維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝培訓(xùn)課件

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(yīng)用前景CONTENTS目錄錄2維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝一．課堂回顧二．課外鏈接維生素C簡介3維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝課堂回顧自我介紹我叫維生素C（VitaminC),又稱L-抗壞血酸，化學(xué)名稱為3-氧代-L-古龍?zhí)撬徇秽珒?nèi)酯（3-oxo-L-gulofuranolactone)。4維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu):維生素C分子中有2個手性碳原子，存在4種旋光異構(gòu)體，但只有L-(+)型活性最高，其他3種臨床效果很低或無活性。5維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝維生素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。6維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝化學(xué)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(yīng)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。

7維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝維生素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。8維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝課外連接

羥化反應(yīng).doc

還原作用.doc其他功能.doc易缺乏人群.doc9維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝羥化反應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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。10維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝維生素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。11維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝⑴解毒。⑵預(yù)防癌癥。⑶清除自由基。12維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝特殊人群，如孕婦，乳母，嬰幼兒，老年人。從事特殊作業(yè)人群，如重體力勞動、部隊人員、運動員、航空航天、潛水航海、接觸有毒物、放射物工作、礦工等。（1）食物缺乏新鮮果蔬，偏食挑食者。（2）慢性疾病，嚴重外傷患者。（3）消化功能紊亂，長期腹瀉者。（4）生活不規(guī)律，或壓力過大，抽煙酗酒等。期服用某些特定藥物、如雌激素、腎上腺皮質(zhì)激素、四環(huán)素、降鈣素、阿司匹林、礦物油等人群。13維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝維生素C的市場應(yīng)用前景1.在食品中應(yīng)用廣泛維生素富含抗氧化作用和含自由基消除劑，可以抑制和制止致病因子。因此，維C大量添加在各種食品和飲料中，用量很大。如用于食品保鮮，人體營養(yǎng)劑，果凍，果醬等的維生素強化劑及油脂的抗氧化等。在國內(nèi)應(yīng)用也很大。14維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝2.化妝品行業(yè)護膚：抗氧化劑，防止氧化損傷，皮膚美白等。香皂：防止汗液臭化，除臭，美白。牙膏：抗炎，防止牙齦出血。3.其他領(lǐng)域的用量不斷擴大作為添加劑加到飼料中，占總消耗量的10%，隨著添加劑比例的不斷增加，維C的用量還有很大的提升空間。15維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝4.臨床中的應(yīng)用對缺血—再灌注心肌保護作用改善心血管功能抗癌和防癌的作用對腸黏膜屏障保護治療消化性潰瘍等隨著維C用途的不斷增多，維C的用量越來越大，維C市場具有廣闊的前景，我國目前的市場還有很大的提升空間16維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝維生素C的生產(chǎn)工藝17維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)方法

（1）化學(xué)合成法煙酸、煙酰胺、葉酸、維生素B1、B6、D、E、K等。（2）發(fā)酵法

B12、B2，維生素C和生物素，維生素原等。（3）生物提取法從豬心中提取輔酶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。

18維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝.1.萊氏法化學(xué)合成工藝3.兩步發(fā)酵工藝19維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝

萊氏法是最早生產(chǎn)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,然后進行化學(xué)合成得到維生素C。20維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝萊氏法生產(chǎn)維生素

C

萊氏合成法的工藝原理和過程1.D-山梨醇的制備2.L-山梨糖的制備

2,3,4,6-雙酮基-L-山梨糖（雙丙酮糖）的制備

2,3,4,6-雙酮基-L-古龍酸（雙丙酮古龍酸）的制備粗品維生素C的制備粗品維生素C的精制21維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝１、D-山梨醇的制備（1）工藝過程在70-75℃下加水溶解葡萄糖，50%溶液氫氣純度≥99.3%、壓強<0.04MPa時，將糖液沖入釜內(nèi)加入活性鎳催化劑加堿液調(diào)pH8.2-8.4，通蒸汽，并攪拌溫度升至120-135℃時關(guān)閉蒸汽控制溫度在150-155℃，壓強3.8-4.0MPa反應(yīng)至不吸收氫氣為反應(yīng)終點0.2-0.3MPa壓強下壓料至沉淀缸、過濾、樹脂交換處理收率95%22維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝（2）影響因素1.pH值葡萄糖水pH8.0-8.5偏高或偏低會使甘露醇（副產(chǎn)物）含量增加2.設(shè)備材質(zhì)山梨醇能溶解多種金屬避免使用鐵、鋁或銅制設(shè)備，而用不銹鋼3.副產(chǎn)物影響甘露醇影響產(chǎn)物比旋度殘?zhí)呛坑绊懏a(chǎn)物比旋度——氫化反應(yīng)的終點指標4.注意事項及三廢處理車間進行還原反應(yīng)時氫氣自制，故配有氫氣柜。應(yīng)杜絕火源，以免氫氣發(fā)生爆炸23維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝廢鎳催化劑可壓制成塊，冶煉回收再生廢液中的鎳經(jīng)沉淀后可回收廢酸、廢堿經(jīng)中和后放入下水道2.L-山梨糖的制備（1）工藝過程菌種部分斜面培養(yǎng)基中菌種活化傳代24h后，產(chǎn)糖量達到100mg/mL在30℃培養(yǎng)48h，鏡檢菌體正常、無雜菌放0-5℃冰箱保存?zhèn)溆茫?）發(fā)酵部分投料。D-山梨醇濃度為16%-20%培養(yǎng)基控制pH5.4-5.6，120℃滅菌0.5h24維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝在發(fā)酵罐中培養(yǎng)（溫度30-32℃；壓力0.03-0.05MPa）一級種子罐發(fā)酵率40%以上，二級種子罐發(fā)酵率50%以上當(dāng)發(fā)酵率在95%以上時，溫度略高（31-33℃）；pH7.2左右，即為發(fā)酵終點控制真空度在0.05MPa以上，溫度60℃以下，減壓濃縮結(jié)晶即得L-山梨糖（3）注意事項盡量減少染菌途徑3.2,3,4,6-雙酮基-L-山梨糖的制備1.工藝過程

配料比：L-山梨糖：丙酮：發(fā)煙硫酸：氫氧化鈉=1:9:0.4:0.65℃下壓入丙酮、發(fā)煙硫酸，加入山梨糖15-20℃下溶糖6h降溫至-8℃，保持6-7h得酮化液<25℃，加入18%-22%的氫氧化鈉溶液，中和至pH8.0-8.5

25維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝上層清液常壓蒸餾至100℃，減壓蒸餾至90苯提取蒸餾后剩余溶液，減壓蒸餾得雙丙酮糖（3)注意事項雙酮糖在酸性中不穩(wěn)定，堿性中較溫定。因此中和時，必須保持堿性和低溫條件加料的先后順序，先加入丙酮古龍酸與鹽酸，易于結(jié)塊，造成攪拌困難4.

2,3,4,6-雙酮基-L-古龍酸（雙丙酮古龍酸）的制備4.次氯酸鈉的制造——新鮮配制14.5%-15.5%的氫氧化鈉溶液通入液氯雙丙酮酸的氧化配料比：雙丙酮糖：次氯酸鈉：硫酸鎳=1：10：0.04投料，40℃保溫攪拌30min靜止片刻，抽濾濾液冷至0-5℃，用鹽酸中和（pH7、3、1.5）過濾、水洗、過濾。得結(jié)晶.

26維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝5.粗品維生素C的制備（1）工藝過程配料比：雙丙酮古龍酸（折純）：精制鹽酸（38%）：乙醇=1.0：0.27：0.31步驟加部分雙丙酮古龍酸，攪拌加鹽酸，再加余下的古龍酸蒸汽加溫，升至37℃左右關(guān)蒸汽自然升溫至52-54℃，保溫5-7h50-52℃保溫20h，然后通水降溫1h加適量乙醇，冷卻至-2℃放料，甩濾0.5h乙醇洗滌，甩濾3-3.5h干燥得粗品維生素C6、粗品維生素C配料比：粗維生素C(折純)：蒸餾水：活性炭：乙醇=1：1.1:0.06:0.6

：的精制

27維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝步驟粗品（85%）真空干燥（50-55℃，20-30min）除去揮發(fā)性雜質(zhì)（鹽酸、丙酮）投入熱水（68-70℃）中溶解加入活性炭攪拌5-10min保溫壓濾結(jié)晶罐中降溫至45-50℃加入晶種，緩慢冷卻至-2℃，結(jié)晶晶體離心甩濾，冰乙醇洗滌甩濾，低溫干燥（43-45℃，1.5h）得精制維生素C28維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝萊氏法合成工藝流程[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29維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝兩步發(fā)酵工藝30維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝兩步發(fā)酵工藝

D-山梨醇的化學(xué)合成50%葡萄糖溶液在75℃加入活性炭用石灰乳液調(diào)節(jié)pH8.4，加鎳催化劑，通氫氣壓力3.43MPa，反應(yīng)溫度140℃.反應(yīng)結(jié)束后，靜置沉降出去催化劑，反應(yīng)液經(jīng)離子交換樹脂、活性炭處理后，減壓濃縮，得到含量60-70%的D-山梨醇，無色透明或微黃色透明粘稠液體，收率約97%。31維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝2）2-酮-L-古龍酸的微生物發(fā)酵菌種菌種活化、分離、混合培養(yǎng)移入三角瓶種液培養(yǎng)基，29-33℃振蕩培養(yǎng)24h產(chǎn)酸量在6-9mg/mL，pH降至7以下，鏡檢正常無雜菌發(fā)酵部分一級種子罐加料：控溫29-30℃，壓強0.05MPa，pH6.7-7.0二級種子罐培養(yǎng)：發(fā)酵終點：溫度31-33℃，pH7.2，殘?zhí)橇?lt;0.8mg/mL32維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝加熱至70℃，加0.3%活性炭升溫至90-95℃，保溫10-15min，使蛋白凝結(jié)停止攪拌，快速冷卻，高速離心二次交換上清液打入二次交換柱洗脫，至流出液pH=1.5時，收集交換液控制pH1.5-1.7之間交換完畢，洗柱減壓濃縮二次交換液進行一級濃縮，控制真空度、內(nèi)溫，至濃縮液的相對密度達1.2出料34維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝同樣條件二次濃縮，至盡量干加少量乙醇，冷卻結(jié)晶甩濾，冰乙醇洗滌得2-酮基-L-古龍酸反應(yīng)條件及影響因素反應(yīng)條件及影響因素山梨糖初濃度過高，將抑制菌體生長，使發(fā)酵收率降低從生產(chǎn)角度考慮，保證盡可能高的酸度，需山梨糖初濃度越高越好產(chǎn)酸前期應(yīng)處于高溶氧濃度控制pH6.7-7.9采用滴加或待菌體生長正常后一次性補加的方法，來提高產(chǎn)物的濃度35維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝注意事項及“三廢”處理調(diào)好等電點是凝聚菌體蛋白的重要因素濃縮時，溫度控制在45℃左右較好，以防止跑料和炭化樹脂再生直接影響2-酮基-L-古龍酸的提取，其標準為進出酸差在1%以下，無Cl-三廢處理：母液回收、濃縮、結(jié)晶甩濾，提高收率廢鹽酸回收后可再用于第一次交換36維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝1.酸轉(zhuǎn)化（1）反應(yīng)原理：

（2）.工藝過程：配料比：2-酮基-L-古龍酸：38%鹽酸：丙酮=1:0.4:0.3先將丙酮和一半古龍酸加入轉(zhuǎn)化罐，攪拌再加入鹽酸和余下的古龍酸蒸汽加熱，升溫至30-38℃關(guān)閉蒸汽，自然升溫至52-54℃，保溫5h達到反應(yīng)高潮，保持溫度50-52℃，至總反應(yīng)時間20h冷卻過濾、冷乙醇洗滌得維生素C粗品反應(yīng)條件及影響因素若鹽酸濃度偏低，則轉(zhuǎn)化不完全，收率低若鹽酸濃度偏高，則分解成許多雜質(zhì)，使反應(yīng)物顏色較深酸性條件下，產(chǎn)物容易分解為糠醛，進一步聚合成水和醇不溶的糠醛樹脂，加入丙酮可以溶解糠醛，降低其活性而阻止其聚合

=1:0.4:0.3（三）粗維生素C的制備

37維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝工藝過程酯化：加入甲醇、濃硫酸和干燥的古龍酸，攪拌加熱，升溫至66-68℃，反應(yīng)4h左右即為酯化終點，冷卻，加入碳酸氫鈉。升溫至66℃左右，回流10h后，即為轉(zhuǎn)化終點，冷卻至0℃，離心分離，得維生素C鈉鹽。酸化：將維C鈉鹽和一母干品、甲醇加入罐中，攪拌硫酸調(diào)反應(yīng)液pH為2.2-2.4，在40℃左右保溫1.5h，冷卻，離心分離，棄去硫酸鈉，加少量活性炭，冷卻壓濾，真空減壓濃縮，蒸出甲醇。濃縮液冷卻結(jié)晶，離心分離。38維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝堿轉(zhuǎn)化39維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝40維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝41維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)工藝四、維生素C的精制工藝原理：L-抗壞血酸易遭破壞，如：溫度，空氣，ＰＨ等等易氧化，易分解工藝過程：配料比：粗維生素C：蒸餾水：活性炭：晶種=1：1.1：0.58：0.0002