維生素C的提取

1、維生素C的提取維生素C是人類營養(yǎng)中最重要的維生素之一，如果缺乏維生素C它時會產(chǎn)生壞血病，因此又稱為抗壞血酸（ascorbic acic）。它對物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)具有重要 的作用。近年來，發(fā)現(xiàn)它還有增強機體對腫瘤的抵抗力，并具有化學(xué)致癌物的阻斷作用。維生素C是不飽和多羥基物，屬于水溶性維生素。抗壞血酸在自然界 分布十分廣泛，存在于新鮮水果和蔬菜中，尤其是檸檬果實和一些綠色植物（如 青辣椒、菠菜等）中含量特別豐富?？箟难嵩跈C體同具有廣泛的生理功能，已 知體內(nèi)許多重要物質(zhì)的代謝反應(yīng)都需要抗壞血酸的參與。它是脯氨酸羥基化酶的輔酶，故有增進膠原蛋白合成的作用。 機體中許多含疏基的酶，需要依賴于作為 還原劑

2、的抗壞血酸的保護，使酶分子的疏基處于還原狀態(tài)，從而維持其催化活性。 由于抗壞血酸的氧化還原作用，它可促進免疫球蛋白的合成，增強機體的抵抗力。 同時還能使氧化型谷胱甘肽轉(zhuǎn)化為還原型谷胱甘肽（簡稱GSH），而GSH可與重金屬結(jié)合而排出體外，因此維生素C常用于重金屬的解毒。此外，抗壞血酸尚有許多其他生理功能，但其作用機理還不十分清楚。抗壞血酸是一種不飽和的 多羥基內(nèi)酯化合物，稍有酸味的糖類白色晶體，易溶于水，故屬于水溶性維生素。 在溶液中其分子內(nèi)C2和C3之間的烯醇式羥基上的氫極易解離并釋放出H+，而被氧化成脫氫抗壞血酸，氧化后仍具有維生素C的生理活性，但它易分解為二酮古洛糖酸，此化合物不再具有維生

3、素 C的生理活性。維生素C有很強的還 原性，在堿性溶液中加熱并有氧化劑存在時，易被氧化而破壞。還原型和氧化型 抗壞血酸可以互相轉(zhuǎn)變，在生物組織中自成一氧化還原系統(tǒng)。維生素C具有很強的還原性。還原型抗壞血酸能還原染料 2,6二氯酚靛酚，本身則氧化為脫氫 型。在酸性溶液中，2,6二氯酚靛酚呈紅色，還原后變?yōu)闊o色。因此，當(dāng)用此 染料滴定含有維生素C的酸性溶液時，維生素C尚未全部被氧化前，則滴下的 染料立即被還原成無色。一旦溶液中的維生素C已全部被氧化時，則滴下的染料立即使溶液變成粉紅色。青椒中維生素的提取方法 ：維生素C在中性、堿性條件下不穩(wěn)定， 在酸性條件下穩(wěn)定，因此，弱酸性溶液中可提取維生素 C

4、。用水將青椒洗凈， 用濾紙吸去表面水分。稱取10g,放入研缽中，加1% HCl溶液5ml 起研磨， 放置片刻，將提取液轉(zhuǎn)入錐形瓶中。如此反復(fù) 23次。用適量白陶土脫色，過 濾，最后，將提取液轉(zhuǎn)入50ml容量瓶中，再用1% HCl溶液稀釋到刻度并混勻， 靜置10min。果蔬中維生素 C的提取：水洗干凈待測的新鮮蔬菜或水果，用紗布 或吸水紙吸干表面水分。然后稱取 20g，加入1020mL 2%草酸，研磨成漿狀， 抽濾，合并濾液，濾液總體積定容至50mL?；蛘哐心ズ笠?2%草酸洗滌離心（4000r/min， 10min）23次，合并上清液于50mL容量瓶中，定容至刻度。草莓中維生素 C的提取：將分選

5、、洗凈、瀝干后的新鮮草莓按1:10 （鮮果：提取劑）分別用不同溶劑于不同溫度下經(jīng)過不同時間提取，再經(jīng)減壓 過濾或得各種水溶性維生素提取液。測定前經(jīng)微孔膜（0.45 m過濾。維生素C對熱不穩(wěn)定，在中性或堿性水溶液中極易氧化，故提取在常溫下 酸性溶劑中進行，本文探討了用 1%的鹽酸、3%的草酸、2%5%的HPO3進行 提取。結(jié)果證明用5%的HP03研磨草莓后，再用2%的進行浸提較為理想。因 為HP03具有明顯的沉淀蛋白質(zhì)和保護維生素 C的作用。結(jié)晶提取維生素C :結(jié)晶是制藥工業(yè)中一個很重要的單元操作，這是 因為結(jié)晶過程能從雜質(zhì)含量相當(dāng)多的溶液中形成純凈的晶體（形成混晶的情況除外）；據(jù)統(tǒng)計，85%以

6、上的藥品最終以晶體形態(tài)出現(xiàn)。此外結(jié)晶產(chǎn)品的外觀優(yōu)美， 無論包裝、運輸、儲存或使用都很方便。因此，對于許多物質(zhì)來說，結(jié)晶往往是 大規(guī)模生產(chǎn)的最好又最經(jīng)濟的方法；另一方面，對更多的物質(zhì)來說，結(jié)晶也是小 規(guī)模制備純品的最方便的方法。從維生素 C母液中提取維生素C的方法，它包 括以下步驟：對維生素C母液中和，生成維生素C鹽 得鹽溶液；將鹽溶液攪拌、 再經(jīng)過濃縮結(jié)晶、分離，得維生素C。該方法工藝科學(xué)，操作簡單，實用性強， 分 離效果好，回收率高，既增加了經(jīng)濟收益，又可避免污染環(huán)境，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。通常加入氫氧化鈉溶液生成維生素 C-Na鹽（Vintamin C-Na） 又名L 抗壞血酸鈉（

7、L-A scorbic acidNa）。在醫(yī)藥上用作 Vc增補劑，以補充 Vc 攝入不足；在食品及一些飲料上用作抗氧化劑，可防止食品和飲料變色、變味。 維生素C-Na鹽為白色或微黃色針狀晶體，無臭，味略咸，在空氣中較穩(wěn)定，遇 光色漸變暗，在水中易溶，在甲醇，己醇中微溶解。在氯仿或已醚中不溶。比旋 度+103+108,干燥失重小于或等于 0.25%, pH值介于7-8之間，含量大于或 等于99%。結(jié)晶的方法有五種：（1）冷卻法，結(jié)晶過程基本上不除去溶劑，而是 使溶液冷卻降溫，成為過飽和溶液。此法適用于溶解度隨溫度的降低而顯著下降 的物系；（2 ）蒸發(fā)法，是除去一部分溶劑的結(jié)晶法，它使溶液在加壓、

8、常壓或減 壓下加熱蒸發(fā)而濃縮以達到過飽和。此法主要適用于溶解度隨溫度的降低而變化 不大的物系或具有逆溶解度的物系；（3）真空冷卻法，溶劑在真空下閃急蒸發(fā)并 絕熱冷卻而使溶液過飽和，析出晶體，它實質(zhì)上是以冷卻及去除一部分溶劑的濃 縮兩種效應(yīng)來產(chǎn)生過飽和度，此法適用于dC*/d值中等的物系；（4）鹽析（溶析）法，即向物系中加入某物質(zhì)，以降低溶質(zhì)在溶劑中的溶解度，所加入的物質(zhì)可以 是固體，也可以是液體或氣體，這種物質(zhì)往往叫做稀釋或沉淀劑。這種結(jié)晶法之 所以ALI做鹽析法，是因為NaCl是一個最常用的沉淀劑；（5）反應(yīng)結(jié)晶法，即利 用氣體與液體或液體與液體之間進行化學(xué)反應(yīng)獲得的反應(yīng)產(chǎn)物晶體的方法。超濾

9、技術(shù)提取維生素 C :原料藥VC提取過程，大致有兩種方法：經(jīng) 典的萊氏法，和中國大規(guī)模通用的兩步發(fā)酵法萊氏法是維生素 C生產(chǎn)的經(jīng)典方 法，系以葡萄糖作為起始原料，經(jīng)催化加氫制成D 山梨醇，再經(jīng)醋桿菌深層發(fā)酵氧化制得收率很高的L-山梨糖，L 一山梨糖經(jīng)丙酮和硫酸處理（生產(chǎn)上俗稱丙 酸化）生成雙丙酮-L-山梨糖（簡稱雙酮糖），再用苯或甲苯提取，提取液經(jīng)水法 除去單酮山梨糖后蒸去溶劑而后分離出來，用高錳酸鈉氧化、水解、酯化、轉(zhuǎn)化、中和便得VC。中國國內(nèi)企業(yè)通用的兩步發(fā)酵法，即山梨醇發(fā)酵生成山梨糖后， 山梨糖又經(jīng)第二步細菌氧化，直接生成2一氧代古洛糖酸，而廢除了丙酮化和化 學(xué)氧化兩個步驟。反應(yīng)過程為葡

10、萄糖催化加氫制山梨醇，山梨醇經(jīng)發(fā)酵生成L-山梨糖，再經(jīng)第二步發(fā)酵到2-氧代古洛糖酸。提取發(fā)酵液的提取工藝是維生素 C實驗生產(chǎn)行業(yè)中較為重要的問題。經(jīng)過 二次發(fā)酵，發(fā)酵液中2-酮基-L-占龍酸含量僅為69%,且殘留菌絲體、蛋白質(zhì) 和懸浮微粒等雜質(zhì)，分離提純比較困難。后處理的費用占總成本的比例很大， 因 此研究后處理技術(shù)，對降低維生素 C實驗的生產(chǎn)成本非常重要。生產(chǎn)上應(yīng)用的提取法主要有加熱沉淀法、化學(xué)凝聚法和超濾提取3種。超濾提取具有無相變、節(jié)能、操作簡便、不造成新的環(huán)境污染等優(yōu)點，現(xiàn)已 在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。有許多將超濾用于發(fā)酵液的提取、濃縮等的報道。2酮基-L-古龍酸鈉鹽發(fā)酵液預(yù)處理后通過超濾

11、膜，使 1-酮基-L-古龍酸鈉鹽溶液與 菌絲、蛋白質(zhì)及懸浮微粒等大分子雜質(zhì)分離，大大簡化了提取工藝。再經(jīng)超濾樹脂脫鹽脫色后濃縮結(jié)晶，2-酮基-L-古龍酸超濾工藝收率約為 98%，在超濾前后 發(fā)酵液中2-酮基-L-古龍酸的鈉鹽含量幾乎不變。此工藝用膜分離代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝 中的加熱除蛋白質(zhì)，1-酮基-L-古龍酸收率提高近4%。整個過程通過夾套冷卻的 方法保持在常溫下操作，能耗低，成本降低。在用膜除蛋白質(zhì)過程中，無任何新 化學(xué)物質(zhì)加入，減少了樹脂的污染和損耗，降低了酸堿用量，也減少了“三廢” 排放。更值得指出的是，超濾法對已染菌的維生素C實驗發(fā)酵液仍可保證最終成品質(zhì)量，而其他工藝卻難以實現(xiàn)。超濾技術(shù)的重

12、點在于選擇合適的膜和膜裝置、生產(chǎn)流程和膜清洗方法。隨著 新型膜材料技術(shù)的進一步開發(fā)，如陶瓷膜、不銹鋼膜等的應(yīng)用，選擇最適宜的膜 設(shè)備、膜組件和膜分離件，可使產(chǎn)品的收率和質(zhì)量進一步提高。 選擇抗堵塞的超 濾膜組件，可消除發(fā)酵液的預(yù)處理步驟，降低成本。膜裝置在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn) 中多采用連續(xù)式流程。膜清洗程序和膜的壽命有很大關(guān)系，主要是洗滌劑加入量、 pH值調(diào)節(jié)、加熱溫度和沖洗時間等。此外，提取方法還有仍處于實驗階段的離 子交換法和溶媒萃取法。膜分離技術(shù)提取維生素 C :膜分離技術(shù)是一種新型高效、精密分離技術(shù)，它是材料科學(xué)與介質(zhì)分離技術(shù)的交叉結(jié)合，具有高效分離、設(shè)備簡單、節(jié) 能、常溫操作、無污染等優(yōu)

13、點，廣泛應(yīng)用于維生素的提取。膜分離技術(shù)是一種使用半透膜的分離方法，在常溫下以膜兩側(cè)壓力差或電位 差為動力，對溶質(zhì)和溶劑進行分離、濃縮、純化。膜分離技術(shù)主要是采用天然或 人工合成高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分流質(zhì) 和溶劑進行分離、分級、提純和富集操作?，F(xiàn)已應(yīng)用的有反滲透、納濾、超過濾、 微孔過濾、透析電滲析、氣體分離、滲透蒸發(fā)、控制釋放、液膜、膜蒸餾膜反應(yīng) 器等技術(shù)，其中在食品、藥學(xué)工業(yè)中常用的有微濾、超濾和反滲透3種。我國維生素C、酶制劑已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。維生素C發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量一般為10000-100000,可以選擇一定截留相對分子質(zhì)量的超濾膜除 去

14、蛋白質(zhì)等大分子雜質(zhì)。李春艷等 3選用超濾膜系統(tǒng)及截留相對分子質(zhì)量為 30000的膜處理維生素C的原始發(fā)酵液，濾液質(zhì)量好，通量高，并且簡化了工 藝，提高了收率。酶制劑相對分子質(zhì)量在10000-100000間，是高度催化活性的特殊蛋白質(zhì)，正好落在超濾的切割范圍內(nèi)。用截留相對分子質(zhì)量5000和10000的超濾平面膜組件，直接從去除菌體的發(fā)酵液中濃縮回收， 在濃縮率20倍以下， 取得98.3%的高回收率，具有應(yīng)用價值。分子蒸餾技術(shù)提取維生素C :分子蒸餾不同于一般的蒸餾技術(shù)。它是運用不同物質(zhì)分子運動平均自由程的差別而實現(xiàn)物質(zhì)的分離，因而能夠?qū)崿F(xiàn)在遠離沸點下操作。根據(jù)分子運動理論，液體混合物的分子受熱后運動會加劇，當(dāng)接 受到足夠能量時，就會從液面逸出而成為氣相分子，隨著液面上方氣相分子的增加, 有一部分氣體就會返