維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝

組員：劉娜劉祥玲劉園園羅標馬子祥茆昌霆孟祥升潘雙斌錢紅亞強玉根維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝4發(fā)酵法比較3維生素C的工藝流程21維生素C簡介維生素C的市場應用前景CONTENTS目錄錄一．課堂回顧二．課外鏈接維生素C簡介

課堂回顧自我介紹我叫維生素C（VitaminC),又稱L-抗壞血酸，化學名稱為3-氧代-L-古龍?zhí)撬徇秽珒?nèi)酯（3-oxo-L-gulofuranolactone)。結(jié)構:

維生素C分子中有2個手性碳原子，存在4種旋光異構體，但只有L-(+)型活性最高，其他3種臨床效果很低或無活性。維生素C的物理性質(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，分解更快，但干燥結(jié)晶較穩(wěn)定。化學性質(zhì):①易溶于水和甲醇，呈酸性，有旋光性。②維生素C無游離羧基，呈內(nèi)酯環(huán)狀，是一種強還原劑，易受光、熱、氧化等破壞。③內(nèi)酯環(huán)水解后，發(fā)生脫羧反應成糠醛，聚合后變色。儲存：干燥結(jié)晶狀態(tài)較穩(wěn)定，避光、避熱、干燥容器種保存。

維生素C簡介

孟祥升維生素C可以是氧化型，又可以是還原型存在于體內(nèi)，所以可作為供氫體，又可作為受氫體，在體內(nèi)氧化還原過程中發(fā)揮重要作用。⑴促進抗體形成。⑵促進鐵的吸收。⑶促進四氫葉酸形成。⑷維持巰基酶的活性。課外連接

羥化反應.doc

還原作用.doc其他功能.doc易缺乏人群.doc羥化反應是體內(nèi)許多重要物質(zhì)合成或分解的必要步驟，在羥化過程中⑴促進膠原合成。維生素C缺乏時，膠原合成障礙，從而導致壞血病。

⑵促進神經(jīng)遞質(zhì)（5-羥色胺及去甲腎上腺素）合成。

⑶促進類固醇羥化。高膽固醇患者，應補給足量的維生素C。

⑷促進有機物或毒物羥化解毒。維生素C能提升混合功能氧化酶的活性，增強藥物或毒物的解毒（羥化）過程。維生素C可以是氧氧化型，，又可以以是還原原型存在在于體內(nèi)內(nèi)，所以以可作為為供氫體體，又可可作為受受氫體，，在體內(nèi)內(nèi)氧化還還原過程程中發(fā)揮揮重要作作用。⑴促進抗體形成。。⑵促進鐵鐵的吸吸收。。⑶促進四四氫葉葉酸形形成。。⑷維持巰巰基酶酶的活活性。。⑴解毒。。⑵預防癌癌癥。。⑶清除自由基基。特殊人人群，，如孕孕婦，，乳母母，嬰嬰幼兒兒，老老年人人。從從事特特殊作作業(yè)人人群，，如重重體力力勞動動、部部隊人人員、、運動動員、、航空空航天天、潛潛水航航海、、接觸觸有毒毒物、、放射射物工工作、、礦工工等。。（1）食物物缺乏乏新鮮鮮果蔬蔬，偏偏食挑挑食者者。（2）慢性性疾病病，嚴嚴重外外傷患患者。。（3）消化化功能能紊亂亂，長長期腹腹瀉者者。（4）生活活不規(guī)規(guī)律，，或壓壓力過過大，，抽煙煙酗酒酒等。。期服服用某某些特特定藥藥物、、如雌雌激素素、腎腎上腺腺皮質(zhì)質(zhì)激素素、四四環(huán)素素、降鈣素素、阿司匹匹林、礦物物油等等人群群。維生素素C的市場場應用用前景景1.在食品品中應應用廣廣泛維生素素富含含抗氧氧化作作用和和含自自由基基消除除劑，，可以以抑制制和制制止致致病因因子。。因此此，維維C大量添添加在在各種種食品品和飲飲料中中，用量很很大。。如用用于食食品保保鮮，，人體體營養(yǎng)養(yǎng)劑，，果凍凍，果果醬等等的維維生素素強化化劑及及油脂脂的抗抗氧化化等。。在國國內(nèi)應應用也也很大大。2.化妝品品行業(yè)業(yè)護膚：：抗氧氧化劑劑，防防止氧氧化損損傷，，皮膚膚美白白等。。香皂：：防止止汗液液臭化化，除除臭，，美白白。牙膏：：抗炎炎，防防止牙牙齦出出血。。3.其他領領域的的用量量不斷斷擴大大作為添添加劑劑加到到飼料料中，，占總總消耗耗量的的10%，隨著著添加加劑比比例的的不斷斷增加加，維維C的用量量還有有很大大的提提升空空間。。4.臨床中的應應用對缺血—再灌注心肌肌保護作用用改善心血管管功能抗癌和防癌癌的作用對腸黏膜屏屏障保護治療消化性性潰瘍等隨著維C用途的不斷斷增多，維維C的用量越來來越大，維維C市場具有廣廣闊的前景景，我國目目前的市場場還有很大大的提升空空間維生素C的的生產(chǎn)工藝藝生產(chǎn)方法（1）化學合成成法煙酸、煙酰酰胺、葉酸酸、維生素素B1、B6、D、E、K等。（2）發(fā)酵法法B12、B2，維生素素C和生物素素，維生生素原等等。（3）生物提提取法從豬心中中提取輔輔酶Q10，從槐花花米中提提取蘆丁丁，從提提取鏈霉霉素后的的廢液中中提取B12等。生產(chǎn)工藝藝.1.萊氏法化化學合成成工藝3.兩步步發(fā)酵工工藝萊氏法是最早早生產(chǎn)維生素素C的方法,其以葡萄糖為為原料,先經(jīng)黑醋菌發(fā)發(fā)酵生成L-山梨糖,再經(jīng)丙酮化及及NaClO氧化、水解得得到2-酮-L古龍酸鈉,然后進行化學學合成得到維維生素C。萊氏法生產(chǎn)維維生素C萊氏合成法的的工藝原理和和過程1.D-山梨醇的制備備2.L-山梨糖的制備備2,3,4,6-雙酮基-L-山梨糖（雙丙丙酮糖）的制制備2,3,4,6-雙酮基-L-古龍酸（雙丙丙酮古龍酸））的制備粗品維生素C的制備粗品維生素C的精制１、D-山梨醇的制備備（1）工藝過程在70-75℃℃下加水溶解葡葡萄糖，50%溶液氫氣純度≥99.3%、壓強<0.04MPa時，將糖液沖沖入釜內(nèi)加入活性鎳催催化劑加堿液調(diào)pH8.2-8.4，通蒸汽，并并攪拌溫度升至120-135℃時關閉蒸汽控制溫度在150-155℃，壓強3.8-4.0MPa反應至不吸收收氫氣為反應應終點0.2-0.3MPa壓強下壓料至至沉淀缸、過過濾、樹脂交交換處理收率95%（2）影響因素1.pH值葡萄糖水pH8.0-8.5偏高或偏低會會使甘露醇（（副產(chǎn)物）含含量增加2.設備材質(zhì)山梨醇能溶解解多種金屬避免使用鐵、、鋁或銅制設設備，而用不不銹鋼3.副產(chǎn)物影響甘露醇影響產(chǎn)產(chǎn)物比旋度殘?zhí)呛坑绊戫懏a(chǎn)物比旋度度——氫化反應的終終點指標4.注意事項及三三廢處理車間進行還原原反應時氫氣氣自制，故配配有氫氣柜。。應杜絕火源源，以免氫氣氣發(fā)生爆炸廢鎳催化劑可可壓制成塊，，冶煉回收再生廢液中的的鎳經(jīng)沉淀后后可回收廢酸、廢堿經(jīng)經(jīng)中和后放入入下水道2.L-山梨糖的制備備（1）工藝過程菌種部分斜面培養(yǎng)基中中菌種活化傳傳代24h后，產(chǎn)糖量達達到100mg/mL在30℃培養(yǎng)48h，鏡檢菌體正正常、無雜菌菌放0-5℃冰箱保存?zhèn)溆糜茫?）發(fā)酵部分投料。D-山梨醇濃度為為16%-20%培養(yǎng)基控制pH5.4-5.6，120℃滅菌0.5h在發(fā)酵罐中培培養(yǎng)（溫度30-32℃℃；壓力0.03-0.05MPa）一級種子罐發(fā)發(fā)酵率40%以上，二級種種子罐發(fā)酵率率50%以上當發(fā)酵率在95%以上時，溫度度略高（31-33℃℃）；pH7.2左右，即為發(fā)發(fā)酵終點控制真空度在在0.05MPa以上，溫度60℃以下，減壓濃濃縮結(jié)晶即得得L-山梨糖（3）注意事項盡量減少染菌菌途徑3.2,3,4,6-雙酮基-L-山梨糖的制備備1.工藝過程配料比：L-山梨糖：丙酮酮：發(fā)煙硫酸酸：氫氧化鈉鈉=1:9:0.4:0.65℃下壓入丙酮、、發(fā)煙硫酸，，加入山梨糖糖15-20℃℃下溶糖6h降溫至-8℃，保持6-7h得酮化液<25℃，加入18%-22%的氫氧化鈉溶溶液，中和至至pH8.0-8.5上層清液常壓壓蒸餾至100℃，減壓蒸餾至至90苯提取蒸餾后后剩余溶液，，減壓蒸餾得得雙丙酮糖（3)注意事項雙酮糖在酸性性中不穩(wěn)定，，堿性中較溫溫定。因此中中和時，必須須保持堿性和和低溫條件加料的先后順順序，先加入入丙酮古龍酸酸與鹽酸，易易于結(jié)塊，造造成攪拌困難難4.2,3,4,6-雙酮基-L-古龍酸（雙丙丙酮古龍酸））的制備4.次氯酸鈉的制制造——新鮮配制14.5%-15.5%的氫氧化鈉溶溶液通入液氯氯雙丙酮酸的氧氧化配料比：雙丙丙酮糖：次氯氯酸鈉：硫酸酸鎳=1：10：0.04投料，40℃保溫攪拌30min靜止片刻，抽抽濾濾液冷至0-5℃，用鹽酸中和和（pH7、3、1.5）過濾、水洗、、過濾。得結(jié)結(jié)晶.5.粗品維生素C的制備（1）工藝過程配料比：雙丙丙酮古龍酸（（折純）：精精制鹽酸（38%）：乙醇=1.0：0.27：0.31步驟加部分雙丙酮酮古龍酸，攪攪拌加鹽酸，，再加余下的的古龍酸蒸汽加溫，升升至37℃左右關蒸汽自然升溫至52-54℃℃，保溫5-7h50-52℃℃保溫20h，然后通水降降溫1h加適量乙醇，，冷卻至-2℃放料，甩濾0.5h乙醇洗滌，甩甩濾3-3.5h干燥得粗品維維生素C6、粗品維生素素C配料比：粗維維生素C(折純)：蒸餾水：活活性炭：乙醇醇=1：1.1:0.06:0.6：的精制步驟粗品（85%）真空干燥（（50-55℃℃，20-30min）除去揮發(fā)性雜雜質(zhì)（鹽酸、、丙酮）投入熱水（68-70℃℃）中溶解加入活性炭攪攪拌5-10min保溫壓濾結(jié)晶罐中降溫溫至45-50℃℃加入晶種，緩緩慢冷卻至-2℃，結(jié)晶晶體離心甩濾濾，冰乙醇洗洗滌甩濾，低溫干干燥（43-45℃℃，1.5h）得精制維生素素C萊氏法合成工工藝流程[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-古龍酸兩步發(fā)酵工藝藝兩步發(fā)酵工藝藝D-山梨醇的的化學合成50%葡萄糖糖溶液在75℃加入活性性炭用石灰乳液調(diào)調(diào)節(jié)pH8.4，加鎳催催化劑，通氫氫氣壓力3.43MPa，反反應溫度140℃.反應結(jié)束后，，靜置沉降出出去催化劑，，反應液經(jīng)離離子交換樹脂脂、活性炭處處理后，減壓壓濃縮，得到到含量60-70%的D-山梨醇，，無色透明或或微黃色透明明粘稠液體，，收率約97%。2）2-酮-L-古龍酸的微微生物發(fā)酵菌種菌種活化、分分離、混合培培養(yǎng)移入三角瓶種種液培養(yǎng)基，，29-33℃℃振蕩培養(yǎng)24h產(chǎn)酸量在6-9mg/mL，pH降至7以下，鏡檢正正常無雜菌發(fā)酵部分一級種種子罐罐加料料：控控溫29-30℃℃，壓強強0.05MPa，pH6.7-7.0二級種種子罐罐培養(yǎng)養(yǎng)：發(fā)發(fā)酵終終點：：溫度度31-33℃，pH7.2，殘?zhí)翘橇?lt;0.8mg/mL提取部部分一次交交換：：鹽酸酸酸化化，調(diào)調(diào)菌體體蛋白白等電電點，，沉降降4h以上上清液液以2-3m3/h的流速速壓入入陽離離子交交換柱柱當流出出液pH為3.5時，收收集交交換液液，控控制pH交換完完，純純水沖沖柱加熱過過濾合并流流出液液和洗洗液調(diào)pH至蛋白白等電電點加熱至至70℃℃，加0.3%活性炭炭升溫至至90-95℃，保溫溫10-15min，使蛋蛋白凝凝結(jié)停止攪攪拌，，快速速冷卻卻，高高速離離心加熱過過濾合并流流出液液和洗洗液，，調(diào)pH至蛋白白等電電點加熱至至70℃℃，加0.3%活性炭炭升溫至至90-95℃，保溫溫10-15min，使蛋蛋白凝凝結(jié)停止攪攪拌，，快速速冷卻卻，高高速離離心二次交交換上清液液打入入二次次交換換柱洗脫，，至流流出液液pH=1.5時，收收集交交換液液控制pH1.5-1.7之間交換完完畢，，洗柱柱減壓濃濃縮二次交交換液液進行行一級級濃縮縮，控控制真真空度度、內(nèi)內(nèi)溫，，至濃濃縮液液的相相對密密度達達1.2出料同樣條條件二二次濃濃縮，，至盡盡量干干加少量量乙醇醇，冷冷卻結(jié)結(jié)晶甩濾，，冰乙乙醇洗洗滌得2-酮基-L-古龍酸酸反應條條件及及影響響因素素反應條條件及及影響響因素素山梨糖糖初濃濃度過過高，，將抑抑制菌菌體生生長，，使發(fā)發(fā)酵收收率降降低從生產(chǎn)產(chǎn)角度度考慮慮，保保證盡盡可能能高的的酸度度，需需山梨梨糖初初濃度度越高高越好好產(chǎn)酸酸前前期期應應處處于于高高溶溶氧氧濃濃度度控制制pH6.7-7.9采用用滴滴加加或或待待菌菌體體生生長長正正常常后后一一次次性性補補加加的的方方法法，，來來提提高高產(chǎn)產(chǎn)物物的的濃濃度度注意意事事項項及及““三三廢廢””處處理理調(diào)好好等等電電點點是是凝凝聚聚菌菌體體蛋蛋白白的的重重要要因因素素濃縮縮時時，，溫溫度度控控制制在在45℃℃左右右較較好好，，以以防防止止跑跑料料和和炭炭化化樹脂脂再再生生直直接接影影響響2-酮基基-L-古龍龍酸酸的的提提取取，，其其標標準準為為進進出出酸酸差差在在1%以下下，，無無Cl-三廢廢處處理理：：母母液液回回收收、、濃濃縮縮、、結(jié)結(jié)晶晶甩甩濾濾，，提提高高收收率率廢鹽鹽酸酸回回收收后后可可再再用用于于第第一一次次交交換換1.酸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化（1））反反應應原原理理：：（2））.工藝藝過過程程：：配配料料比比：：2-酮基基-L-古龍龍酸酸：：38%鹽酸酸：：丙丙酮酮=1:0.4:0.3先將將丙丙酮酮和和一一半半古古龍龍酸酸加加入入轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化罐罐，，攪攪拌拌再加加入入鹽鹽酸酸和和余余下下的的古古龍龍酸酸蒸汽汽加加熱熱，，升升溫溫至至30-38℃℃關閉閉蒸蒸汽汽，，自自然然升升溫溫至至52-54℃℃，保保溫溫5h達到到反反應應高高潮潮，，保保持持溫溫度度50-52℃℃，至至總總反反應應時時間間20h冷卻卻過過濾濾、、冷冷乙乙醇醇洗洗滌滌得維維生生素素C粗品品反應應條條件件及及影影響響因因素素若鹽酸濃濃度偏低低，則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化不完完全，收收率低若鹽酸濃濃度偏高高，則分分解成許許多雜質(zhì)質(zhì)，使反反應物顏顏色較深深酸性條件件下，產(chǎn)產(chǎn)物容易易分解為為糠醛，，進一步步聚合成成水和醇醇不溶的的糠醛樹樹脂，加加入丙酮酮可以溶溶解糠醛醛，降低低其活性性而阻止止其聚合合=1:0.4:0.3（三）粗粗維生素素C的制備工藝過程程酯化：加加入甲醇醇、濃硫硫酸和干干燥的古古龍酸，，攪拌加加熱，升升溫至66-68℃，反應4h左右即為為酯化終終點，冷冷卻，加加入碳酸酸氫鈉。。升溫至至66℃左右，回回流10h后，即為為轉(zhuǎn)化終終點，冷卻至0℃，離心分分離，得得維生素素C鈉鹽。酸化：將將維C鈉鹽和一一母干品品、甲醇醇加入罐罐中，攪攪拌硫酸酸調(diào)反應應液pH為2.2-2.4，在40℃左右保溫溫1.5h，冷卻，，離心分分離，棄棄去硫酸酸鈉，加加少量活活性炭，，冷卻壓壓濾，真真空減壓壓濃縮，，蒸出甲甲醇。濃濃縮液冷冷卻結(jié)晶晶，離心心分離。。堿轉(zhuǎn)化四、維生生素C的精制工藝原理理：L-抗壞血酸酸易遭破破壞，如如：溫度度，空氣氣，ＰＨＨ等等易氧化，，易分解解工藝過程程：配料料比：粗粗維生素素C：蒸餾水水：活性性炭：晶晶種=1：1.1：0.58：0.00023步驟：粗粗維生素素C真空干燥燥加蒸餾水水攪拌溶溶解加活性炭炭，攪拌拌5-10min，壓濾濾液加入入結(jié)晶罐罐，再加加入50L