发酵工程——维生素C的生产工艺

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1、维生素C的工艺原理胡蕾11010010108一、维生素C(VitaminCVC)维生素C又名抗坏血酸(Ascorbicacid)，呈白色粉末，无臭，味酸，熔点190～192℃，易溶于水和甲醇，略溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿及石油醚等。具有较强的还原性，易受光、热、氧等破坏，在碱液中或有微量金属离子存在时，分解更快，但干燥结晶后较稳定。VC是一种人体必需的水溶性维生素，也是一种抗氧化剂，广泛应用于医药、食品、饲料等领域。获得维生素的方法提取法：从富含维生素的天然食物和药用植物中浓缩、提取。目前只有极少数维生素采用提取法，例如维生素A、E。

2、生物合成法：微生物发酵法和微藻类的生物转化法，目前发展很快。化学合成法：目前生产维生素的主要方法。二、目前合成方法1、莱氏法1933年瑞士化学家莱齐特因等用化学合成方法合成维生素C，也称莱氏法。该法主要以D-山梨醇作为原料，是最早生产维生素C的方法，也是国外采用的方法。工艺路线主要如下：D-山梨醇L-山梨糖黑菌醋的发酵氧化二丙酮-L-山梨糖丙酮发酵硫酸双丙酮-2-酮基-L-古龙酸钠次氯酸纳氧化双丙酮-2-酮基-L-古龙酸酸化维生素CHCl化学转化优点：该法生产的维生素C产品质量好、收率高，达60％，而且生产原料易获得，中间产物化学性质

3、稳定，一直是国外生产维生素C的重要方法缺点：生产工序繁多、劳动强度大、大量有机溶剂的使用易造成环境污染等莱氏法的优缺点2、微生物发酵合成法D-山梨醇途径L-山梨糖途径L-艾杜糖酸途径2-酮-D-葡糖糖酸途径2,5-二酮-D-葡糖糖酸途径2-酮-L-古龙酸途径三、二步发酵法生产工艺六条不同的途径最终都是以2-酮-L-古龙酸为最终产物，在经过化学转化合成维生素C。其中只有第二条实现了工业化生产，此即为我国自行开发的二步发酵法。二步发酵工艺是中国科学院微生物研究所和北京制药厂于1975年合作发明的，此法进一步发展了维生素C的生产，是目前唯一

4、成功应用于维生素C工业生产的微生物转化法。制备工艺简单，生产周期短和三废污染少等。有什么优点呢1985年转让给世界上生产维生素最大的企业——瑞士霍夫曼·罗氏制药公司。（一）二步发酵法生产维生素C的工艺流程主要分为发酵、提取、转化、精制四个过程。总的工艺路线：第一步：D-葡萄糖D-山梨醇H2催化L-山梨糖黑醋酸菌第二步：L-山梨糖2-酮基-L-古龙酸（2KGA)小菌氧化葡萄糖酸杆菌和大菌巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌等伴生菌混合发酵维生素C内脂化烯醇化（二）、具体步骤1、发酵：在氢气、黑醋酸菌的作用下通过一步和二步发酵得到古龙酸钠发酵液。发

5、酵液2、提取:上清液离子交换加热凝聚离心过滤滤液二次离子交换浓缩结晶干燥古龙酸去转化3、转化：甲酯化、类酯化离心分离维c钠酸化脱色离心分离浓缩结晶离心分离粗维c粗维c溶解脱色活性炭、热的去离子水过滤结晶离心过滤母液回收真空干燥过筛、包装维c成品4.精制四、菌种的制备及种子的扩大培养（1）、第一步发酵1、菌种：一步发酵中所用菌种为生黑葡萄糖酸杆菌(Gluconobactermelagenus)，简称黑醋菌。最常用的生产菌株为R—30，其主要特征是：细胞椭圆至短杆状，革兰氏染色阳性，无芽孢大小为(0.5一0.8)umx(1.0-2.2)u

6、m。端生草根鞭毛运动，菌落边缘整介，微显浅褐色。生长最适温度为34℃±l℃，氧化D-山梨醇的发酵收率可达98％以上。2、一级种子扩大培养：种子培养基成分为：山梨醇20％，酵母膏0.7％，碳酸钙0.15%，无机盐溶液0.4％。其中，无机盐溶液的组成为：MgSO4·7H2O1.25g／100mL，(NH4)H2PO47．5g／100mL，KH2PO45g／100mI,K2SO41.25g／100ml.PH6.7,121℃,30min灭菌。3、第一步发酵培养：发酵液培养基成分为：酵母膏0.035％，碳酸钙0.1％，玉米浆0.1％，复合维生素

7、B0.001％，山梨醇浓度视需要而定，该氧化反应的耗氧量较大，所以通气比要求1:1VVM以上。即使在通气量较大，且搅拌转速较高的条件下，发酵至4h后溶解氧浓度急剧下降，甚至接近于零。直到10h左右才逐渐回升。当溶解氧浓度回复至最高点，成水平直线时，表示该反应已达终点。D-山梨醇转化为L-山梨糖的生物转化率达98%以上。发酵液经低温60℃灭菌20min,冷却至30℃，作为第二步发酵的原料。。（2）、第二步发酵法1、菌种：第二步发酵采用的菌种为由大、小两株细菌组成的混合菌种。小菌为氧化葡萄糖酸杆菌（GluconobacterOxydans

8、）,大菌可采用巨大芽孢杆菌（Bacillusmegateriam）,称2980菌；或蜡状芽孢杆菌（Bacilluscereus）,称152菌，或浸麻芽孢杆菌（Bacillusmacerans）,称169菌。也可采用其他一