維生素生產(chǎn)工藝

1、第十三章第十三章 維生素發(fā)酵生產(chǎn)工藝維生素發(fā)酵生產(chǎn)工藝 l第一節(jié) 維生素概述l第二節(jié) 維c的生產(chǎn)工藝第一節(jié)第一節(jié) 維生素概述維生素概述 l 維生素是維持人體正常生理功能所必須的一類有機(jī)化合物。它們種類繁多、性質(zhì)各異，基本上可分為水溶性維生素和脂溶性維生素兩類，并具有以下共同特點(diǎn)： (1)維生素或其前體都在天然食物中存在，但是沒有一種天然食物含有人體所需的全部維生素。 (2)它們?cè)隗w內(nèi)不提供熱能，一般也不是機(jī)體的組成成分。 (3)它們參與維持機(jī)體正常生理功能，需要量極少，通常以毫克、有的甚至以微克計(jì)，但是絕對(duì)不可缺少。 (4)它們一般不能在體內(nèi)合成，或合成的量少，不能滿足機(jī)體需要，必須經(jīng)常由食物

2、供給。維生素命名維生素命名l維生素有三種命名系統(tǒng)。l一是按發(fā)現(xiàn)的歷史順序，以英文字母順次命名，如維生素、維生素、維生素、維生素等；l二是按其特有的功能命名，如抗干眼病維生素、抗癩皮病維生素、抗壞血酸等；l三是按其化學(xué)結(jié)構(gòu)命名，如視黃醇、硫胺素、核黃素等。三種命名系統(tǒng)互相通用。維生素的種類維生素的種類l維生素的種類很多，化學(xué)結(jié)構(gòu)差異很大，通常按照其溶解性質(zhì)將其分為脂肪溶性和水溶性兩大類。 脂溶性維生素包括維生素、維生素、維生素、維生素. 水溶性維生素包括族維生素（維生素1 、維生素2、尼克酸、泛酸、維生素6、葉酸、維生素12、生物素、膽堿）和維生素。 脂溶性維生素在機(jī)體內(nèi)的吸收往往與機(jī)體對(duì)脂肪的

3、吸收有關(guān)，且排泄效率不高，攝入過多可在體內(nèi)蓄積，以至產(chǎn)生有害影響，而水溶性維生素排泄率高，一般不在體內(nèi)蓄積，毒性較低，但超過生理需要量過多時(shí)，可能出現(xiàn)維生素和其他營養(yǎng)素代謝不正常等不良作用。l還有一些化合物，如生物類黃酮、?；撬?、肉堿、肌醇、輔酶等，它們的活性類似維生素，稱類維生素。脂溶性維生素與水溶性維生素的不同點(diǎn)脂溶性維生素與水溶性維生素的不同點(diǎn)脂溶性維生素水溶性維生素化學(xué)組成僅含c,h,o除c,h,o 外，有的尚有n, s, co等元素溶解性溶于脂肪及脂溶劑溶于水吸收、排泄隨脂肪經(jīng)淋巴系統(tǒng)吸收，從膽汁少量排泄經(jīng)血液吸收過量時(shí)，很快從尿中排出積存性攝入后，大部分積存在體內(nèi) 一般在體內(nèi)無積存

4、缺乏癥出現(xiàn)時(shí)間緩慢較快毒性大劑量攝入(6-10倍rda)易引起中毒幾無毒性，除非極大量維生素生產(chǎn)工藝研究維生素生產(chǎn)工藝研究l維生素的結(jié)構(gòu)無相似之處，主要有三種生產(chǎn)方式：l微生物發(fā)酵l化學(xué)合成l天然提取維生素生產(chǎn)現(xiàn)狀維生素生產(chǎn)現(xiàn)狀l起源于20世紀(jì)50年代 維生素c的生產(chǎn)l20世紀(jì)80年代 可生產(chǎn)除維生素h外各種維生素l目前，全球最大出口國之一。一、抗壞血酸一、抗壞血酸(維生素維生素c)的生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)工藝l1結(jié)構(gòu) 抗壞血酸即維生素c。它具有酸性和強(qiáng)還原性，為高度水溶性維生素。此性質(zhì)歸因于其內(nèi)酯環(huán)中與碳基共軛的烯醇式結(jié)構(gòu)。天然的抗壞血酸是l-型。其異構(gòu)體d-型抗壞血酸的生物活性大約是l-型的10，

5、常用于非維生素的目的，例如在食品加工中作為抗氧化劑等添加于食品之中。 抗壞血酸易氧化脫氫形成l-脫氫抗壞血酸。因其在體內(nèi)可還原為l-抗壞血酸，故仍有生物活性。其活性約為l-抗壞血酸的80。它是含有內(nèi)脂結(jié)構(gòu)的多元醇類，其特點(diǎn)是具有可解離出h+的烯醇式羥基，因而其水溶液有較強(qiáng)的酸性。 2生理作用生理作用l 抗壞血酸的作用與其激活羥化酶，促進(jìn)組織中膠原的形成密切有關(guān)。膠原中含大量羥脯氨酸與羥賴氨酸。前膠原肽鏈上的脯氫酸與賴氨酸需經(jīng)羥化，必須有抗壞血酸參與。否則，膠原合成受阻。這已由維生素c不足或缺乏時(shí)傷口愈合減慢所證明。由色氨酸合成5-羥色氨酸，其中的羥化作用也需維生素c參與。此外它還參與肉堿和類固

6、醇化合物的合成以及酪氨酸的代謝等?？箟难峥蓞⑴c體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，并且是體內(nèi)一種重抗壞血酸可參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，并且是體內(nèi)一種重要的抗氧化劑。它作為抗氧化劑可以清除自由基，在保要的抗氧化劑。它作為抗氧化劑可以清除自由基，在保護(hù)護(hù)dna、蛋白質(zhì)和膜結(jié)構(gòu)免道損傷方面起著重要作用、蛋白質(zhì)和膜結(jié)構(gòu)免道損傷方面起著重要作用。l此外，抗壞血酸在細(xì)胞內(nèi)作為鐵與鐵蛋白間相互作用的一種電子供體，可使三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵而促進(jìn)鐵的吸收。對(duì)改善缺鐵性貧血有一定的作用。它還可提高機(jī)體的免疫機(jī)能和應(yīng)激能力。至于對(duì)大劑量服用維生素c預(yù)防疾病的觀點(diǎn)頗有爭(zhēng)論。尤其是近年來有不少報(bào)道大劑量服用維生素c對(duì)機(jī)體不利，如每日攝取維生

7、素c 28g可出現(xiàn)惡心、腹部痙攣、腹瀉，鐵吸收過度、紅細(xì)胞破壞及泌尿道結(jié)石等副作用，并可能造成對(duì)大劑量維生素c的依賴性，故不推薦常規(guī)大劑量攝取維生素c。3穩(wěn)定性穩(wěn)定性l 抗壞血酸是最不穩(wěn)定的維生素，影響其穩(wěn)定性的因素很多，包括溫度、ph、氧、酶、金屬離子、紫外線、x射線和射線的輻射，抗壞血酸的初始濃度、糖和鹽的濃度，以及抗壞血酸和脫氫抗壞血酸的比例等。既然影響因素如此之多，要清楚了解其降解途徑和各種反應(yīng)產(chǎn)物很不容易。目前對(duì)上述反應(yīng)機(jī)制的確定，除了測(cè)定被分離產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)之外，則是在ph2、高濃度條件下的模擬體系中進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和物理化學(xué)測(cè)定的結(jié)果。l (2)溫度 如前所述，抗壞血酸在冷凍或冷藏時(shí)，特別

8、是在-7-18范圍內(nèi)有大量損失。但是，通常其穩(wěn)定性隨著溫度的降低而增加。非柑橘類食品的最大損失主要在熱加工期間。除烹調(diào)外加工時(shí)燙漂，瀝濾的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它加工的損失。l(3)食品添加劑 在食品加工時(shí)常常要加人某些食品添加劑。例如在果蔬加工中添加漂白劑亞硫酸鹽，它可降低抗壞血酸的損失。此外，在腌肉時(shí)添加發(fā)色劑亞硝酸鹽則可破壞維生素c的活性生產(chǎn)工藝路線生產(chǎn)工藝路線p 國際上采用萊氏法化學(xué)合成國際上采用萊氏法化學(xué)合成p兩步發(fā)酵工藝兩步發(fā)酵工藝-我國獨(dú)創(chuàng)我國獨(dú)創(chuàng)-主要生產(chǎn)工藝主要生產(chǎn)工藝 利用一種微生物將利用一種微生物將l-山梨糖轉(zhuǎn)化為山梨糖轉(zhuǎn)化為2-酮基酮基-l古龍酸，古龍酸，再經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)維生素

9、再經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)維生素c，稱為兩步發(fā)酵工藝。此，稱為兩步發(fā)酵工藝。此法使產(chǎn)品產(chǎn)量得到大幅度提高法使產(chǎn)品產(chǎn)量得到大幅度提高化學(xué)合成化學(xué)合成第一步發(fā)酵第一步發(fā)酵第二步發(fā)酵第二步發(fā)酵提取后堿轉(zhuǎn)化提取后堿轉(zhuǎn)化微生物兩步發(fā)酵法微生物兩步發(fā)酵法l第一步發(fā)酵第一步發(fā)酵黑醋酸桿菌（或弱氧化醋桿菌）經(jīng)過二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)，種子液質(zhì)量達(dá)到轉(zhuǎn)種液標(biāo)黑醋酸桿菌（或弱氧化醋桿菌）經(jīng)過二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)，種子液質(zhì)量達(dá)到轉(zhuǎn)種液標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將其轉(zhuǎn)移至含有山梨醇、玉米粉、磷酸鹽、碳酸鈣等組分的發(fā)酵培養(yǎng)基中，準(zhǔn)時(shí)，將其轉(zhuǎn)移至含有山梨醇、玉米粉、磷酸鹽、碳酸鈣等組分的發(fā)酵培養(yǎng)基中，在在2834下進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。在發(fā)酵過程中可采用流加山梨醇的方式，其發(fā)酵下進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。在發(fā)酵過程中可采用流加山梨醇的方式，其發(fā)酵收率達(dá)收率達(dá)95，培養(yǎng)基山梨醇濃度達(dá)到，培養(yǎng)基山梨醇濃度達(dá)到25時(shí)也能繼續(xù)發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束，發(fā)酵液時(shí)也能繼續(xù)發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束，發(fā)酵液經(jīng)低溫滅菌，得到無菌的含有的發(fā)酵液，作為第二步發(fā)酵的原料。經(jīng)低溫滅菌，得到無菌的含有的發(fā)酵液，作為第二步發(fā)酵的原料。l 第二步發(fā)酵第二步發(fā)酵 醋酸桿菌桿菌和芽孢桿菌搭配使用，經(jīng)過二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)，種子液達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，醋酸桿菌桿菌和芽孢桿菌搭配使用，經(jīng)過二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)，種子液達(dá)到