维生素的发酵生产工艺

维生素的发酵生产工艺张硕目录CONTENTS维生素C产业概况我国生产概况概况存在问题和对策0105040302维生素改版NEXT发酵法生产维生素的产业状况维生素是人类和动物维持正常代谢与机能所必须的一类低分子有机化合物长期以来，人们研究证明，大多数维生素必需从食物中获得，仅少数可在体内合成或由肠道内细菌产生维生素在人的机体内需要量虽微，但不可缺少人体中若缺乏某种维生素，就会导致某种维生素缺乏的疾病，例如：缺乏维生素A,会引起夜盲症缺乏维生素B₁,可引起脚气病，缺乏维生素C,会引起坏血病，缺乏维生素D,就会引起佝偻病等等，可见维生素在机体代谢中所起的重要作用维生素按其理化性质可分为脂溶性和水溶性两大类目前全世界已发现的维生素有60多种，但迄今被世界公认的维生素仅14种，即维生素A、维生素B₁、维生素B₂、泛酸、烟酸、维生素B₆、生物素、叶酸、维生素B₁₂、胆碱、维生素C、维生素D、维生素E和维生素K等等维生素改版维生素类药物的化学结构各不相同，决定了它们的生产方法的多样性在工业生产上，大多数维生素可以通过化学合成和微生物发酵的方法得到近年来，在采用微生物发酵法生产维生素的研究上，取得了长足的发展，不仅产量高、成本低、质量好，而且污染少，用化学法合成的维生素主要有烟酸、烟酰胺、叶酸、维生素B₁、维生素B₆、维生素D、维生素E、维生素K等等维生素改版采用人工培养微生物发酵方法生产维生素目前有维生素B₂、维生素B₁₂、维生素C、生物素等几十年来，国际市场对维生素的需求量一直在稳定的增加，从20世纪80年代以来，随着对维生素的科学研究进一步深入，使维生素的应用领域不断扩大，推动了维生素生产和销售的快速增长，现在，维生素已成为国际医药、保健品以及饲料添加剂市场上一类主要的大宗产品其中维生素C、维生素E、维生素A是维生素产业中，生产和销售最突出的产品，仅这三个产品的年销售额已达到20亿美元，维生素E的销售额最高，维生素C的产量最大维生素改版现将微生物发酵法生产的几个主要产品分别简述如下1.维生素C11.1概况21.1概况维生素C(VitaminC)又称抗坏血酸(L-Ascorbicacid),是人体必需的营养物质，广泛应用于医药、食品、饮料及饲料工业，是维生素类中最重要的品种之一01随着维生素C新用途的不断开拓，全世界对维生素C的需求量也不断增加，是目前全世界产销量最大、应用范围最广的维生素产品，2003年全球市场年销售额达6亿美元左右，原创力年产量约10万吨021.2产业概况31.2产业概况早在1910~1921年间，维生素C是从柠檬酸等天然物中提取制得，价格昂贵，不能满足人们的需要1933年德国化学家Reichstein等采用化学法合成维生素C获得成功，并推上工业生产，称为莱氏法该法工艺成熟，生产稳定，质量好，总收率高，可达66%左右(以山梨糖计),但工艺较复杂、步骤较多、耗用原料多以后，在国际上虽然生产工艺上有一些改进，但总的工艺路线变化不大，一直延用至今1.2.2我国生产概况41.2.2我国生产概况装第一个年产30吨维生素C车间，在东北制药总厂投产，当时的工艺为莱氏法(Reichstein),生产总收率接近国外水平，从而结束了我国不能生产维生素C的历史其后，较早生产的工厂还有上海第二制药厂(上海三维制药公司)、西安制药厂、北京制药厂、南京制药厂和太原制药厂等1969年2月，北京制药厂、中国科学院微生物研究所协作开展两步发酵法新工艺的研究1971年东北制药总厂发现并优选大小两个菌种搭配方法1972年上海第二制药厂、上海医药工业研究院选育出高产酸菌种1975年9月，两步发酵法在上海第二制药厂投产80年代，国内维生素C生产企业多数采用两步发酵法1.2.2我国生产概况1985年底，维生素C两步发酵法技术以550万美元转让给瑞士罗氏公司，是我国当时金额最高的医药技术出口项目转让协议规定该技术不能转让给第三国，该协议有效期至2001年维生素C莱氏法，由山梨醇生产山梨醇采用发酵法，由山梨醅生产酮基古龙酸，以丙酮保护4个羟基，以次氯酸钠氧化，最后转化维生素C时脱去丙酮我国的两步发酵法由原两分子丙酮保护羟基，以次氯酸钠氧化改为细菌氧化，即第二步发酵以细菌氧化代替化学氧化，有选择性的氧化，免去丙酮保护，再脱去丙酮的工艺两步发酵法缩短了工艺，节约了资源，降低了成本，简化了设备，改善了劳动条件，减少了污染，提高了竞争能力，其工艺路线处于国际领先水平莱氏法生产维生素C工艺，维生素C对山梨醇收率在70%左右，两步发酵法收率上世纪90年代一直在50%左右，目前已提高到67%,成本下降到3美元/公斤1.2.2我国生产概况(国外莱氏法成本5美元/公斤)1996年中国维生素C生产25964吨，比1993年报12153吨增长1倍，1996年出口22834吨，比1993年9450吨提高1.4倍，净增13384吨由于我国维生素C在国际市场上的崛起，震撼并影响了主要生产出口商罗氏制药公司的利益，罗氏制药公司采取大幅度降价的措施，使我国维生素C出口价被迫从1994年的11美元/公斤降至1996年的5美元/公斤，当时国内所有厂家生产维生素C全部亏损，多数企业维生素C停产，1997年维生素C产量、出口量均大幅度下降1.2.2我国生产概况这场维生素C的价格大战中，经受住严峻考验，并在市场的大风大浪中发展壮大，档四，下载高清无水个大型生产企业技术水平不断提高，规模不断扩大，品种规格增加，中国维生素C产业，与瑞士罗氏公司、德国巴斯夫公司形成三足鼎立之势212003年中维生素C市场又出现了一次价格的大起大落，由于我国维生素C产业的实力壮大，市场竞争经验的积累，就比较自如的应付了这次市场冲击1.2.2我国生产概况维生素C在我国医药工业中，是一个出口创汇的重要产品，目前世界市场为9万吨，2003年我国产量为6万吨，出口量为5.4万吨，占世界总量的60%,位居世界第一生产大国据海关统计数据，2003年我国维生素C出口金额为3.298亿美元，为维生素类也是药品类的第一位，占药品总出口金额16.18亿美元的20.38%,维生素C也是药用利润最好的品种之一01.02.1.3存在问题和对策51.3存在问题和对策(1)、生产能力增长过快，又过多依靠出口我国维生素C的产量从1992年底的9981吨增长到2003年的65000吨，出口量则从1992年的7388吨迅速增长到2003年的54000吨，出口增长率每年大概在130%左右，而国际需求的年增长率为5%,另外，加上国际市场竞争十分激烈，2002年9月美国商务部曾向我国提出反倾销调查，后因价格上升而暂停，如低价竞争，仍有可能继续，因此，过多依赖国际市场，风险很大不同的深加工需要，国外维生素C的衍生物很多，有钠盐、钙盐、棕榈酸酯、硬脂酸酯、硫酸酯、甲醛衍生物、双异丙胺盐等当前，不仅仅应用在食品添加剂、食品营养强化剂、饲料添加剂、保健品，而且用途已扩大到油脂、农业、照相业、冶金等方面1.3存在问题和对策相比较来说，我国的维生素C产品过于单调，虽然近几年来也开发了一些品种，如维胺颗粒制剂(Vc+VB₁+V+VB₆)、维喜铁口服液(Vc+亚铁)、维体康颗粒(Vc+VE),但市场广度不够因此，必须重视医药业外的市场领域国际市场上55%医药用，35%用于食品和饮料，10%用于饲料(3)、努力开拓国内市场目前我国对维生素C原料药的年用量为6000吨左右，相当于人均维生素C年用量5g,发达国家人均60~90g,以美国为例40%的维生素C用在医药领域，而60%用于食品、饮料，保健品及饲料行业等方面国内当前维生素C90%用于医药，用于饮料等还不多1.3存在问题和对策如果我国维生素C消费水平能达到发达国家的水平，以人均年用量30g和13亿人口计算，就可以开辟出一个高达4万吨的大市场(4)、努力研究开发新剂型在国际维生素C原料药市场拥挤不堪的状况下，应在制剂方面寻找突破，应改变我国维生素C生产企业重视原料药生产，轻视制剂的研究开发的现象，目前维生素C制剂的生产水平相对落后，剂型单调，制剂技术不过关，质量不稳定，产品容易发黄变质，影响了产品出口而国际上品种很多，如我国年销售额已近1亿元，其它新剂型维生素C-钠、维生素C-钙等等也十分畅销因此，我国维生素C产业必需重视维生素C制剂的研发工作，除开发注射制剂外，开发口嚼片、婴儿滴剂、糖浆、以及含多种维生