维生素C生产工艺

2020/7/13
生物制药工艺学——维生素及辅酶
3、两步发酵工艺
（2） 2-酮-L-古龙酸的微生物发酵 第一步发酵：黑醋酸杆菌（从D-山梨醇到L-山梨糖） 第二步发酵：葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌混合培养
发酵罐：气升式反应器，100立方米。 （3） 2-酮-L-古龙酸的分离纯化
发酵液中：2-酮-L-古龙酸8%，杂质有菌丝体、蛋白质 和悬浮的固体颗粒等。除杂操作：加热、离心。
生物制药工艺学——维生素及辅酶
维生素C生产工艺
（1）工艺路线
[加氢]
[酶菌氧化]
[酮化]
D-葡萄糖 H2 D-山梨醇 O2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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
2-酮-L-古龙酸 [转化] 维生素C
2020/7/13
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生物制药工艺学——维生素及辅酶
维生素C生产工艺
1、化学结构和性质
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。
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生物制药工艺学——维生素及辅酶
维生素C生产工艺
1、化学结构和性质
维生素C生产工艺
2020年7月13日星期一
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。
碱转化：先形成2-酮基-L-古龙酸甲酯，加NaHCO3 转化生成维生素C钠盐，经氢型离子交换树脂酸化 ，在50-55℃下减压烘干，得粗品维生素C。
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生物制药工艺学——维生素及辅酶
3、两步发酵工艺
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生物制药工艺学——维生素及辅酶
3、两步发酵工艺
[氧化] 醋酸杆菌 D-山梨醇
2020/7/13
生物制药工艺学——维生素及辅酶
概述
生产方法
（1）化学合成法 烟酸、烟酰胺、叶酸、维生素B1、B6、D、E、K等。
（2）发酵法 B12、B2，维生素C和生物素，维生素原等。
（3）生物提取法 从猪心中提取辅酶Q10，从槐花米中提取芦丁，从提取链 霉素后的废液中提取B12等。
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生物制药工艺学——维生素及辅酶
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L-山梨糖,再经丙酮化及NaClO 氧化、水 解得到2-酮-L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。
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维生素C生产工艺
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。
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生物制药工艺学——维生素及辅酶
概述
维生素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。
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。
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生物制药工艺学——维生素及辅酶
概述
维生素与辅酶、辅基的关系
长期以来，人们就认识到食物中缺乏某种维生素，会 导致某种疾病，维生素在机体的代谢中起着十分重要的作 用，后来陆续发现大部分维生素或者其本身就是辅酶、辅 基，或者是辅酶、辅基的组成部分。例如维生素B1（硫胺 素），它在体内的辅酶形式是硫胺素焦磷酸（TPP），是 α—酮酸氧化脱羧酶的辅酶，又如泛酸，其辅酶形式是 COA，是转乙酰基酶的辅酶。
1800ml/min，30℃培养33h，山梨糖收率可达97.6%。
氮源：无机氮源不能利用，使用有机氮源。
金属离子的影响：Ni2+、Cu2+能阻止菌的发育，铁能妨碍发酵
，为了使发酵顺利进行，需用阳离子交换树脂将山梨醇中的金属离子 去掉。
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整个合成过程中必须保持第4位碳原子的构型不变 ；维生素C的总收率约60%。 C-4内酯化、C-2烯醇化： 酸转化：配料比2-酮基-L-古龙酸：38%盐酸：丙 酮=1：0.4：0.3 （质量/体积）
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（2）工艺过程
①山梨醇发酵菌种 醋酸菌属可使山梨醇氧化成山梨糖，一般用
A. Suboxyclans和A. Melangenum。
②发酵条件 温度为26-30℃，最适pH为4.4-6.8。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
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。
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2、莱氏法 化学合成工艺
维生素C生产工艺
2020/7/13
[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）
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生物制药工艺学——维生素及辅酶
3、两步发酵工艺
（1）D-山梨醇的化学合成
50%葡萄糖溶液在75℃下加入活性炭，用石灰乳液调节 pH8.4，加镍催化剂，通氢气，压力3.43MPa ，反应温度 140℃。反应结束后，静置沉降出去催化剂，反应液经离子交 换树脂、活性炭处理后，减压浓缩，得到含量60-70%的D-山 梨醇，无色透明或微黄色透明粘稠液体，收率约97%。