抗壞血酸制備工藝簡(jiǎn)述

1、抗壞血酸制備工藝簡(jiǎn)述學(xué) 院： 生命科學(xué)學(xué)院 系 別： 化學(xué)工程系 班 級(jí)： 應(yīng)化082班 學(xué)生姓名： 焦玉娟 學(xué) 號(hào)： 2008034208 抗壞血酸制備工藝簡(jiǎn)述摘 要：介紹了抗壞血酸的性質(zhì)、功能和用途。綜述了介紹了維生素c的合成工藝流程。簡(jiǎn)述萊氏法、二步發(fā)酵法與葡萄糖直接發(fā)酵法各自的優(yōu)缺點(diǎn)和研發(fā)現(xiàn)狀，展望了我國(guó)維生素c生產(chǎn)技術(shù)的前景。關(guān)鍵詞： 抗壞血酸, 維生素c，制備工藝 抗壞血酸，即維生素c(vc)，其化學(xué)名稱(chēng)為 l (+)一蘇阿糖型 一2，3，4，5，6一五羥基一2一己烯酸一4一內(nèi)酯， 是具有六個(gè)碳原子的酸性多羥基化合物。分子量 1 7 61 3。 vc是一種人體必需的水溶性維生素，也

2、是一種抗氧化劑。vc廣泛存在于生物組織中，在新鮮水果、 蔬菜和動(dòng)物肝臟等中的含量尤為豐富。維生素c不僅與動(dòng)物的生長(zhǎng)密切相關(guān)，而且對(duì)其免疫力、抗病力以及抗應(yīng)激反應(yīng)都具有重要作用。隨著維生素c實(shí)驗(yàn)應(yīng)用范圍的增加,市場(chǎng)需求量日益增大。人們對(duì)維生素c實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)行著研究改進(jìn)。在這里介紹幾種的抗壞血酸的生產(chǎn)技術(shù)。1.濃縮提取以前，維生素c實(shí)驗(yàn)是從檸檬、辣椒等天然植物中提取的。價(jià)格昂貴且生產(chǎn)量低，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，現(xiàn)已退出工業(yè)生產(chǎn)。2.萊氏法化學(xué)合成法主要是萊氏法，萊氏法是 1 9 3 3年德國(guó)化學(xué)家 r e i c h s t e i n等發(fā)明的最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn) vc的方法。之后，在他的發(fā)明基

3、礎(chǔ)上，各國(guó)學(xué)者一直致力于萊氏法的改進(jìn)，并取得了很多成果，有的已用于抗壞血酸的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。該法以葡萄糖為原料， 經(jīng)催化加氫制取 d一山梨醇， 然后用醋酸菌發(fā)酵生成 l一山梨糖， 再經(jīng)酮化和化學(xué)氧化， 水解后得到2一酮基一l一古洛糖酸( 2一k l g)， 再經(jīng)鹽酸酸化得到 vc。萊氏法的主要工藝流程如圖1雙丙酮-l-山梨糖丙酮/h2so4l-山梨糖o微生物d-葡萄糖d-山梨醇h2/n2高壓vc化學(xué)轉(zhuǎn)化2-klch3+o雙丙酮-2-酮基-l-古洛糖酸naolniso4工藝流程如下： （1）菌種的獲得 以d-葡萄糖為原料，加氫催化生成d-山梨醇，再加入醋酸菌等將山梨醇氧化成山梨糖，這是該工藝過(guò)程中

4、關(guān)鍵的一步。 （2） 第一步發(fā)酵 a. 在進(jìn)行發(fā)酵時(shí)采用的條件是溫度為2630，最適ph值為4.46.8。 b培養(yǎng)基的成分：0.5酵母浸膏為主要營(yíng)養(yǎng)源，山梨醇濃度為19.8，通氣量比1:1.8，30培養(yǎng)3040h，收率可達(dá)97.6?？刹捎昧骷由嚼娲嫉姆绞桨l(fā)酵；有機(jī)氮提供氮源。 發(fā)酵結(jié)束后經(jīng)低溫滅菌，得到無(wú)菌的發(fā)酵液用于第二步發(fā)酵。 （3） 第二步發(fā)酵 將氧化葡萄桿菌或假單胞桿菌經(jīng)過(guò)二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)轉(zhuǎn)移至含有上述發(fā)酵液的培養(yǎng)基中，于發(fā)酵罐2834培養(yǎng)6072h，發(fā)酵液轉(zhuǎn)化，精制，獲得維生素c。注意在發(fā)酵過(guò)程需采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂將山梨醇中的金屬離子去掉，因?yàn)閚i2+，cu2+阻止菌的發(fā)育，fe抑制

5、發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn)：該法工藝路線(xiàn)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量好收率高，原料簡(jiǎn)單易得，生產(chǎn)原料（葡萄糖）便宜易得，中間產(chǎn)物（如雙丙酮-l-山梨糖）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此至今仍是國(guó)外生產(chǎn)商（如roche公司、takeda公司和e.merck公司等）所采用的主要工藝方法。缺點(diǎn)：萊氏法也存在著不少缺陷，諸如生產(chǎn)工序繁多、難以連續(xù)化操作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，而且需耗費(fèi)大量有毒、易燃易爆的化學(xué)藥品，既危險(xiǎn)又污染環(huán)境。3.微生物二步發(fā)酵法上世紀(jì)70年代初，我國(guó)的尹光琳等發(fā)明了二步發(fā)酵法新工藝，并很快在國(guó)內(nèi)推廣使用。二步發(fā)酵法在萊氏法一步發(fā)酵之后又用微生物將 d-山梨糖直接發(fā)酵轉(zhuǎn)化成 (2-酮基-l-古龍酸（又稱(chēng) (2-酮基-l-古洛糖酸，

6、本文簡(jiǎn)稱(chēng) (2-klc），大大簡(jiǎn)化了萊氏法的生產(chǎn)工序。二步發(fā)酵法生產(chǎn)vc的工藝流程為:vcd-山梨糖o微生物d-山梨醇高壓h2/n22-klcd-葡萄糖大菌、小菌混合發(fā)酵化學(xué)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)過(guò)程如下：（1）第一步發(fā)酵 以d-葡萄糖為原料，加氫催化生成d-山梨醇，再加入假單孢桿菌氧化獲得l-山梨糖。（2）第二步發(fā)酵 l-山梨糖通過(guò)小菌氧化葡萄糖酸桿菌和大菌巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌等伴生菌混合發(fā)酵得維生素c前體2-酮基-l-古龍酸。（3）提取 采用弱堿性離子交換樹(shù)脂從發(fā)酵液中直接提取2-酮基-l-古龍酸，用甲醇-硫酸溶液洗脫,將洗脫液直接內(nèi)酯化、烯醇化為維生素c。（4）精制 將上述維生素c通過(guò)活性炭脫色

7、，于結(jié)晶罐內(nèi)加入晶種結(jié)晶，冷乙醇洗滌，低溫干燥，即可獲得精品維生素c。 在生產(chǎn)中，第一步要嚴(yán)格控制反應(yīng)過(guò)程的ph為8.08.5，避免葡萄糖的c-2位差向異構(gòu)物被還原成甘露醇。整個(gè)發(fā)菌期間，要保持葡萄糖酸桿菌數(shù)量的一定，小菌將l-山梨糖轉(zhuǎn)化為2-klg，而大菌本身不產(chǎn)酸，是搭配菌，其作用僅是通過(guò)刺激小菌的生長(zhǎng)而促進(jìn)小菌產(chǎn)酸。2-酮基-l-古龍酸首先在甲酯中用濃硫酸催化酯化成2-酮基-l-古龍酸甲酯，再加入碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化成維生素c鹽，經(jīng)離子交換樹(shù)脂酸化，在5055下減壓烘干即得粗品。優(yōu)點(diǎn)： 它是以生物氧化過(guò)程代替萊氏路線(xiàn)的部分純化學(xué)過(guò)程。 具有工藝路線(xiàn)短、 三廢少、 原料單耗低和對(duì)設(shè)備腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)

8、-該工藝具有世界先進(jìn)水平。缺點(diǎn)：， 該方法涉及二步三種菌，操作工序繁瑣，菌種傳代困難，不能直接把葡萄糖作為發(fā)酵原料。由于采用細(xì)菌發(fā)酵，發(fā)酵液中蛋白膠體及細(xì)菌代謝產(chǎn)物的分離是提取工段的難題。.目前中國(guó)有加熱和絮凝沉降兩種工藝， 加熱會(huì)使古龍酸部分降解影響收率；絮凝又需向發(fā)酵液中添加兩種絮凝劑，價(jià)格較貴，增加了生產(chǎn)成本，遇到嚴(yán)重染菌批號(hào)，則絮凝效果很差。維生素c二步發(fā)酵法的研究方向：在改進(jìn)生產(chǎn)工藝的同時(shí)，主要是在發(fā)酵條件調(diào)控和新優(yōu)良菌種的選育上。二步發(fā)酵法生產(chǎn)維生素c實(shí)驗(yàn)涉及多種菌種，高產(chǎn)率的優(yōu)良菌種、適宜的培養(yǎng)基和合適的發(fā)酵條件都與高生產(chǎn)效率密切相關(guān)。因此目前不少研究者把目光投向了改良菌種、調(diào)控

9、發(fā)酵條件或選育新菌種等以提高發(fā)酵過(guò)程中維生素c實(shí)驗(yàn)前體2一酮基一l一古龍酸的產(chǎn)量和質(zhì)量。4.新二步發(fā)酵法l 9 8 7年以 來(lái)，尹光琳等采用歐文 氏菌和棒桿菌從d-葡萄糖經(jīng) 中間體 2，5-二酮-d-葡萄糖酸串聯(lián)發(fā)酵生成獲得成功.其工藝路線(xiàn)如圖8-3。 d-葡萄糖2，5-二酮-d-葡萄糖酸2-酮-l-古龍酸維生素c歐文菌棒桿菌該法發(fā)展了二步發(fā)酵法，技術(shù)路線(xiàn)簡(jiǎn)單，反應(yīng)直接從 d 葡萄糖開(kāi)始，省去了氫化反應(yīng)，生產(chǎn)工序簡(jiǎn)便，但其與二次發(fā)酵法相比，在原料和菌體處理等方面均有待改進(jìn)提高，而且原料方面都有所簡(jiǎn)化，收率高，應(yīng)用前途廣。但存在中間產(chǎn)物不穩(wěn)定，存在生產(chǎn)效率較低、成本高等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還需進(jìn)

10、一步完善。因此，仍未能工業(yè)化。隨著重組技術(shù)的發(fā)展，一步發(fā)酵法將成為工業(yè)化生產(chǎn)vc的一條新途徑。在上述幾種方法中，目前二步發(fā)酵法是我國(guó)生產(chǎn)維生素c的主要工藝方法。隨著分子生物學(xué)技術(shù)手段的發(fā)展，新二步發(fā)酵法和一步發(fā)酵法將是生產(chǎn)維生素c的主要工藝方法。此外,目前世界上很多國(guó)家正嘗試以真核生物為研究對(duì)象， 利用它們合成 v c的代謝途徑開(kāi)發(fā)更加環(huán)保的生物合成方法。從我國(guó)的二步發(fā)酵法推廣后逐步取代萊氏法這一過(guò)程可以預(yù)測(cè)， 隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和更具優(yōu)勢(shì)的生物合成 v c方法的不斷涌現(xiàn) ， 生物法必將完全取代化學(xué)法在 v c生產(chǎn) 中的地位。為了保持我國(guó)在世界vc生產(chǎn)上的優(yōu)勢(shì)地位 ，必須加強(qiáng)vc生產(chǎn)的基礎(chǔ)研究工作。參 考 文 獻(xiàn)1.儀宏， 張華峰.維生素c生產(chǎn)技術(shù)j, 中國(guó)食品添加劑, 20