維生素b2的發(fā)酵

1、維生素維生素B2與發(fā)酵與發(fā)酵第六組第六組維生素維生素B2的概述的概述一、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 維生素B2又叫核黃素(riboflavin)。是核醇與6.7一二甲基異咯嗪的縮合物。 核黃素味苦，在240時(shí)變暗色，熔點(diǎn)為275282，并在此溫度下引起破壞。性質(zhì)性質(zhì) 核黃素為橙黃色結(jié)晶化合物，溶于水，但溶解度很低，水溶液呈現(xiàn)黃綠色熒光 核黃素對(duì)熱安定，120加熱6小時(shí)，僅有少量分解，在堿性溶液中較易破壞，在光照及紫外線(xiàn)照射下，可以引起不可逆分解結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 核黃素的異咯嗪上第1位及第10位N原子與活潑的雙鍵相連，能接受氫而被還原成無(wú)色產(chǎn)物，還原后很容易再脫氫，因此具有可逆的氧化還原特性化學(xué)結(jié)構(gòu)式化學(xué)

2、結(jié)構(gòu)式二、維生素二、維生素B2的作用的作用 與組織的呼吸過(guò)程有關(guān) 參與碳水化物的中間代謝 與激素有關(guān) 促進(jìn)色氨酸轉(zhuǎn)化為煙酸，VB6轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿徇炼呷?維持體內(nèi)還原型谷胱甘肽的濃度，參與體內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng) 參與藥物代謝 提高機(jī)體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力三、維生素三、維生素B2的發(fā)酵原理的發(fā)酵原理 目前核黃素的工業(yè)化生產(chǎn)主要有微生物發(fā)酵法和化學(xué)半合成法兩種, 其中微生物發(fā)酵法以生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、原料廉價(jià)、環(huán)境友好以及資源可再生等優(yōu)點(diǎn)而倍受世界核黃素生產(chǎn)商的青睞。 (一一)化學(xué)合成法制備維生素化學(xué)合成法制備維生素B2 將D-核糖與3，4-二甲基苯胺縮合，在氫化還原得一仲胺此仲胺與苯氯化重氮化物反應(yīng)，生成一種偶氮

3、染料化合物3，4二甲基-6-苯偶氮-D 核糖胺最后與巴比妥酸在乙酸存在下縮合即可得到維生素B2。此維生素B2的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)B2的產(chǎn)率可達(dá)95.3%，純度達(dá)96.8%。其中合成所用的D-核糖目前是以D-葡萄糖為原料，經(jīng)芽孢桿菌屬細(xì)菌發(fā)酵而成的，它代替了原先用D-葡萄糖經(jīng)4步反應(yīng)合成D-核糖的方法。因?yàn)楹笳咝枰玫解c汞齊，從而帶來(lái)了很?chē)?yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。化學(xué)法合成維生素B2可以利用傳統(tǒng)的分批反應(yīng)的設(shè)備，但在純化精制階段，偶氮燃料中間物和維生素B2均會(huì)生成細(xì)小晶體，給有效地過(guò)濾和洗滌帶來(lái)了較大的困難。同時(shí)由于這2種化合物的顏色都比較深，也使工廠的車(chē)間管理較困難。 （二）微生物法合成維生素（二）微生物

4、法合成維生素B2 維生素B2的微生物發(fā)酵生產(chǎn)采用三級(jí)發(fā)酵法。將在25培養(yǎng)成熟的維生素B2產(chǎn)生菌的斜面孢子用無(wú)菌水制成孢子懸浮液，接種于種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)（30+），3040h），最后將二級(jí)發(fā)酵液移種至三級(jí)發(fā)酵罐發(fā)酵（30+，160h），得到維生素B2發(fā)酵液。工業(yè)上使用的維生素B2的產(chǎn)生菌主要有阿氏假囊酵母（Eremotecium ashbyii）和棉病囊菌（Ashbya gossypii）2種菌。經(jīng)過(guò)菌種改良后，維生素B2生產(chǎn)的最高水平可達(dá)到10000U/ml。產(chǎn)品質(zhì)量好，成本低。生產(chǎn)菌種生產(chǎn)菌種 核黃素發(fā)酵的主要生產(chǎn)菌包括: 棉囊阿舒氏酵母A shbya gossyp ii 解朊假絲酵母 Ca

5、ndida famata 阿舒氏假囊酵Eremothecium ashbyii 釀酒酵 Saccharomyces sp 枯草芽孢桿菌 Bacillus subtilis 產(chǎn)氨棒狀桿菌Corynebactiaaminogensis 然而在利用棉囊阿舒氏酵母、解朊假絲酵母和阿舒氏假囊酵母等真菌進(jìn)行核黃素生產(chǎn)時(shí), 存在著發(fā)酵周期過(guò)長(zhǎng)、原料成分配比復(fù)雜、需加入不飽和脂肪酸來(lái)促進(jìn)核黃素的產(chǎn)量等缺點(diǎn)。 隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展, 枯草芽孢桿菌和產(chǎn)氨棒狀桿菌等產(chǎn)核黃素工程菌相繼構(gòu)建成功, 這些工程菌具有發(fā)酵周期短( 2 3天) 、原料要求簡(jiǎn)單、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn), 在核黃素的微生物發(fā)酵生產(chǎn)中顯示了強(qiáng)大的生命力四、

6、發(fā)酵過(guò)程四、發(fā)酵過(guò)程第一步第一步，菌種選取，菌種選取。隨著分子生物隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基因工程手段已經(jīng)應(yīng)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基因工程手段已經(jīng)應(yīng)用于核黃素生產(chǎn)菌種育種中，這樣選用于核黃素生產(chǎn)菌種育種中，這樣選出來(lái)的菌種具有出來(lái)的菌種具有產(chǎn)量高、能耗低（主產(chǎn)量高、能耗低（主要指培養(yǎng)菌種所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）、產(chǎn)要指培養(yǎng)菌種所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）、產(chǎn)品純度高品純度高等有點(diǎn)，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效等有點(diǎn)，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益。益。 第二步第二步，發(fā)酵方法的選取。，發(fā)酵方法的選取。核黃素核黃素微生物發(fā)酵法包括微生物發(fā)酵法包括液體深層發(fā)酵法液體深層發(fā)酵法和和固體發(fā)酵法固體發(fā)酵法（液體和固體主要是指培（液體和固體主要是指培養(yǎng)菌

7、種的培養(yǎng)基狀態(tài)的不同：即培養(yǎng)養(yǎng)菌種的培養(yǎng)基狀態(tài)的不同：即培養(yǎng)基可以是液態(tài)的，也可以是固態(tài)的）?；梢允且簯B(tài)的，也可以是固態(tài)的）。 這里需要指出的是，固體發(fā)酵工藝這里需要指出的是，固體發(fā)酵工藝比液體發(fā)酵比液體發(fā)酵操作簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)規(guī)操作簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)規(guī)?？纱罂尚?，特別是固體發(fā)酵的設(shè)模可大可小，特別是固體發(fā)酵的設(shè)備比液體發(fā)酵降低備比液體發(fā)酵降低80%成本以上，成本以上，同時(shí)能大大減少能源的消耗，便于同時(shí)能大大減少能源的消耗，便于推廣和應(yīng)用。推廣和應(yīng)用。第三步第三步，核黃素的提取。，核黃素的提取。即從發(fā)酵即從發(fā)酵液中將核黃素提取出來(lái)。主要的提取液中將核黃素提取出來(lái)。主要的提取方法有：方法有：重金屬鹽

8、沉淀法，酸溶液法重金屬鹽沉淀法，酸溶液法和堿溶液法。和堿溶液法?？茖W(xué)研究表明，堿溶液科學(xué)研究表明，堿溶液法提取核黃素不僅法提取核黃素不僅收益高，收益高，且且耗能低耗能低，隨著離心分離設(shè)備的不斷改進(jìn)，堿溶隨著離心分離設(shè)備的不斷改進(jìn)，堿溶液法分離提取核黃素的優(yōu)越性越來(lái)越液法分離提取核黃素的優(yōu)越性越來(lái)越明顯。明顯。 第四步第四步，核黃素的測(cè)定。，核黃素的測(cè)定。是對(duì)發(fā)酵是對(duì)發(fā)酵液中核黃素含量、質(zhì)量的測(cè)定。測(cè)定液中核黃素含量、質(zhì)量的測(cè)定。測(cè)定的方法有：的方法有：微生物法、熒光比色法、微生物法、熒光比色法、高效液相色譜技術(shù)（高效液相色譜技術(shù)（HPLC）,核黃素核黃素化學(xué)發(fā)光新方法等?；瘜W(xué)發(fā)光新方法等。目前

9、核黃素化學(xué)目前核黃素化學(xué)發(fā)光新方法的精確度和靈敏度高、分發(fā)光新方法的精確度和靈敏度高、分析速度快，具有廣泛的應(yīng)用前景。析速度快，具有廣泛的應(yīng)用前景。第五步第五步，核黃素顆粒的制備。，核黃素顆粒的制備。微生微生物發(fā)酵生產(chǎn)的核黃素需要干燥才能制物發(fā)酵生產(chǎn)的核黃素需要干燥才能制成核黃素成品。常用的干燥方法：成核黃素成品。常用的干燥方法：普普通氣流干燥法和噴霧干燥法。通氣流干燥法和噴霧干燥法。六、微生物發(fā)酵的缺點(diǎn)六、微生物發(fā)酵的缺點(diǎn) 與化學(xué)合成法相比, 微生物發(fā)酵法也存在著某些缺點(diǎn)和不足。例如在核黃素的后期加工與處理過(guò)程中, 核黃素的分離純化比較困難, 難以獲得高純度的核黃素。七、發(fā)酵中的注意事項(xiàng) 整個(gè)過(guò)程應(yīng)必須嚴(yán)格控制無(wú)菌環(huán)境，抗生素的加入要在溫度不太高時(shí)（不燙手為止）加入，防止抗生素失活。 發(fā)酵罐在使用之前一定要清洗干凈，不能留有任何殘?jiān)?，特別要注意一些管道和死角的殘留物質(zhì)的清洗，避免染菌。 發(fā)酵罐與培養(yǎng)基滅菌時(shí)要分開(kāi)滅，葡萄糖單獨(dú)滅菌，另外磷酸鹽也要單獨(dú)滅菌，因?yàn)榱姿猁}容易和培養(yǎng)基中其他無(wú)機(jī)鹽在高溫