的生产工艺流程及操作步骤-维生素发酵技术

、的概述

1.的结构

又称抗坏血酸，化学名称是L-2，3，5，6-四羟基-2-己烯酸-内酯，分子式为C.H，O%，相对分子质量为176.12。为酸性己糖衍生物，是烯醇式己糖酸内酯。

其分子结构有I型和D型2种异构体，只有L型有生理功能，化学结构如下：

O-C C-OHC-OHH-C-

HO-C-H CH.OH

2.的理化德质

是无色、无臭的片状结晶体，味酸，熔点为190~192℃，易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙酿、氯仿及石油醚等。由于分子中含有二烯醇基，所以具有很强的还原性，易被光、热、空气氧化成脱氢抗坏血酸。微量金属离子可加速其氧化，同时还可促使内酯环水解，进步发生脱羧反应生成糠醛，这是在储存中变色的主要原因。因此要求在密封、干燥、避光及低温下保存。在酸性溶液中稳定；在水溶液中，还原型的烯醇式羟基的氢可解离成H+，使水溶液呈酸性。

3.的生理功能

由于具有还原性，在体内可以参与氧化还原反应，是些氧化还原酶的输酶，具有抗氧化、抗衰老、防癌的作用，还可用于重金属盐的解毒及作为供氢体使用。能使组织产生胶原质，影响毛细血管的通透性及血浆的凝固，刺激造血功能，促使血脂下降，增强人体的免疫功能，塔加机体的抵抗力。缺乏易患坏血病，但长期过量服用则易引起中毒，导致呕叶、麻疹、腹绞痛、尿结石等。

广泛存在于新鲜水果及绿叶蔬菜中，尤以番茄、橘子、鲜枣、山楂、刺梨及辣椒等含量丰富。中草药如醋柳果、苍耳子等也富含。松针含板为丰富。植物中含有抗坏血酸氧化酶，能催化氧化。人类、灵长类和原鼠体内缺乏合成的酶类，因此不能自身合成，必须依靠食物供给。

4.的生产方法

的生产方法大致可分为3类，即化学合成法、化学合成结合生物合成法（也称为半合成法）和生物合成（发酵）法。1933年，Reichstein和Ault导的两个研究小组分别提出了化学合成的方法，但由于合成路线长、收率低，并没有实现工业化生产，因此的生产仍以半合成法和生物合成法为主，

1）半合成法（1）莱氏法

从1937起，以Reichstein和Grussner的发明为基础，建立了从葡萄糖出发，用化学法结合发酵法生产的“莱氏法”，从此进入了大规模工业化生产阶段，这方法后经不断改进和完善，在世界上得以广泛应用。莱氏法工业生产的总收率达60%以上。由于葡萄糖原料便宜且易得，中间化合物尤其是双丙酮-L-山梨糖的化学性质稳定，工艺流程不断改进及产品质好等原因，采用莱氏法生产曾是世界几大制药公司采用的生产方法.

（2）两步发酵法

20世纪60年代以来，各科学直探索更好的生产方法，相继提出了许多反应路线，并在此基础上对有关反应的工艺路线进行了改进，但真正成功地应用于生产实践的还是我发明的两步发酵法。两步发酵法是采用不同的微生物进行两步微生物转化，将D-直接转化为2-酮基-L-占龙酸。此法使产品产量得到大幅度提高。

2）生物合成法

2-酮基-1-古龙酸是合成的直接前休，研究葡萄糖转化成2-酮基-1.古龙酸的生物转化机制，不仅对现实生产中的菌种选育和发酵条件控创有指导作用，而且对研究步发酵法生产具有理论指导意义。

二、生产菌种的选育

能催化D山梨酵转化为L山梨薪的菌种主要有：生黑醋酸杆落、生黑葡萄糖酸杆常和弱氧化醋酸杆菌：

能催化l.山梨糖转化为2-酮基-1古龙酸的离种为氧化葡萄薪酸杆（小菌），但由于小菌单存活的能力很弱，需要和另外种落—巨大芽孢杆蔽混合培养时才能够生存并产生2-翻基-L古龙酸。此外，假单胞菌也能催化L-山梨糖直接氧化为2-创基-L古龙酸。

三、菌种的培养及发酵

1.步发酵

弱氧化醋酸杆菌经种子扩大培养，接入发酵罐，种子和发酵培养基主要包括、玉米浆、酵母膏、碳酸钙等成分，pH为5.0~5.2。浓度控制在24%~27%，培养温度为29~30℃。发酵结束后，发酵液经低温灭菌，移入二步发酵罐做原料。D转化为L山梨糖的生物转化率达98%以上。

2.第二步发酵

氧化葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌混合培养。种子和发酵培养基的成分相似，主要有L-山梨糖、玉米浆、尿素、碳酸钙、磷酸二氢钾等，pH为7.0。大、小菌经二种子扩大培养，接入含有步发辞液的发酵罐中。发酵罐采用气升式搅拌，20~30℃下通入大量无菌空气搅拌，培养72h左右结束发酵，由L-山梨糖生成2-酮基-L-古龙酸的转化率可达70%~85%。

四、2-酮基-L-古龙酸的分离提纯

经两步发酵后，发醉液中含有8%左右的2-翻基-1古龙酸，同时含有菌体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等杂质，常采用加热沉淀法、化学凝聚法、超滤法分离提纯。分离纯化工艺流程如图5-7所示。

发部效过选

次中和

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结品.高心沈涤

真空干焊

玉来速是的亡结品液用海深的之情柔客”面品体成品

图5-72-酬基-L古龙酸的分离提纯工艺流程

五、2-翻基-1.-古龙酸的化学转化

常采用碱转化法将前体2-酮基-L古龙酸转化为。2-酮基-1古龙酸在甲醇中用浓硫酸催化酯化生成2-]基-L-古龙酸甲酯，加NaHCO，转化生成钠盐，经氢型离子交换树脂酸化得到。

六、的精制

的精制工艺流程如图58所示。

住生意（组易常部，原色，压选

在搅拌下加到180℃的蒸记水中，溶解后加活性炭我拌、降望、结品

真令干燥

滤液

高结品液

成品

加品种，降激至25℃.加乙的

图5-8的精制工艺流程

注意的问题：由于不稳定，在精制的溶解和脱色过程中应控制温度和时间，压法过程中避免析出结晶；在浓缩和真空于燥时，必须保持较高的真空度以维持较低的温度。

的两步发酵法虽有很多优点，但其分离纯化工艺较繁杂，周期长，收率低。

现可采用弱碱性离子交换树脂从发醉液中直接提取2-酮基-L-古龙酸，用甲醇-硫酸溶液洗脱，省去浓缩结晶步骤，洗脱收率可达96%，还可将发酵液通过超滤膜，使2-酬基-L古龙酸钠与蛋白质等大分子分离，简化了提取工艺，其提取工艺流程如图5-9所示。