表面污染,降低树脂的交换容量和收率。两次通过树脂柱,带进大量水分,增大浓缩耗能。(3)化学凝聚法。此法采用化学絮凝剂沉淀各种杂质,避免了加热沉淀时有效成分的损失。但经此法处理后的发酵液离心后所得的上清液中仍然存在有一定量的蛋白,如发酵液染菌则处理的效果更不明显,上清液浑浊,严重影响产品的质量和收率。针对以上两种方法中存在的缺点和不足,一种新的处理方法———超滤法在维生素生产中得以应用。(4)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
(完整版)维生素c注射剂工艺流程
第一章前言 1 引言 1.1维生素C注射液介绍 维生素C注射剂（即L-抗坏血酸）为维生素类药，能参与体内多种代谢过程，帮助酶将胆固醇转化为胆酸排泄，因而减低毛细血管的脆性，增加机体抵抗能力。临床上广泛应用于预防及治疗坏血病，各种急、慢性传染性疾病及紫癜等的辅助治疗。维生素C性质极不稳定，分子中含有二烯醇基[-C(OH)=C(OH)-]的结构，具有很强的还原性，极易被氧化，及内酯环的结构极易水解。其水溶液与空气接触后，受氧的影响而被氧化成脱氢抗坏血酸，再经水解形成二酮古洛糖酸而失去治疗活性，此化合物再被氧化则成草酸及L-丁糖酸。由于维生素C 注射剂在生产及贮存期间易发生变色等质量问题，是注射剂生产中较难掌握的品种之一。所以在其生产及贮存过程中必须严格控制及考察，以达到有效提高制剂稳定性的目的。 1.1.1维生素C主要生理功能 1. 促进骨胶原的生物合成。利于组织创伤口的更快愈合； 2.. 丰富的胶原蛋白有助于防止癌细胞的扩散。 3、促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢，延长肌体寿命。 4、改善铁、钙和叶酸的利用。 5、改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢，预防心血管病。 6、促进牙齿和骨骼的生长，防止牙床出血。 7、增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力。 1.1.2维生素C注射液的药理性质 本品为维生素类药。维生素C参与氨基酸代谢、神经递质的合成、胶原蛋白和组 织细胞间质的合成，可降低毛细血管的通透性，加速血液的凝固，刺激凝血功能， 促进铁在肠内吸收，促使血脂下降，增加对感染的抵抗力，参与解毒功能，且有 抗组胺的作用及阻止致癌物质(亚硝胺)生成的作用。 1.1.3药代动力学 蛋白结合率低。少量贮藏于血浆和细胞，以腺体组织内的浓度为最高。肝内代谢。 极少数以原形物或代谢物经肾排泄，当血浆浓度大于14g/ml时，尿内排出量增多。 可经血液透析清除。 1.1.4适应症 （1）用于治疗坏血病，也可用于各种急慢性传染性疾病及紫癜等辅助治疗。（2） 慢性铁中毒的治疗：维生素C促进去铁胺对铁的螯合，使铁排出加速。（3）特发 性高铁血红蛋白症的治疗。（4）下列情况对维生素C的需要量增加：①病人接受 慢性血液透析、胃肠道疾病(长期腹泻、胃或回肠切除术后)、结核病、癌症、溃
维生素C的制备
维生素C注射液的制备 （广西中医药大学，南宁530022） [摘要]：目的掌握注射剂（小针）的生产工艺流程和操作要点；掌握延缓药物氧化分解的基本方法。方法维生素C在潮湿状态或者溶液中下容易被氧化，而使药效降低，因此可以加入抗氧化剂;有些溶液中的金属离子在维生素C被氧化的过程中起到催化作用，因此可以加入配合剂将金属离子配合，防止金属离子起到催化作用；溶液的pH也会影响到维生素C的氧化，在pH为5.0 ~ 7.0时，维生素C最稳定，所以可以加入碳酸氢钠调节pH。为了尽量避免微生物污染，对灌封等关键的操作步骤，生产上多采用层流洁净空气技术，局部灌封处达100级。结果维生素C注射液本为无色透明液体，但由于实验药品被严重氧化，制得的维生素C为橙黄色。本品为维生素类药，参与机 体的新陈代谢，增加机体的抵抗力，用于防治坏血病，促进创伤及骨折愈合，预防冠 心病。结论维生素C经过经过抗氧化处理和无菌处理后能制得保质期较长的维生素C 注射液。本文就该维生素C注射液的制备及改进方法作出了系统的报告如下。 [关键词]：维生素C注射液药物氧化分解处方设计 Preparation of vitamin C injections ( Guangxi Medical University, Nanning 530022 ) [ Abstract ] : The purpose of master injections ( small needle ) production process and operation points ; master the basic method of slow oxidative decomposition of the drug . Methods Of Vitamin C in the wet state, or the solution is easily oxidized , leaving the reduced efficacy , an antioxidant can be added ; some metal ions in solution serve as a catalyst during the oxidation of vitamin C , the complexing agent can be added the metal ions to prevent the metal ions catalyze ; pH of the solution will affect the oxidation of vitamin C, at a pH of 5.0 to 7.0, most stable vitamin C , sodium bicarbonate can be added to adjust pH. In order to avoid microbial contamination, for potting and other key steps , the use of laminar flow clean air technology on production, up to 100 at a local potting . The results of the
维生素C注射液的制备
维生素C注射液的制备 *** （广西中医学院赛恩斯新医药学院08药学，200831***，南宁，530200） 摘要：目的掌握注射剂（小针）的生产工艺流程和操作要点；掌握延缓药物氧化分解的基本方法。方法维生素C在潮湿状态或者溶液中下容易被氧化，而使药效降低，因此可以加入抗氧化剂;有些溶液中的金属离子在维生素C被氧化的过程中起到催化作用，因此可以加入配合剂将金属离子配合，防止金属离子起到催化作用；溶液的pH也会影响到维生素C的氧化，在pH为5.0 ~ 7.0时，维生素C最稳定，所以可以加入碳酸氢钠调节pH。为了尽量避免微生物污染，对灌封等关键的操作步骤，生产上多采用层流洁净空气技术，局部灌封处达100级。结果维生素C注射液本为无色透明液体，但由于实验药品被严重氧化，制得的维生素C为橙黄色。本品为维生素类药，参与机体的新陈代谢，增加机体的抵抗力，用于防治坏血病，促进创伤及骨折愈合，预防冠心病。结论维生素C经过经过抗氧化处理和无菌处理后能制得保质期较长的维生素C注射液。 本文就该维生素C注射液的制备及改进方法作出了系统的报告如下。 关键词维生素C注射液;药物氧化分解;处方设计 Preparation of Vitamin C Injection Liu Wen-bo （Faculty of Chinese Medical Science Guangxi Traditional Chinese Medical University 530200） Abstract:Purpose: Control injection (small pin) of the production process and the operation points：Slow to grasp the basic method of drug oxidation and decomposition。methods: Vitamin C in humid conditions or under the easily oxidized in solution, leaving the lower efficacy, the antioxidant can be added;Some of the metal ions in solution is oxidized vitamin C play a catalytic role in the process，Therefore, agents can be added with the metal ions to prevent the metal ions play a catalytic role;Solution pH also affects the oxidation of vitamin C in pH 5.0 ~ 7.0, the most stable vitamin C, so you can adjust the pH by adding sodium bicarbonate.In order to avoid microbial contamination, the operation of the key steps in casting, production and use more laminar flow clean air technology, at
维生素c的发酵流程
目录 1绪论 1.1引言-------------------------------------------------------------------- 1.2维生素c-------------------------------------------------------------- 1.2.1维生素c的性质-------------------------------------------- 1.2.2维生素c的功能与用途----------------------------- 1.2.3维生素c的生产现状------------------------ 1.2.4维生素c的发展状况------------------------- 2.发酵机制 2.1我国维生素C二步发酵法发酵机制------------ 3.发酵工艺及特点-------------------------- 3.1二步发酵法--------------------------- 3.2二步发酵法生产维生素C的工艺流程---------- 3.2.1加热沉淀法-------------------------------- 3.2.2化学凝聚法-------------------------- 3.2.3超滤---------------------------- 3.2.4其他方法--------------------- 4.菌种培养基及种子的扩大培养------------- 4.1第一步发酵----------------------- 4.1.1菌种---------------------------- 4.1.2一级种子扩大培养---------------- 4.1.3第一步发酵培养----------------- 4.2第二步发酵--------------------------- 4.2.1菌种--------------------------------- 4.2.2二级种子扩大培养--------------- 4.2.3第二步发酵培养---------------------- 5.发酵工艺中的部分设备------------- 5.1机械搅拌罐--------------------- 5.2气升式发酵罐---------------------- 6.无菌空气制备系统------- 6.1发酵空气的标准----------- 6.2空气预处理与设备------------------ 6.3空气除菌的工艺流程----------------- 7.部分工艺计算--------------- 7.1物料衡算------------------- 7.2每天发酵液体积---------------- 7.3发酵罐公称体积-------------------- 7.4种子罐容积和台数------------------ 7.5种子罐公称体积------------------- 7.6发酵罐发酵过程中热效应计算------------- 8.三废处理---------------------- 8.1三废生物处理的目的------------- 8.2废水处理方法-------------------------- 8.3生物滤过法净化处理------------
维生素C制作过程及流程
维生素 维生素类生产工艺 维生素是一类生物生长和代谢所必需的、具有特殊功能的小分子有机化合物，其既不是细胞的组成物质，也不是能量物质。一般分为脂溶性和水溶性两大类，脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。不同的维生素对物质代谢的调节作用是不同的。机体缺少某种维生素时，可使物质代谢过程发生障碍，从而使机体不能正常生长，以至发生不同的“维生素缺乏症”。例如，缺乏V Bl可引起脚气病，缺乏V A会引起夜盲症，缺乏维生素V C会引起坏血病等，总之，维生素在维持机体的代谢中起着十分重要的作用。 一、维生素C ( Vitamin C，V C) 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。V C 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。 维生素C的合成常通过化学或微生物方法获得，下面介绍主要的维生素C合成法。 1. 莱氏法 1933年瑞士化学家莱齐特因等用化学合成方法合成维生素C取得成功，也称莱氏法。该法是最早生产维生素C的方法，也是国外采用的方法。工艺路线如图8-1所示。 图8-1 莱氏法合成维生素C的工艺路线 工艺流程如下： （1）菌种的获得以D-葡萄糖为原料，加氢催化生成D-山梨醇，再加入醋酸菌如 188
A cetobacter suboxyclans、A．raucons、A．aceti、A．Xylinoides等将山梨醇氧化成山梨糖，常使用的是A．suboxyclan和A．melangenum，这是该工艺过程中关键的一步。 （2）第一步发酵 a. 在进行发酵时采用的条件是温度为26～30℃，最适pH值为4.4～6.8。 b．培养基的成分： 0.5％酵母浸膏为主要营养源，山梨醇浓度为19.8％，通气量比1:1.8，30℃培养30～40h，收率可达97.6％。可采用流加山梨醇的方式发酵；有机氮提供氮源。 发酵结束后经低温灭菌，得到无菌的发酵液用于第二步发酵。 （3）第二步发酵 将氧化葡萄杆菌或假单胞杆菌经过二级种子扩大培养转移至含有上述发酵液的培养基中，于发酵罐28～34℃培养60～72h，发酵液转化，精制，获得维生素C。 注意在发酵过程需采用阳离子交换树脂将山梨醇中的金属离子去掉，因为Ni2+，Cu2+阻止菌的发育，Fe抑制发酵。 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。此法也存在着很多缺陷，如生产工序繁多、劳动强度大、大量有机溶剂的使用易造成环境污染等。 ２. 二步发酵法 二步发酵工艺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。工艺路线如图8-2所示。 第一步： 第二步： 图8-2 二步发酵法合成维生素C的工艺路线 生产过程如下： （1）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。 （2）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。 （3）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，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。 （4）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。 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-KLG，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。 目前我国采用二步发酵法生产维生素C。 3. 新二步发酵法 该法在工艺程序，原料方面都有所简化，收率高，应用前途广，但存在中间产物不稳定，生产效率较低、成本高等问题。实现工业化生产还需进一步完善。工艺路线如图8-3。 189
维生素C生产工艺综述
维生素C生产工艺综述 摘要:介绍了维生素C 的性质、功能和用途。综述了维生素C 生产技术的演变过程和发展趋势。着重探讨了微生物发酵法的生产工艺进展。介绍了二步发酵法的研发现状,探讨了2 - 酮基- L- 古龙酸的分离提取工艺。展望了我国维生素C 生产技术的前景。 关键词:维生素C ,功能,二步发酵法,发酵,2 - 酮基- L —古龙酸,分离提取 The Overview on the Production Process of Vitamin C Abstract : Characters , functions and uses of vitamin C are introduced. Developmental process and trend of industrial technology on vitamin C are reviewed. Advances in industrial technology of microbiological fermentation method are discussed emphatically. After present situation of R &D of the two steps fermentation method is introduced , the separation and purification processes of 2- keto-L- gluconic acid are discussed. The direction of industrial technology on vitamin C in China is previewed. Key words : Vitamin C ,Function , Two steps fermentation method ,Fermentation , 2- keto-L-gluconic acid , Separation and extraction 维生素C(vitaminC ,以下简称Vc) 又名L - 抗坏血酸(L - ascorbicacid) ,是一种人体必需的水溶性维生素。Vc 广泛存在于生物组织中,在新鲜水果、蔬菜和动物肝脏等中的含量尤为丰富。绿色植物能够自己合成Vc ,而人和许多动物由于肝脏中缺少一种古洛内酯氧化酶,因而不能自己合成,必须从外界摄取。 1.维生素C 的性质、功能和用途 1.1性质 纯维生素 C 在常温下为无色晶体,味酸,易溶于水。Vc 在结晶状态尚稳定,而在水溶液中则很不稳定,容易为加热、氧化所破坏。 L-抗坏血酸具有较强的还原性,在体内经抗坏血酸氧化酶的作用可脱氢氧化成L-脱氢抗坏血酸,该脱氢反应是一个可逆反应。还原型的L-抗坏血酸和氧化型的L-脱氢抗坏血酸均具有生理活性,它们构成的一对氧化- 还原系统,在细胞代谢中起着重要的生理作用[1 ]。