维生素C生产的两种方法

1、2021/8/141维维 生生 素素 概概 述述维生素维生素C生产工艺生产工艺2021/8/142概概 述述 u 基本概念基本概念 维生素是生物体内一类量微、化学结构各异，具有特殊功能的小分子有机维生素是生物体内一类量微、化学结构各异，具有特殊功能的小分子有机化合物，它们大多需从外界摄取。维生素有以下特点：化合物，它们大多需从外界摄取。维生素有以下特点： （1 1）维生素是天然食物中的一种成分，是一种活性物质，对机体代谢起调节和）维生素是天然食物中的一种成分，是一种活性物质，对机体代谢起调节和整合作用。整合作用。 （2 2）维生素需求量很小。）维生素需求量很小。 （3 3）大多数维生素在体内不

2、能合成，要从外界摄取。）大多数维生素在体内不能合成，要从外界摄取。 （4 4）绝大多数维生素是通过辅酶或辅基的的形式参与体内酶促反应体系。）绝大多数维生素是通过辅酶或辅基的的形式参与体内酶促反应体系。 （5 5）人体内维生素缺乏时，会发生一类特殊的疾病，称）人体内维生素缺乏时，会发生一类特殊的疾病，称“维生素缺乏症维生素缺乏症”。维。维生素并不是补品，人体每日需要量是一定的，多摄入并不一定好，使用不当，生素并不是补品，人体每日需要量是一定的，多摄入并不一定好，使用不当，反而会导致疾病。反而会导致疾病。 2021/8/143 维生素分为脂溶性和水溶性两大类。维生素分为脂溶性和水溶性两大类。 脂溶

3、性：脂溶性：维生素维生素A A，D D，E E，K K，Q Q和硫辛酸等。和硫辛酸等。 水溶性：水溶性：维生素维生素B B1 1、B B2 2、B B6 6、B B1212、烟酸、泛、烟酸、泛 酸、叶酸、生物素和维生素酸、叶酸、生物素和维生素C C等。等。 概概 述述 2021/8/144u 生产方法生产方法 （1 1）化学合成法）化学合成法 烟酸、烟酰胺、叶酸、维生素烟酸、烟酰胺、叶酸、维生素B B1 1、B B6 6、D D、E E、K K等。等。（2 2）发酵法）发酵法 B B1212、B B2 2，维生素，维生素C C和生物素，维生素原等。和生物素，维生素原等。（3 3）生物提取法）生

4、物提取法 从猪心中提取辅酶从猪心中提取辅酶Q Q1010，从槐花米中提取芦丁，从提取链，从槐花米中提取芦丁，从提取链霉素后的废液中提取霉素后的废液中提取B B1212等。等。 概概 述述 2021/8/145维生素维生素C C生产工艺生产工艺u 维生素维生素C C 又名抗坏血酸（又名抗坏血酸（Ascorbic acidAscorbic acid）是细胞氧化）是细胞氧化- -还原还原反应中的催化剂，它释放两个氢原子后变成氧化型维生反应中的催化剂，它释放两个氢原子后变成氧化型维生素素C C，有供氢体存在时，脱氢抗坏血酸可以接受两个氢，有供氢体存在时，脱氢抗坏血酸可以接受两个氢原子变成抗坏血酸，参与

5、机体新陈代谢，增加机体对感原子变成抗坏血酸，参与机体新陈代谢，增加机体对感染的抵抗力。用于防止坏血酸和抵抗传染性疾病，促进染的抵抗力。用于防止坏血酸和抵抗传染性疾病，促进创伤和骨折愈合，以及用作辅助药物治疗。创伤和骨折愈合，以及用作辅助药物治疗。 2021/8/146维生素维生素C生产工艺生产工艺 1 1、化学结构和性质、化学结构和性质 维生素维生素C(C(多羟基不饱和内酯衍生物多羟基不饱和内酯衍生物) )分子中有两分子中有两个手性碳原子，故有个手性碳原子，故有4 4种光学异构体，其中种光学异构体，其中L L（+ +）抗）抗坏血酸效果最好，其他三种临床效果很低或无效。坏血酸效果最好，其他三种临

6、床效果很低或无效。OCCCCCH2COHHOHHOHOOHOCCCCCH2COHHOHHOHOOHOCCCCCH2COHHOHHOHOOHOCCCCCH2COHHOHHOOHOHL-抗坏血酸D-抗坏血酸L-异 抗坏血酸D-异抗坏血酸2021/8/147 1 1、化学结构和性质、化学结构和性质 白色粉末，无臭、味酸、熔点白色粉末，无臭、味酸、熔点190-192190-192，易溶于，易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，氯仿及石油醚等。水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，氯仿及石油醚等。它是一种还原剂，易受光、热、氧等破坏，尤其在它是一种还原剂，易受光、热、氧等破坏，尤其在碱液中或有微量金属离子存在时，分解

7、更快，但干碱液中或有微量金属离子存在时，分解更快，但干燥结晶较稳定燥结晶较稳定。 维生素维生素C生产工艺生产工艺2021/8/148维生素维生素C生产工艺生产工艺2 2、莱氏法、莱氏法化学合成工艺化学合成工艺(CH3)2COCH2OHCCCCCHOHOHOHHOHHHOHCH2OHCCCCCH2OHHHOH3CH3CCH3CH3OH2CH2OHCCCCCH2OHHOHOHHOHHHOHO2COOHCCCCCH2OHHOHHOHOHOHH2SO4KMnO4NaOHO2OCCCCCH2CHOOHHHOHOOHCH2OHCCCCCH2OHHOHHOHOHOHCOOHCCCCCH2OHHHOH3CH3

8、CCH3CH3O内酯化烯醇化D-葡萄糖D-山梨醇L-山梨醇双丙酮-L-山梨糖双丙酮-L-古龙酸2-酮基-L-古龙酸维生素-CH2O2021/8/149（1 1）工艺路线）工艺路线转化 酸化 HCl氧化 NaOH, O2, KMnO4 酮化 H2SO4丙酮加氢 H2D-葡萄糖D-山梨醇双丙酮-L-山梨糖维生素CL-山梨糖酶菌氧化 O2双丙酮-L-古龙酸2-酮-L-古龙酸维生素维生素C生产工艺生产工艺2021/8/1410（2）工艺过程）工艺过程 山梨醇发酵菌种山梨醇发酵菌种 醋酸菌属可使山梨醇氧化成山梨糖，一般用醋酸菌属可使山梨醇氧化成山梨糖，一般用A. Suboxyclans和和A. Mela

9、ngenum。 发酵条件发酵条件 温度为温度为26-30，最适，最适pH为为4.4-6.8。pH4.0以下菌的以下菌的活性受影响。活性受影响。 用用0.5%酵母浸膏为主要营养源，山梨醇浓度为酵母浸膏为主要营养源，山梨醇浓度为19.8%，通气量，通气量1800ml/min，30培养培养33h，山梨糖收率可达，山梨糖收率可达97.6%。 氮源：氮源：无机氮源不能利用，使用有机氮源。无机氮源不能利用，使用有机氮源。 金属离子的影响：金属离子的影响：Ni2+、Cu2+能阻止菌的发育，铁能妨碍发酵，能阻止菌的发育，铁能妨碍发酵，为了使发酵顺利进行，需用阳离子交换树脂将山梨醇中的金属离子去为了使发酵顺利进

10、行，需用阳离子交换树脂将山梨醇中的金属离子去掉。掉。 2021/8/1411 整个合成过程中必须保持第整个合成过程中必须保持第4位碳原子的构型不变；位碳原子的构型不变；维生素维生素C的总收率约的总收率约60%。 C-4内酯化、内酯化、C-2烯醇化：烯醇化： 酸转化：配料比酸转化：配料比2-酮基酮基-L-古龙酸：古龙酸：38%盐酸：丙盐酸：丙酮酮=1：0.4：0.3 （质量（质量/体积）体积） 碱转化：先形成碱转化：先形成2-酮基酮基-L-古龙酸甲酯，加古龙酸甲酯，加NaHCO3 转化生成维生素转化生成维生素C钠盐，经氢型离子交换树脂酸化，钠盐，经氢型离子交换树脂酸化，在在50-55下减压烘干，

11、得粗品维生素下减压烘干，得粗品维生素C。2021/8/1412 3、两步发酵工艺CH2OHCCCCCHOHOHOHHOHHHOHH2CH2OHCCCCCH2OHHOHOHHOHHHOHO2CH2OHCCCCCH2OHHOHHOHOHOHCOOHCCCCCH2OHHOHHOHOHOHOCCCCCH2CHOOHHHOHOOH内酯化烯醇化D-葡萄糖D-山梨醇L-山梨醇2-酮基-L-古龙酸维生素-C氢化AcetobacterPseudomonas2021/8/1413 3、两步发酵工艺2-酮-L-古龙酸内酯化，烯醇化 生物转化 假单孢菌D-山梨醇维生素C（L-抗坏血酸）L-山梨糖氧化 醋酸杆菌2021

12、/8/1414 3、两步发酵工艺（1）D-山梨醇的化学合成山梨醇的化学合成 50%葡萄糖溶液在葡萄糖溶液在75下加入活性炭，用石灰乳液调节下加入活性炭，用石灰乳液调节pH8.4，加镍催化剂，通氢气，压力，加镍催化剂，通氢气，压力3.43MPa ，反应温度，反应温度140。反应结束后，静置沉降出去催化剂，反应液经离子交。反应结束后，静置沉降出去催化剂，反应液经离子交换树脂、活性炭处理后，减压浓缩，得到含量换树脂、活性炭处理后，减压浓缩，得到含量60-70%的的D-山山梨醇，无色透明或微黄色透明粘稠液体，收率约梨醇，无色透明或微黄色透明粘稠液体，收率约97%。2021/8/1415 3、两步发酵工

13、艺（2） 2-酮酮-L-古龙酸的微生物发酵古龙酸的微生物发酵 第一步发酵：黑醋酸杆菌（从第一步发酵：黑醋酸杆菌（从D-山梨醇到山梨醇到L-山梨糖）山梨糖） 第二步发酵：葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌混合培养第二步发酵：葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌混合培养发酵罐：气升式反应器，发酵罐：气升式反应器，100立方米。立方米。（3） 2-酮酮-L-古龙酸的分离纯化古龙酸的分离纯化 发酵液中：发酵液中：2-酮酮-L-古龙酸古龙酸8%，杂质有菌丝体、蛋白质，杂质有菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等。除杂操作：加热、离心。和悬浮的固体颗粒等。除杂操作：加热、离心。2021/8/1416 莱氏法是最早生产维生素莱氏法是最早生产维生素C的方法的方法,其以葡萄糖为原料其以葡萄糖为原料,先先经黑醋菌发酵生成经黑醋菌发酵生成L-山梨糖山梨糖,再经丙酮化及再经丙酮化及Na