維生素C生產(chǎn)工藝ppt課件

1、維維 生生 素素 概概 述述維生素維生素C C消費工藝消費工藝概概 述述 u 根本概念根本概念 u 維生素是生物體內(nèi)一類量微、化學構(gòu)造各異，具有特殊功能的小維生素是生物體內(nèi)一類量微、化學構(gòu)造各異，具有特殊功能的小分子有機化合物，它們大多需從外界攝取。維生素有以下特點：分子有機化合物，它們大多需從外界攝取。維生素有以下特點：u 1維生素是天然食物中的一種成分，是一種活性物質(zhì)，對機體代維生素是天然食物中的一種成分，是一種活性物質(zhì)，對機體代謝起調(diào)理和整協(xié)作用。謝起調(diào)理和整協(xié)作用。u 2維生素需求量很小。維生素需求量很小。u 3大多數(shù)維生素在體內(nèi)不能合成，要從外界攝取。大多數(shù)維生素在體內(nèi)不能合成，要從

2、外界攝取。u 4絕大多數(shù)維生素是經(jīng)過輔酶或輔基的的方式參與體內(nèi)酶促反響絕大多數(shù)維生素是經(jīng)過輔酶或輔基的的方式參與體內(nèi)酶促反響體系。體系。u 5人體內(nèi)維生素缺乏時，會發(fā)生一類特殊的疾病，稱人體內(nèi)維生素缺乏時，會發(fā)生一類特殊的疾病，稱“維生素缺維生素缺乏癥。維生素并不是補品，人體每日需求量是一定的，多攝入并不乏癥。維生素并不是補品，人體每日需求量是一定的，多攝入并不一定好，運用不當，反而會導致疾病。一定好，運用不當，反而會導致疾病。 維生素分為脂溶性和水溶性兩大類。 脂溶性：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。 概概

3、 述述 u 維生素與輔酶、輔基的關(guān)系維生素與輔酶、輔基的關(guān)系 u 長期以來，人們就認識到食物中缺乏某種維長期以來，人們就認識到食物中缺乏某種維生素，會導致某種疾病，維生素在機體的代謝中生素，會導致某種疾病，維生素在機體的代謝中起著非常重要的作用，后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大部分維生起著非常重要的作用，后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大部分維生素或者其本身就是輔酶、輔基，或者是輔酶、輔素或者其本身就是輔酶、輔基，或者是輔酶、輔基的組成部分。例如維生素基的組成部分。例如維生素B1B1硫胺素，它在硫胺素，它在體內(nèi)的輔酶方式是硫胺素焦磷酸體內(nèi)的輔酶方式是硫胺素焦磷酸TPPTPP，是，是酮酸氧化脫羧酶的輔酶，又如泛酸，其輔酶酮酸氧化脫羧

4、酶的輔酶，又如泛酸，其輔酶方式是方式是COACOA，是轉(zhuǎn)乙酰基酶的輔酶。，是轉(zhuǎn)乙?；傅妮o酶。 概概 述述 u 消費方法 u1化學合成法u 煙酸、煙酰胺、葉酸、維生素B1、B6、D、E、K等。u2發(fā)酵法u B12、B2，維生素C和生物素，維生素原等。u3生物提取法u 從豬心中提取輔酶Q10，從槐花米中提取蘆丁，從提取鏈霉素后的廢液中提取B12等。 概概 述述 維生素維生素C C消費工藝消費工藝u 維生素維生素C C u 又名抗壞血酸又名抗壞血酸Ascorbic acidAscorbic acid是細是細胞氧化胞氧化- -復原反響中的催化劑，它釋放兩個氫原復原反響中的催化劑，它釋放兩個氫原子后變

5、成氧化型維生素子后變成氧化型維生素C C，有供氫體存在時，脫，有供氫體存在時，脫氫抗壞血酸可以接受兩個氫原子變成抗壞血酸，氫抗壞血酸可以接受兩個氫原子變成抗壞血酸，參與機體新陳代謝，添加機體對感染的抵抗力。參與機體新陳代謝，添加機體對感染的抵抗力。用于防止壞血酸和抵抗傳染性疾病，促進創(chuàng)傷用于防止壞血酸和抵抗傳染性疾病，促進創(chuàng)傷和骨折愈合，以及用作輔助藥物治療。和骨折愈合，以及用作輔助藥物治療。 維生素維生素C消費工藝消費工藝 1、化學構(gòu)造和性質(zhì) 維生素C(多羥基不飽和內(nèi)酯衍生物)分子中有兩個手性碳原子，故有4種光學異構(gòu)體，其中L+抗壞血酸效果最好，其他三種臨床效果很低或無效。OCCCCCH2C

6、OHHOHHOHOOHOCCCCCH2COHHOHHOHOOHOCCCCCH2COHHOHHOHOOHOCCCCCH2COHHOHHOOHOHL-抗壞血酸D-抗壞血酸L-異 抗壞血酸D-異抗壞血酸 1、化學構(gòu)造和性質(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。它是一種復原劑，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，但枯燥結(jié)晶較穩(wěn)定。 維生素維生素C消費工藝消費工藝維生素維生素C消費工藝消費工藝2 2、萊氏法、萊氏法化學合成工藝化學合成工藝(CH3)2COCH2OHCCCCCHOHOHOHHOHHHOHCH2OHCCC

7、CCH2OHHHOH3CH3CCH3CH3OH2CH2OHCCCCCH2OHHOHOHHOHHHOHO2COOHCCCCCH2OHHOHHOHOHOHH2SO4KMnO4NaOHO2OCCCCCH2CHOOHHHOHOOHCH2OHCCCCCH2OHHOHHOHOHOHCOOHCCCCCH2OHHHOH3CH3CCH3CH3O內(nèi)酯化烯醇化D-葡萄糖D-山梨醇L-山梨醇雙丙酮-L-山梨糖雙丙酮-L-古龍酸2-酮基-L-古龍酸維生素-CH2O1 1工藝道路工藝道路轉(zhuǎn)化 酸化 HCl 氧 化 N a O H , O 2 , KMnO4 酮化 H2SO4丙酮加氫 H2D-葡萄糖D-山梨醇雙丙酮-L-山

8、梨糖維生素CL-山梨糖酶菌氧化 O2雙丙酮-L-古龍酸2-酮-L-古龍酸維生素維生素C消費工藝消費工藝2工藝過程工藝過程 山梨醇發(fā)酵菌種山梨醇發(fā)酵菌種 醋酸菌屬可使山梨醇氧化成醋酸菌屬可使山梨醇氧化成山梨糖，普通用山梨糖，普通用A. Suboxyclans和和A. Melangenum。 發(fā)酵條件發(fā)酵條件 溫度為溫度為26-30，最適，最適pH為為4.4-6.8。pH4.0以下菌的活性受影響。以下菌的活性受影響。 用用0.5%酵母浸膏為主要營養(yǎng)源，山梨醇濃酵母浸膏為主要營養(yǎng)源，山梨醇濃度為度為19.8%，通氣量，通氣量1800ml/min，30培育培育33h，山梨糖收率可達山梨糖收率可達97.

9、6%。 氮源：無機氮源不能利用，運用有機氮源。氮源：無機氮源不能利用，運用有機氮源。 金屬離子的影響：金屬離子的影響：Ni2+、Cu2+能阻止菌的發(fā)育，能阻止菌的發(fā)育，鐵能妨礙發(fā)酵，為了使發(fā)酵順利進展，需用陽離鐵能妨礙發(fā)酵，為了使發(fā)酵順利進展，需用陽離子交換樹脂將山梨醇中的金屬離子去掉。子交換樹脂將山梨醇中的金屬離子去掉。 整個合成過程中必需堅持第4位碳原子的構(gòu)型不變；維生素C的總收率約60%。 C-4內(nèi)酯化、C-2烯醇化： 酸轉(zhuǎn)化：配料比2-酮基-L-古龍酸：38%鹽酸：丙酮=1：0.4：0.3 質(zhì)量/體積 堿轉(zhuǎn)化：先構(gòu)成2-酮基-L-古龍酸甲酯，加NaHCO3 轉(zhuǎn)化生成維生素C鈉鹽，經(jīng)氫型

10、離子交換樹脂酸化，在50-55下減壓烘干，得粗品維生素C。 3、兩步發(fā)酵工藝CH2OHCCCCCHOHOHOHHOHHHOHH2CH2OHCCCCCH2OHHOHOHHOHHHOHO2CH2OHCCCCCH2OHHOHHOHOHOHCOOHCCCCCH2OHHOHHOHOHOHOCCCCCH2CHOOHHHOHOOH內(nèi)酯化烯醇化D-葡萄糖D-山梨醇L-山梨醇2-酮基-L-古龍酸維生素-C氫化AcetobacterPseudomonas 3、兩步發(fā)酵工藝2-酮-L-古龍酸內(nèi)酯化，烯醇化 生物轉(zhuǎn)化 假單孢菌D-山梨醇維生素CL-抗壞血酸L-山梨糖氧化 醋酸桿菌 3、兩步發(fā)酵工藝1D-山梨醇的化學合

11、成山梨醇的化學合成 50%葡萄糖溶液在葡萄糖溶液在75下參與活性炭，用石灰乳液調(diào)理下參與活性炭，用石灰乳液調(diào)理pH8.4，加鎳催化劑，通氫氣，壓力，加鎳催化劑，通氫氣，壓力3.43MPa ，反響溫度，反響溫度140。反響終了后，靜置沉降出去催化劑，反響液經(jīng)離子交。反響終了后，靜置沉降出去催化劑，反響液經(jīng)離子交換樹脂、活性炭處置后，減壓濃縮，得到含量換樹脂、活性炭處置后，減壓濃縮，得到含量60-70%的的D-山山梨醇，無色透明或微黃色透明粘稠液體，收率約梨醇，無色透明或微黃色透明粘稠液體，收率約97%。 3、兩步發(fā)酵工藝2 2-酮酮-L-古龍酸的微生物發(fā)酵古龍酸的微生物發(fā)酵 第一步發(fā)酵：黑醋酸桿

12、菌從第一步發(fā)酵：黑醋酸桿菌從D-山梨醇到山梨醇到L-山梨糖山梨糖 第二步發(fā)酵：葡萄糖酸桿菌和宏大芽孢桿菌混合培育第二步發(fā)酵：葡萄糖酸桿菌和宏大芽孢桿菌混合培育發(fā)酵罐：氣升式反響器，發(fā)酵罐：氣升式反響器，100立方米。立方米。3 2-酮酮-L-古龍酸的分別純化古龍酸的分別純化 發(fā)酵液中：發(fā)酵液中：2-酮酮-L-古龍酸古龍酸8%，雜質(zhì)有菌絲體、蛋白質(zhì)，雜質(zhì)有菌絲體、蛋白質(zhì)和懸浮的固體顆粒等。除雜操作：加熱、離心。和懸浮的固體顆粒等。除雜操作：加熱、離心。 萊氏法是最早消費維生素C的方法,其以葡萄糖為原料,先經(jīng)黑醋菌發(fā)酵生成L-山梨糖,再經(jīng)丙酮化及NaClO 氧化、水解得到2-酮-L古龍酸鈉,然后進

13、展化學合成得到維生素C。 此法存在著很多缺陷,如消費工藝復雜、勞動強度大、消費環(huán)境惡劣、易對人體呵斥損傷,因此人們不斷對此工藝進展改良。兩步發(fā)酵工藝兩步發(fā)酵工藝發(fā)酵：此法省略了酮化和發(fā)酵：此法省略了酮化和NaClO 氧化過程氧化過程,簡化了工藝，極大地改善了操作環(huán)境。除主耗山梨醇耗簡化了工藝，極大地改善了操作環(huán)境。除主耗山梨醇耗費較高外，其他輔料耗費較低。且多為液體反響，物料保送方便，更有利于消費延續(xù)化和操作自費較高外，其他輔料耗費較低。且多為液體反響，物料保送方便，更有利于消費延續(xù)化和操作自動化。但此法仍存在很多缺陷，如占地面積大、發(fā)酵基質(zhì)濃度低、在高濕高溫條件下染菌機率高、動化。但此法仍存

14、在很多缺陷，如占地面積大、發(fā)酵基質(zhì)濃度低、在高濕高溫條件下染菌機率高、設備利用率低、后續(xù)處置能耗高等問題。在未來的工藝優(yōu)化過程中，除了進展發(fā)酵工藝改良外設備利用率低、后續(xù)處置能耗高等問題。在未來的工藝優(yōu)化過程中，除了進展發(fā)酵工藝改良外,更更應注重優(yōu)良菌種的選育。發(fā)酵液的提取工藝是維生素應注重優(yōu)良菌種的選育。發(fā)酵液的提取工藝是維生素C 消費行業(yè)中較為注重的問題。經(jīng)過兩次發(fā)消費行業(yè)中較為注重的問題。經(jīng)過兩次發(fā)酵后酵后,發(fā)酵液的含量僅為發(fā)酵液的含量僅為6 %9 % ，且殘留有菌絲體、蛋白質(zhì)和懸浮微粒等，分別提純較為困難。，且殘留有菌絲體、蛋白質(zhì)和懸浮微粒等，分別提純較為困難。傳統(tǒng)的處置方法有加熱沉淀

15、法和化學凝聚法。針對以上兩種方法中存在的缺陷和缺乏，一種新的傳統(tǒng)的處置方法有加熱沉淀法和化學凝聚法。針對以上兩種方法中存在的缺陷和缺乏，一種新的處置方法處置方法超濾法在維生素消費中得以運用。此法具有操作方便、節(jié)能、不呵斥新的環(huán)境污超濾法在維生素消費中得以運用。此法具有操作方便、節(jié)能、不呵斥新的環(huán)境污染等優(yōu)點。此法與加熱沉淀法相比，可在常溫下操作，減少了有效成分的損失染等優(yōu)點。此法與加熱沉淀法相比，可在常溫下操作，減少了有效成分的損失;且為后步樹脂交換且為后步樹脂交換提供了有利的條件提供了有利的條件,減少了樹脂的污染，從而有利于提高樹脂的運用率。與化學凝聚法相比減少了樹脂的污染，從而有利于提高樹

16、脂的運用率。與化學凝聚法相比,在處置在處置染菌的發(fā)酵液時仍可到達較好的處置效果。隨著新型膜資料技術(shù)的開發(fā)染菌的發(fā)酵液時仍可到達較好的處置效果。隨著新型膜資料技術(shù)的開發(fā),如陶瓷膜、不銹鋼膜等的如陶瓷膜、不銹鋼膜等的運用運用,超濾法的運用效果會有進一步的提高。同時超濾法的運用效果會有進一步的提高。同時,國內(nèi)外正在探求反浸透、納濾等后序處置新工藝國內(nèi)外正在探求反浸透、納濾等后序處置新工藝的應的應,用完善工藝結(jié)合。用完善工藝結(jié)合。兩步發(fā)酵工藝兩步發(fā)酵工藝 轉(zhuǎn)化工藝 (1) 酸轉(zhuǎn)化法。傳統(tǒng)的酸轉(zhuǎn)化法是采用濃HCl 將古龍酸直接轉(zhuǎn)化為Vc ，但酸轉(zhuǎn)化對設備的腐蝕嚴重,污染環(huán)境，影響產(chǎn)質(zhì)量量,現(xiàn)已逐漸被堿轉(zhuǎn)

17、化法所取代。(2) 堿轉(zhuǎn)化法。堿轉(zhuǎn)化法是先將古龍酸與甲醇在濃硫酸催化作用下生成古龍酸甲酯,再運用NaHCO3 進展堿轉(zhuǎn)化，使古龍酸甲酯轉(zhuǎn)化為Vc-Na。采用此法可防止酸轉(zhuǎn)化的缺陷,且操作簡單,適用于Vc 的規(guī)?；M,但是堿轉(zhuǎn)化存在著反響周期較長,甲醇單耗高。目前有些單位及消費廠家研討采用CH3ONa 替代NaHCO3 進展堿轉(zhuǎn)化,此法轉(zhuǎn)化率高,可達9216 % ,但質(zhì)量較差,且甲醇鈉價錢貴,造本錢錢較高。 酸化酸化是將維生素C-Na 轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素C 的過程。目前采用的普遍方法是硫酸酸化法和樹脂交換法。采用硫酸酸化操作簡單,但要控制好甲醇的濃度和pH 值,才干使硫酸鈉與維生素C 分別出來,從而

18、提高Vc 的質(zhì)量。采用氫型離子樹脂交換設備龐大,操作復雜,且需經(jīng)常再生樹脂,添加了酸耗,酸液大量排放污染環(huán)境。目前有些單位及個人正在探求運用電滲析法替代傳統(tǒng)的酸化方法,此法過程簡單,能耗低,投資少,轉(zhuǎn)化率高,可望運用到實踐消費中。 綜上所述，我們在以后的維生素C 工藝開展過程中，要以兩步發(fā)酵法為根底,不斷優(yōu)化工藝，同時自創(chuàng)國外的新技術(shù)、新信息,防止低程度反復,提高Vc 的產(chǎn)量和質(zhì)量,同時注重Vc 系列產(chǎn)品的開發(fā)和運用,發(fā)明出更大的經(jīng)濟效益。思思 考考 題題1 1、簡述維生素的特點及區(qū)分脂溶性維生、簡述維生素的特點及區(qū)分脂溶性維生素和水溶性維生素。素和水溶性維生素。2 2、簡述維生素、簡述維生素

19、C C的消費工藝。的消費工藝?？偪?復復 習習 思思 考考 題題1 1、生物制藥工藝學研討的內(nèi)容或?qū)ο?。、生物制藥工藝學研討的內(nèi)容或?qū)ο蟆? 2、生物藥物的分類方法及分類。、生物藥物的分類方法及分類。3 3、簡述生物制藥的普經(jīng)過程。、簡述生物制藥的普經(jīng)過程。4 4、對比生化藥物的各種沉析、對比生化藥物的各種沉析( (濃縮濃縮) )方法的異同。方法的異同。5 5、詳細論述超濾、離子交換法、凝膠層析和親合層析的異、詳細論述超濾、離子交換法、凝膠層析和親合層析的異 同包括根本原理、所用的介質(zhì)、分別的對象以及主要同包括根本原理、所用的介質(zhì)、分別的對象以及主要運用等。運用等。 總總 復復 習習 思思 考考 題題6 6、表達酸解法消費胱氨酸的消費工藝包括工藝道路和過、表達酸解法消費胱氨酸的消費工藝包括工藝道路和過程以及對工藝過程的評價。程以及對工藝過程的評價