生物制藥(工藝)學(xué)課件：13.7維生素及輔酶類藥物

1、13.7 維生素及輔酶類藥物維生素及輔酶一、維生素的基本概念 維生素是生物體內(nèi)一類量微、化學(xué)結(jié)構(gòu)各異，具有特殊功能的小分子有機(jī)化合物，它們大多需從外界攝取。維生素特點(diǎn)：（ 1）維生素是天然食物中的一種成分，而是一種活性物質(zhì)，對(duì)機(jī)體代謝起調(diào)節(jié)和整合作用。（2）維生素需求量很小 。（毫克級(jí)）（3）由于大多數(shù)維生素在體內(nèi)不能合成，要從外界攝取。（4）絕大多數(shù)維生素是通過(guò)輔酶或輔基的形式參與體內(nèi)酶促反應(yīng)體系，在代謝中起調(diào)節(jié)作用，少數(shù)維生素還具有一些特殊的生理功能。 （5）人體內(nèi)維生素缺乏時(shí)，會(huì)發(fā)生“維生素缺乏癥”。人體每日需要量是一定的，使用不當(dāng)，反而會(huì)導(dǎo)致疾病。維生素可分為脂溶性和水溶性兩大類。脂溶

2、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等二、維生素與輔酶、輔基的關(guān)系 大部分維生素本身就是輔酶、輔基，或者是輔酶、輔基的組成部分，在機(jī)體的代謝中起著十分重要的作用。 維生素及輔酶類藥物的一般生產(chǎn)方法 維生素及輔酶類藥物在工業(yè)上大多數(shù)是通過(guò)化學(xué)合成法獲得的，近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的微生物發(fā)酵法代表著維生素生產(chǎn)的今后發(fā)展方向。從生物材料中直接提取的不多。（1）化學(xué)合成法 近代的化學(xué)合成，常與酶促合成、酶拆分等結(jié)合在一起，以改進(jìn)工藝條件，提高收率和經(jīng)濟(jì)效益。（2）發(fā)酵法 （3）生物提取法重要維生素及輔酶類藥物一、維生素及輔酶類藥物的

3、概述 生物化學(xué)的發(fā)展證明了維生素缺乏的臨床表現(xiàn)是由于多種代謝功能的失調(diào)，大多數(shù)維生素是許多生化反應(yīng)過(guò)程中酶的輔酶和輔基；有的維生素則在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榧に亍?二、重要的維生素及輔酶類藥物（一）維生素Bl（vitamin B1）1、組成（結(jié)構(gòu)）、性質(zhì)維生素B1又稱硫胺素（Thiamine）。臨床上使用的維生素B1是人工合成的硫胺素鹽酸鹽。維生素B1具有維持正常糖代謝及神經(jīng)傳導(dǎo)的功能，在臨床上主要用于治療腳氣病。硫胺素焦磷酸（脫羧輔酶）縮寫(xiě)TPP或ThPP 羥乙基2、生產(chǎn)工藝（1）合成生產(chǎn)（見(jiàn)書(shū)）（2）生物合成 根據(jù)專利報(bào)道，適宜為此目的來(lái)生產(chǎn)可采用的發(fā)酵的微生物為酵母屬（Saccharo myees）

4、S.Cerisiae Honsen DRM 159與S.Uvarum Beijerin ck（Syn . Sacch.carishergnsis Hansen）DBM 189等菌。培養(yǎng)基 碳源：葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖等， 或該類糖的糖蜜，麥芽膏（malt extract），水果漿、淀粉糖漿和纖維素水解液等。氮源：液氨或銨鹽（硫酸銨，磷酸銨）等。無(wú)機(jī)鹽：磷酸鉀、硫酸鎂、硫酸鐵和氯化鐵或氯化鈉 等無(wú)機(jī)化合物存在。生物素（biotin）：即維生素H和泛酸等可作為它們 的有機(jī)生長(zhǎng)因子 （麥芽膏、酵母膏或玉米漿等天然培養(yǎng)基則其中已含有這類生長(zhǎng)因子。） 過(guò)濾 硝酸銀沉淀 發(fā)酵液 過(guò)濾 液 離子交換柱

5、解吸液 鹽酸分解 成品 （二）維生素B2（vitamin B2）1、組成（結(jié)構(gòu)）、性質(zhì) 維生素B2又稱核黃素（Riboflavin），是兩性化合物，極微溶于水，幾乎不溶于乙醇和氯仿，不溶于丙酮、乙醚。在中性與酸性溶液中穩(wěn)定，但在堿性溶液中易分解。 異咯嗪部分戊糖基維生素B2是構(gòu)成黃素腺嘌呤單核核苷酸FMN和黃素腺嘌呤二核苷酸FAD重要成分。是氧化還原酶的電子受體。過(guò)量無(wú)害，量少引起口角炎和皮炎等。維生素B2大量存在于青菜、黃豆、動(dòng)物肝臟、腎、心、乳中，但含量都低，不宜用提取法生產(chǎn)。2、生產(chǎn)工藝（1）菌種菌種很多，主要是棉病囊霉和阿氏假囊酵母（2）維生素B2的發(fā)酵：培養(yǎng)基的配制 米糠油4%，玉米

6、漿1.5%，骨膠1.8，魚(yú)粉1.5，KH2PO4 0.1， NaC1 0.2， CaC12 0.1， （NH4）2SO4 0.02%。維生素B2發(fā)酵35-40h保存菌種用的培養(yǎng)基：葡萄糖2%、蛋白胨0.1%、麥芽浸膏5%、瓊脂2%、滅菌后用氫氧化鈉溶液調(diào)PH至6.5（3）維生素B2的提取與結(jié)晶：用稀鹽酸水解，加黃血鹽和硫酸鋅，除去蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，加3-羥基-2-苯甲酸鈉與核黃酸形成復(fù)鹽進(jìn)行分離精制。一般提取工藝流程如下：（三）維生素C（vitamin c） 維生素C又名抗壞血酸（Ascorbic acid）是細(xì)胞氧化-還原反應(yīng)中的催化劑，它釋放兩個(gè)氫原子后變成氧化型維生素C，有供氫體存在時(shí)，脫氫

7、抗壞血酸可以接受兩個(gè)氫原子變成抗壞血酸，參與機(jī)體新陳代謝，增加機(jī)體對(duì)感染的抵抗力。臨床上用于壞血病、和嚴(yán)重肝染性疾病的治療，并促進(jìn)創(chuàng)傷、骨折、傷口的愈合。1、組成（結(jié)構(gòu)）與性質(zhì) 脫氫 雙鍵 維生素C為白色粉末，無(wú)臭、味酸、熔點(diǎn)190192，易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，氯仿及石油醚等。它是一種還原劑，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(shí)，分解更快，但干燥結(jié)晶較穩(wěn)定。具有右旋光性。2、生產(chǎn)工藝 （1）工藝路線；兩步法第一步：發(fā)酵山梨醇制備山梨糖菌種：醋酸桿菌發(fā)酵條件：溫度26-30度，PH4.4-6.8；通氣量1.8L/min;0.5%酵母膏作為營(yíng)養(yǎng)源時(shí)，山梨醇濃度為19

8、.8%；氮源必需為有機(jī)氮；用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂去除原料中的金屬離子，因其影響轉(zhuǎn)化。30度時(shí)培養(yǎng)33小時(shí)，收率97.6%。第二步發(fā)酵山梨糖制備2-酮基-L-古洛糖酸菌種：假單胞桿菌、葡萄糖桿菌屬、醋酸桿菌屬，單獨(dú)培養(yǎng)時(shí)，一般收率較低，混合培養(yǎng)時(shí)收率較高。（四）葉酸（Folic acid）（合成生產(chǎn)）在體內(nèi)被還原為四氫葉酸（縮寫(xiě)THFA或THF），是一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶的輔酶。 雙鍵解 N5 一碳單位 供給（五）維生素B6（vitamin B6）（合成生產(chǎn)）1、組成（結(jié)構(gòu)），性質(zhì) 三種維生素都是白色結(jié)晶，吡多醇易溶于水和乙醇，微溶于脂肪溶劑，對(duì)光敏感，對(duì)熱穩(wěn)定，但吡多醛和吡多胺在高溫時(shí)迅速破壞。這三種形式都

9、存在于自然界的食物中，但在體內(nèi)則以吡多醛和吡哆胺形成存在，它們是轉(zhuǎn)氨酶和脫羧酶的輔酶。 化學(xué)合成生產(chǎn)（六）維生素B12（Cyahocobalamin）（發(fā)酵生產(chǎn)）1、組成（結(jié)構(gòu)）、性質(zhì)（轉(zhuǎn)位酶）（七）維生素A和維生素A原（ -胡蘿卜素 ）1、合成生產(chǎn)維生素A2、發(fā)酵法生產(chǎn) ：菌絲體內(nèi)，取其菌絲真空干燥 （八）維生素D21、組成（結(jié)構(gòu)）、性質(zhì) 維生素D種類很多，均系類固醇衍生物 。溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，不溶于水 ，性質(zhì)穩(wěn)定 。 其主要生化作用是維持鈣、無(wú)機(jī)磷濃度，促進(jìn)成骨作用。 2、生產(chǎn)工藝 （1）工藝路線：（九）維生素K1、組成（結(jié)構(gòu)）、性質(zhì) 維生素K是一類2甲基1，4萘醌的衍生物。其中以天然的

10、維生素K2和K1以及人工合成的K3和K4較為常見(jiàn)。維生素K1呈黃色晶體。K3是與亞硫酸氫鈉的化合物，為白色晶體，易吸潮，溶于乙醇，幾乎不溶于苯和醚。維生素K4是與二分子乙酸縮合的二乙酰甲萘醌。 化學(xué)合成法生產(chǎn)（十）維生素E1、組成（結(jié)構(gòu)），性質(zhì) 維生素E又稱生育酚，多存在于植物組織中，如麥胚油，豆類等含量十分豐富。 由于環(huán)上的甲基位置和數(shù)目不同，有、生育酚等，天然的生育酚都是D型。維生素E為油狀物，在無(wú)氧條件下，對(duì)熱穩(wěn)定。易溶于有機(jī)溶劑，不溶于水。維生素E對(duì)氧敏感，所以常用來(lái)保護(hù)比它不易氧化的物質(zhì)免受氧化，因而具有抗氧化劑的作用。臨床上用于治療習(xí)慣性流產(chǎn)和女性不育癥。是優(yōu)良的抗氧劑和抗衰老劑。（十一）輔酶I（脫氫酶的輔酶）CoI是具有較強(qiáng)吸濕性的白色粉末，易溶于水或生理鹽水，不溶于丙酮等有機(jī)溶劑，為兩性分子，等電點(diǎn)pH3，在干燥狀態(tài)和低溫下穩(wěn)定。 在生物氧化過(guò)程中作為氫的受體或供體，起傳遞氫的作用，可加強(qiáng)體內(nèi)物質(zhì)的氧化并供給能量。為兩性分子，等電點(diǎn)pH3 。 廣泛存在于動(dòng)植物中，如酵母、谷類、豆類、動(dòng)物的肝臟、肉類等。 （十二）輔酶Q 1、組成（結(jié)構(gòu)）、性質(zhì) 自然界存在的輔酶Q（CoQ），不同生物來(lái)源的CoQ側(cè)鏈的n值為610，人體輔酶Q的n10，即為CoQ10，不同一般。 輔