毕业设计--二步发酵法年产30000吨古龙酸的初步工艺设计

1前言

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。

1.1 维生素C的理化性质

1.1.1 维生素C的结构

维生素C（Vitamin C），简称VC,又名抗坏血酸(Ascobicacid)；分子式：C6H8O6，分子量176，结构式见图1。

图1 维生素c结构式

1.1.2 维生素c的物理性质

维生素c纯品为白色单斜晶系的结晶或结晶性粉末，无臭味酸，久置色渐微黄。易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿。它是一种不饱和的多羟基六碳化合物，以内酯形式存在，在2，3位碳原子之间烯醇式羟基上的氢可游离出来，故具有酸性。维生素C具有很强的还原性，故极不稳定，容易为热或氧化剂所氧化，在中性或碱性溶液中尤甚；光、微量重金属(特别是F2+、Cu2+)或荧光物质(如核黄素)更能促进其被氧化。微量金属元素对维生素C的氧化分解的催化作用，以铜离子为甚，其顺序为

Cu2+>Co2+>Mn2+>Zn2+>Fe2+。在低于pH5．5的溶液中，维生素C较为稳定；所以提取维生素C时，草酸和偏磷酸是较好的稳定剂。

1.2 维生素c的来源

维生素C 是简单结构的有机化合物,与单糖有密切关系。研究表明植物中含有抗坏血酸氧化酶，能催化维生素C 氧化[1]，维生素C 广泛分布在植物组织中,新鲜水果及

蔬菜中含量尤多。多数哺乳类和禽类也都能由葡萄糖合成足够数量的 L-抗坏血酸。但人、豚鼠、猴子、蝙蝠、某些爬行动物及大多数人工养殖的鱼类甲壳类体内缺乏古洛糖酸内酯氧化酶, 不能将古洛糖酸内酯转化成L-抗坏血酸，不能生物合成维生素C, 动物体内贮藏维生素C 量不大，它们必须经常从环境或食物中摄取维生素C 补充[2］。维生素C 广泛存在于新鲜水果及绿叶蔬菜中，尤以猕猴桃、板栗（生）、草莓、橘子、刺梨及辣椒等含量丰富。中草药如醋柳果、苍耳子等也含有很多维生素C。

1.3 人体对维生素c的代谢

食物中的维生素C 可通过简单扩散或主动转运迅速自胃肠道吸收。维生素C的吸收率随摄入量增加而相对减少，如摄入100mg 以下几乎100%吸收，若摄入200mg 仅吸收70%。现在医学及营养保健专家主张小量多次的服用各种维生素C含片, 研究成果表明每日可以达到500---1000mg 而无任何毒副作用。水杨酸类药物可抑制维生素C 在胃肠道的吸收，增加维生素C 的排泄，长期服用此类药物应注意维生素C 的补充；而生物类黄酮、钙和镁同时作用，可使维生素C 发挥最大功效。

与其它众多的水溶性维生素不同，有少量维生素C 贮藏在体内，人几周内不摄入维生素C 也不会出现坏血病症状。健康成人每100 毫升血浆含0.6 毫克抗坏血酸表明组织饱和，相当于体内贮存了1500 毫克。吸收后的维生素C 广泛分布于人体，其在各部的浓度大致与组织的代谢活动相平行，没有明显的储存，以肾上腺和脑垂体中维生素C 含量最高，肝、肾组织，脂肪组织内含量最少。维生素C 在组织中以抗坏血酸和脱氧抗坏血酸两种形式存在，但前者含量远高于后者，人血浆中为15∶1。维生素C 在体内的代谢产物主要为CO2和草酸，草酸随尿排出体外。

1.4 维生素c的功用

1.4.1 维生素c的生理功用

维生素C有D型和L型两异构体，只有L型具有生理功能，维生素C的生理功能是多方面的：维生素C广泛存在于植物和某些动物体内，但人体内缺乏古龙酸内酯氧化酶，因此人类自身不能合成维生素C，必须靠食物摄入，如长期缺乏人体将患上坏血病。历史上，坏血病曾是造成人类死亡的严重疾病，长期危害人类健康。维生素C具有抗坏血病活性、是治疗坏血病的有效药物，因此也被人们称为抗坏血酸。

1.4.2 维生素c的主要功能与应用

维生素C 具有一系列的生理功能，在历史上曾有“万能维生素”之誉，事实上虽然有些言过其实，但在一定程度上反映了维生素C 于人体健康方面的重要性。两届诺贝尔奖获得者，美国著名化学家林纳斯•鲍林（Pauling）曾经在“维生素与感冒”一书中，罗列了维生素C 的20 多种功能。概括而言，维生素C 的生理功能主要体现在以下10 个方面。

(1) 增强人体免疫功能

维生索C可促进入体内抗体的形成，提高白细胞的吞噬能力，提高人体对疾病的抵抗力和对寒冷的耐受力，从而增强人体的免疫功能。

(2) 预防和治疗缺铁性贫血

食物中铁存在的离子形式包括Fe2+ 和Fe3+2 种，人体能够吸收的只有 Fe2+。铁是合成血红细胞的重要材料，人体缺铁可患缺铁性贫血症（IDA），又称营养性贫血。维生素C具有较强的还原性，可将食物中的Fe3+还原成Fe2+，促进食物铁在肠道内的吸收，有利于预防和治疗缺铁性贫血（IDA）。

(3) 预防和治疗恶性贫血

人体缺乏叶酸（VB11）时可患恶性贫血（巨幼红细胞性贫血）。叶酸对氧较为敏感，而维生素C具有较强的还原性（抗氧化性），一方面，维生素C的存在对叶酸具有保护功效，可以减少叶酸在烹调加工过程中的损失，提高膳食中叶酸的有效供应量；另一方面，维生素C可将叶酸（F）还原成具有生物活性的四氢叶酸（FH4），促进叶酸的活化。维生素C对叶酸可发挥保护及活化等双重作用，从而有利于预防和治疗恶性贫血（巨幼红细胞性贫血）。

(4) 预防和治疗坏血病

人体轻度缺乏维生素C时，早期症状表现为感觉疲劳、牙龈出血等，严重缺乏维生素C 时，则可导致坏血病。保证膳食中维生素C 的足量供应，有利于预防和治疗坏血病。

(5) 促进胶原的形成和类固醇的代谢

一方面，胶原是含有大量羟脯氨酸和羟赖氨酸的纤维状蛋白质，它们分别是由脯氨酸和赖氨酸羟基化所形成的。维生素C的作用在于活化脯氨酸羟化酶和赖氨酸羟化酶，促进脯氨酸和赖氨酸向羟脯氨酸和羟赖氨酸的转化［3］，进而促进组织细胞间质中胶原的形成。另一方面，维生索C 可参与类固醇的羟基化反应，如促进胆固醇转化为胆汁酸、