维生素发酵生产

二、维生素的生产方法
生产维生素的方法有三种：提取法，化学合成法，生物合成法。 提取法是从富含维生素的天然食物或药用植物中浓缩、提取而得。 目前只有极少数得维生素采用提取法。如维生素A原、维生素E等。
化学合成法是目前生产维生素得主要方法。
微生物发酵法和微藻类的生物转化法（统称生物合成法）发展非常 快。
脂溶性维生素工业生产状况 维生素类别 维生素A 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） 2500
维生素D2
维生素D3 维生素E 维生素F 维生素K2
＋ ＋
＋
＋ ＋ ＋ ＋ 25 6800 1000 2 ＋
水溶性维生素工业生产状况 维生素类别 维生素B1 维生素B2 维生素B3 维生素B5 化学合成法 ＋
（1）莱氏化学合成法
1933年德国Reichstein等人首先用化学合成法制取维生素C获得成功。
至今许多国家仍采用此方法或采用改进的莱氏法进行工业生产。
该方法以D－山梨醇作原料，需经四大步反应，才能得到维生素C产品。
（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； 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。
维生素发酵生产
维生素是一类性质各异的低分子有机化合物，是维持人体正常生理生 化功能不可缺少的营养物质。
一、维生素的分类
维生素可分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。
脂溶性维生素 名称 维生素A族 视黄醇 学名及俗名 生物作用 抗干眼病
维生素D2
维生素D3 维生素E族 维生素F族 维生素K族
麦角钙化醇
胆钙化醇 生育酚 亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸 叶绿醌，合欢醌，α －甲基萘醌
抗软骨病
抗软骨病 抗不育 降胆固醇及防血栓 抗出血
水溶性维生素
名称 维生素B1 维生素B2 维生素B3族 （维生素PP） 维生素B5 维生素B6族 维生素B9族 维生素B12 维生素B13 维生素BT 维生素C 维生素H （维生素B8） 硫胺素 核黄素 烟酸，烟酰胺 泛酸 吡哆醇，吡哆醛，吡哆胺 叶酸，黄嘌呤，赤嘌呤，蝶酸等 钴胺素，氰钴氨素，羟钴胺素等 乳清酸 L－肉碱 抗坏血酸 生物素 学名及俗名 生物作用 抗神经类 抗口角溃疡，唇炎 抗糙皮病 抗癞皮病 抗皮炎 抗恶性贫血 抗恶性贫血 抗早衰 营养强化剂 抗坏血病 抗毛发脱落及脂肪 代谢混乱
（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； 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。
六条不同的微生物发酵合成途径最终都是以2-酮基-L-古龙酸 （简称2KGA）为最终产物，再经化学转化合成维生素C。 在这六条合成途径中，只有第二条途径已实现了工业化生产。— —此即为我国自行开发的二步发酵法。
2. 二步发酵法生产工艺
优点：制备工艺简单，生产周期短和“三废”污染少等。 1985年转让给世界上生产维生素最大企业－瑞士霍夫曼 •罗氏制药公司。——我国医药工业史上首次出口技术。
（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； 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。
二步发酵法生产工艺有酸转化工艺和碱转化工艺两种。 酸转化设备简单、流程短，但制得的维生素C破坏严重、质量 差，设备腐蚀严重，三废多，因此逐渐淘汰。 碱转化虽然流程较长、投资大，但产品质量好，故目前绝大部
分工厂均采用碱转化工艺。
（一）二步发酵法反应步骤
（二）二步发酵法生产维生素C的工艺流程
二步发酵法的整个工艺流程可分为发酵、提取、转化和精制四部分。
＋ ＋
提取法 细菌 ＋
生物合成法 真菌 ＋ 藻类
世界产量 /（吨/年） 2000 2000 8500
（＋）
＋
维生素B6
维生素B8 维生素B9 维生素B12 维生素B13 维生素C
＋
＋ ＋
1600
（＋） ＋ ＋ 3 300 10 100 70000
＋
＋
三、维生素C生产工艺
1. 维生素C的合成方法
维生素C的合成方法主要有莱氏化学合成法和微生物发酵合成法两种。
内酯化
（3） 转化
离心分离
维 C钠
50％硫酸，活性炭
酸化脱色 离心分离 浓缩 结晶 离心分离 粗维C
硫酸钠及废炭
回收甲醇
母液回收 去精制
（4） 精制
活性炭
粗维C 溶解脱色 过滤 结晶 离心过滤 真空干燥 过筛及包装 维C成品 母液回收 热的去离子水 废炭
（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； 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。
改进莱氏法（碱转化）
（2）微生物发酵合成法
从葡萄糖出发，采用微生物发酵合成维生素C，有 以下六种合成途径：
① D-山梨醇途径 ② L-山梨糖途径 ③ L-艾杜糖酸途径 ④ 2-酮-D-葡萄糖酸途径 ⑤ 2,5-二酮-D-葡萄糖酸途径 ⑥ 2-酮-L-古龙酸途径
六种合成途径之间既有联系又有区别。
（1） 发酵
黑醋菌种液 一步一级种子 一步二级种子 一步发酵
L-山梨糖 灭菌
混合菌种液
二步一级种子
二步二级种子 二步发酵
古龙酸钠发酵液至提取
发酵液预处理
（2） 提取
wk.baidu.com上清液 一次离子交换 加热凝聚（去蛋白）
滤渣
离心过滤
滤液 二次离子交换 浓缩
洗涤
结晶 干燥
母液回收 古龙酸去转化
古龙酸 无水甲醇，浓硫酸 甲酯化 含水甲醇 去回收塔