維生素C生產(chǎn)工藝

維生素概述維生素C生產(chǎn)工藝1整理ppt概述

根本概念維生素是生物體內(nèi)一類量微、化學結(jié)構(gòu)各異，具有特殊功能的小分子有機化合物，它們大多需從外界攝取。維生素有以下特點：〔1〕維生素是天然食物中的一種成分，是一種活性物質(zhì)，對機體代謝起調(diào)節(jié)和整合作用?！?〕維生素需求量很小?！?〕大多數(shù)維生素在體內(nèi)不能合成，要從外界攝取?！?〕絕大多數(shù)維生素是通過輔酶或輔基的的形式參與體內(nèi)酶促反響體系?！?〕人體內(nèi)維生素缺乏時，會發(fā)生一類特殊的疾病，稱“維生素缺乏癥〞。維生素并不是補品，人體每日需要量是一定的，多攝入并不一定好，使用不當，反而會導致疾病。2整理ppt概述

維生素分為脂溶性和水溶性兩大類。

脂溶性：維生素A，D，E，K，Q和硫辛酸等。

水溶性：維生素B1、B2、B6、B12、煙酸、泛酸、葉酸、生物素和維生素C等。

3整理ppt概述

維生素與輔酶、輔基的關系長期以來，人們就認識到食物中缺乏某種維生素，會導致某種疾病，維生素在機體的代謝中起著十分重要的作用，后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大局部維生素或者其本身就是輔酶、輔基，或者是輔酶、輔基的組成局部。例如維生素B1〔硫胺素〕，它在體內(nèi)的輔酶形式是硫胺素焦磷酸〔TPP〕，是α—酮酸氧化脫羧酶的輔酶，又如泛酸，其輔酶形式是COA，是轉(zhuǎn)乙?；傅妮o酶。4整理ppt概述

生產(chǎn)方法〔1〕化學合成法煙酸、煙酰胺、葉酸、維生素B1、B6、D、E、K等?！?〕發(fā)酵法B12、B2，維生素C和生物素，維生素原等?！?〕生物提取法從豬心中提取輔酶Q10，從槐花米中提取蘆丁，從提取鏈霉素后的廢液中提取B12等。5整理ppt維生素C生產(chǎn)工藝維生素C又名抗壞血酸〔Ascorbicacid〕是細胞氧化-復原反響中的催化劑，它釋放兩個氫原子后變成氧化型維生素C，有供氫體存在時，脫氫抗壞血酸可以接受兩個氫原子變成抗壞血酸，參與機體新陳代謝，增加機體對感染的抵抗力。用于防止壞血酸和抵抗傳染性疾病，促進創(chuàng)傷和骨折愈合，以及用作輔助藥物治療。6整理ppt維生素C生產(chǎn)工藝1、化學結(jié)構(gòu)和性質(zhì)維生素C(多羥基不飽和內(nèi)酯衍生物)分子中有兩個手性碳原子，故有4種光學異構(gòu)體，其中L〔+〕抗壞血酸效果最好，其他三種臨床效果很低或無效。7整理ppt維生素C生產(chǎn)工藝1、化學結(jié)構(gòu)和性質(zhì)白色粉末，無臭、味酸、熔點190-192℃，易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，氯仿及石油醚等。它是一種復原劑，易受光、熱、氧等破壞，尤其在堿液中或有微量金屬離子存在時，分解更快，但枯燥結(jié)晶較穩(wěn)定。8整理ppt維生素C生產(chǎn)工藝2、萊氏法化學合成工藝9整理ppt維生素C生產(chǎn)工藝〔1〕工藝路線[轉(zhuǎn)化]

[酸化]HCl[氧化]NaOH,O2,KMnO4

[酮化]H2SO4丙酮[加氫]H2D-葡萄糖D-山梨醇雙丙酮-L-山梨糖維生素CL-山梨糖[酶菌氧化]O2雙丙酮-L-古龍酸2-酮-L-古龍酸10整理ppt〔2〕工藝過程①山梨醇發(fā)酵菌種醋酸菌屬可使山梨醇氧化成山梨糖，一般用A.Suboxyclans和A.Melangenum。②發(fā)酵條件溫度為26-30℃，最適pH為4.4-6.8。pH4.0以下菌的活性受影響。用0.5%酵母浸膏為主要營養(yǎng)源，山梨醇濃度為19.8%，通氣量1800ml/min，30℃培養(yǎng)33h，山梨糖收率可達97.6%。氮源：無機氮源不能利用，使用有機氮源。金屬離子的影響：Ni2+、Cu2+能阻止菌的發(fā)育，鐵能阻礙發(fā)酵，為了使發(fā)酵順利進行，需用陽離子交換樹脂將山梨醇中的金屬離子去掉。11整理ppt整個合成過程中必須保持第4位碳原子的構(gòu)型不變；維生素C的總收率約60%。C-4內(nèi)酯化、C-2烯醇化：酸轉(zhuǎn)化：配料比2-酮基-L-古龍酸：38%鹽酸：丙酮=1：0.4：0.3〔質(zhì)量/體積〕堿轉(zhuǎn)化：先形成2-酮基-L-古龍酸甲酯，加NaHCO3轉(zhuǎn)化生成維生素C鈉鹽，經(jīng)氫型離子交換樹脂酸化，在50-55℃下減壓烘干，得粗品維生素C。12整理ppt3、兩步發(fā)酵工藝13整理ppt3、兩步發(fā)酵工藝2-酮-L-古龍酸[內(nèi)酯化，烯醇化]

[生物轉(zhuǎn)化]

假單孢菌D-山梨醇維生素C（L-抗壞血酸）L-山梨糖[氧化]

醋酸桿菌14整理ppt3、兩步發(fā)酵工藝〔1〕D-山梨醇的化學合成50%葡萄糖溶液在75℃下參加活性炭，用石灰乳液調(diào)節(jié)pH8.4，加鎳催化劑，通氫氣，壓力3.43MPa，反響溫度140℃。反響結(jié)束后，靜置沉降出去催化劑，反響液經(jīng)離子交換樹脂、活性炭處理后，減壓濃縮，得到含量60-70%的D-山梨醇，無色透明或微黃色透明粘稠液體，收率約97%。15整理ppt3、兩步發(fā)酵工藝〔2〕2-酮-L-古龍酸的微生物發(fā)酵第一步發(fā)酵：黑醋酸桿菌〔從D-山梨醇到L-山梨糖〕第二步發(fā)酵：葡萄糖酸桿菌和巨大芽孢桿菌混合培養(yǎng)發(fā)酵罐：氣升式反響器，100立方米?！?〕2-酮-L-古龍酸的別離純化發(fā)酵液中：2-酮-L-古龍酸8%，雜質(zhì)有菌絲體、蛋白質(zhì)和懸浮的固體顆粒等。除雜操作：加熱、離心。16整理ppt萊氏法是最早生產(chǎn)維生素C的方法,其以葡萄糖為原料,先經(jīng)黑醋菌發(fā)酵生成L-山梨糖,再經(jīng)丙酮化及NaClO氧化、水解得到2-酮-L古龍酸鈉,然后進行化學合成得到維生素C。此法存在著很多缺陷,如生產(chǎn)工藝復雜、勞動強度大、生產(chǎn)環(huán)境惡劣、易對人體造成傷害,因此人們不斷對此工藝進行改進。17整理ppt兩步發(fā)酵工藝發(fā)酵：此法省略了酮化和NaClO氧化過程,簡化了工藝，極大地改善了操作環(huán)境。除主耗山梨醇消耗較高外，其他輔料消耗較低。且多為液體反響，物料輸送方便，更有利于生產(chǎn)連續(xù)化和操作自動化。但此法仍存在很多缺點，如占地面積大、發(fā)酵基質(zhì)濃度低、在高濕高溫條件下染菌機率高、設備利用率低、后續(xù)處理能耗高等問題。在未來的工藝優(yōu)化過程中，除了進行發(fā)酵工藝改進外,更應注重優(yōu)良菌種的選育。發(fā)酵液的提取工藝是維生素C生產(chǎn)行業(yè)中較為重視的問題。經(jīng)過兩次發(fā)酵后,發(fā)酵液的含量僅為6%～9%，且殘留有菌絲體、蛋白質(zhì)和懸浮微粒等，別離提純較為困難。傳統(tǒng)的處理方法有加熱沉淀法和化學凝聚法。針對以上兩種方法中存在的缺點和缺乏，一種新的處理方法———超濾法在維生素生產(chǎn)中得以應用。此法具有操作方便、節(jié)能、不造成新的環(huán)境污染等優(yōu)點。此法與加熱沉淀法相比，可在常溫下操作，減少了有效成分的損失;且為后步樹脂交換提供了有利的條件,減少了樹脂的污染，從而有利于提高樹脂的使用率。與化學凝聚法相比,在處理染菌的發(fā)酵液時仍可到達較好的處理效果。隨著新型膜材料技術的開發(fā),如陶瓷膜、不銹鋼膜等的應用,超濾法的應用效果會有進一步的提高。同時,國內(nèi)外正在探索反滲透、納濾等后序處理新工藝的應,用完善工藝聯(lián)結(jié)。18整理ppt兩步發(fā)酵工藝轉(zhuǎn)化工藝(1)酸轉(zhuǎn)化法。傳統(tǒng)的酸轉(zhuǎn)化法是采用濃HCl將古龍酸直接轉(zhuǎn)化為Vc，但酸轉(zhuǎn)化對設備的腐蝕嚴重,污染環(huán)境，影響產(chǎn)品質(zhì)量,現(xiàn)已逐漸被堿轉(zhuǎn)化法所取代。(2)堿轉(zhuǎn)化法。堿轉(zhuǎn)化法是先將古龍酸與甲醇在濃硫酸催化作用下生成古龍酸甲酯,再使用NaHCO3進行堿轉(zhuǎn)化，使古龍酸甲酯轉(zhuǎn)化為Vc-Na。采用此法可防止酸轉(zhuǎn)化的缺點,且操作簡單,適用于Vc的規(guī)?；a(chǎn),但是堿轉(zhuǎn)化存在著反響周期較長,甲醇單耗高。目前有些單位及生產(chǎn)廠家研究采用CH3ONa代替NaHCO3進行堿轉(zhuǎn)化,此法轉(zhuǎn)化率高,可達9216%,但質(zhì)量較差,且甲醇鈉價格貴,造成本錢較高。酸化酸化是將維生素C-Na轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素C的過程。目前采用的普遍方法是硫酸酸化法和樹脂交換法。采用硫酸酸化操作簡單,但要控制好甲醇的濃度和pH值,才能使硫酸鈉與維生素C別離出來,從而提高Vc的質(zhì)量。采用氫型離子樹脂交換設備龐大,操作復雜,且需經(jīng)常再生樹脂,增加了酸耗,酸液大量排放污染環(huán)境。目前有些單位及個人正在探索使用電滲析法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的酸化方法,此法過程簡單,能耗低,投資少,轉(zhuǎn)化率高,可望應用到實際生產(chǎn)中。綜上所述，我們在以后的維生素C工藝開展過程中，要以兩步發(fā)酵法為根底,不斷優(yōu)化工藝，同時借鑒國外的新技術、新信息,防止低水平重復,提高Vc的產(chǎn)量和質(zhì)量,同時注重Vc系列產(chǎn)品的開發(fā)和應用,創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。19整理ppt思考題1、簡述維生素的特點及區(qū)分脂溶性維生素和水溶性維生素。2、簡述維生素C的生產(chǎn)工藝。20整理ppt總復習思考題1、生物制藥工藝學研究的內(nèi)容或?qū)ο蟆?、生物藥物的分類方法及分類。3、簡述生物制藥的一般過程。4、比照生化藥物的各種沉析(濃縮)方法的異同。5、詳細闡述超濾、離子交換法、凝膠層析和親合層析的異同〔包括根本原理、所用的介質(zhì)、別離的對象以及主要應用等〕。21整理ppt總復習思考題6、表達酸解法生產(chǎn)胱氨酸的生產(chǎn)工藝〔包括工藝路線和過程〕以及對工藝過程的評價。7、表達發(fā)酵法生產(chǎn)L-異亮氨酸的生產(chǎn)工藝〔包括工藝路線和過程〕以及對工藝過程的評價。8、多肽及蛋白質(zhì)類藥物的分類。9、簡述CMC精制法制備促皮質(zhì)腺素的生產(chǎn)工藝。10、闡述胰島素的酸沉提取和鋅鹽直接沉淀法的工藝過程以及工藝工程的評價。22整理ppt總復習思考題11、了解核酸及核苷酸的結(jié)