维生素D2产品开发

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1、维生素D2产品开发VD2是VD的一种活化形式，由存在植物、真菌体内的VD2前体-麦角固醇(又称麦角甾醇)经紫外线照射转变而来，它的化学名称为9,10-开环麦角甾-5,7,10(19),22-四烯-3β-醇。分子式C28H44O，分子量396.66，其分子结构式为：图1维生素D2的分子结构式维生素D2促进小肠黏膜刷状缘对钙的吸收及肾小管重吸收磷，提高血钙、血磷浓度，协同甲状旁腺激素（PTH）、降钙素（CT），促进旧骨释放磷酸钙，维持及调节血浆钙、磷正常浓度。维生素D2促使钙沉着于新骨形成部位，使枸橼酸盐在骨中沉积，促进

2、骨钙化及成骨细胞功能和骨样组织成熟。维生素D2摄入后，在细胞微粒体中受25-羟化酶系统催化生成骨化二醇(25-OHD3)，经肾近曲小管细胞1-羟化酶系统催化，生成具有生物活性的骨化三醇〔1-25-(OH)2D3〕。VD2是一种具有广泛效应的激素载体，与人体钙、磷的吸收有关，具有明显的抗癌功效[1]。此外有研究认为VD2可刺激某些植物根系的生成。1.1维生素D2的传统生产工艺维生素D2传统的工业生产方法是以麦角甾醇为原料，在加温的特定条件下，于乙醇溶液中在波长为280nm左右的紫外线照射，然后除去溶剂，残留物中的麦角骨

3、化醇经过马来酐，柠糠酐处理后转变为二烯化合物，使其形成碱金属盐，转移至水溶液内分离，再用有机溶剂提取维生素D2，制成3，5-二硝基苯甲酸酯，反复结晶，皂化后用丙酮使维生素D2再结晶，即可得到维生素D2成品，其生产工艺中的主要副产物是速甾醇，它经光照射可转化为光甾醇。1.2我国维生素D2生产工艺研究的新进展目前，中国的维生素D2生产水平低，成本高，得率只有20％－22％，与发达国家生产水平（得率30％-33%）相差很大，因此提高麦角固醇的发酵水平，已成为中国维生素D2发展的迫切要求。合成VD2的原料麦角固醇，主要来自酵

4、母发酵、从生产青霉素等药物的废菌丝或植物油、香菇等产品中提取。最近，我们得知，我国南方有从糖蜜提取麦角固醇，价格可接受，来源充足，我们检测的结果表明质量合格。1.3本研究所采用的生产工艺流程麦角固醇（或麦角甾醇）是生产维生素D2、激素黄体酮、可的松的原料。本研究所用的麦角固醇的来源是从酵母菌中提取。生产工艺大体为：高产量的麦角固醇酵母菌种→种子培养→扩大培养→发酵罐发酵→高产酵母、高产麦角固醇→麦角固醇酵母菌压滤或离心→干燥→经光化学方法→维生素D2。1.3.1菌种筛选本研究通过酵母菌发酵来生产麦角固醇，然后通过光化

5、学方法转化为维生素D2。选育高产麦角固醇的菌种是VD2生产的第一步，也是最重要的一步。Eugene选育生产麦角固醇的酵母菌，麦角固醇产量可达细胞干重的2%～3%[2]。Savard[3]采用青霉菌生产麦角固醇，产量达细胞干重的1.8%。国内在麦角固醇产生菌的自然筛选上，也开展了积极的研究。莫湘筠等[4]测定了33株酵母菌的麦角固醇含量，其中2株酿酒酵母的麦角固醇含量分别高达4.33%和3.3%。张博润等人[5]分析了231株不同种、属酵母菌的麦角固醇含量，发现不同种属之间差异很大，最高可达细胞干重的3%，最低的只有0

6、.7%。自然选育是一种简单易行的选育方法，但是它的缺点是效率低、进展慢。因此，把自然选育和诱变育种（紫外线、EMS复合诱变等），杂交育种，原生质体融合等其他育种方法结合使用，可以收到较好效果。1.3.2改善发酵工艺控制微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性能，还要赋予它合适的环境条件才能使它的生产能力充分表达出来。因此优化发酵条件，控制发酵工艺是进一步提高麦角固醇产量的重要手段。通过实验来综合研究碳源、氮源、无机盐、通气条件、初始pH值、温度等条件对麦角固醇产量的影响，并对这些因素进行优化组合，找出麦角固醇产

7、量最高时的发酵条件。1.3.3光化学合成维生素D2麦角固醇紫外光转化过程中主要产物的相互关系见图2。注：Ergosterol为麦角固醇，Tachysterol为速固醇，Pre-ergocalciferol为VD2前体，Lumisterol为光固醇。传统的光化学反应生产工艺，是利用多个低功率汞灯进行长时间连续光照，在这样的光化学反应条件下会有大量副产物生成，限制了VD2的收率，并给产品的提纯带来极大难度，影响产品质量。因此，国内原有的几家VD2生产企业被迫停产。有鉴于此，在本项目中我们提出了一条生产VD2的新工艺路线。

8、我们以麦角固醇为起始原料，分离鉴定了所有光化学反应的主要产物并测定了它们的克分子消光系数，建立了指导生产的检测方法；仔细进行了光化学反应动力学分析，确定了最佳反应条件，包括反应用的光源、反应器、溶剂、浓度以及合适的反应时间。光化学反应结束后，很方便地将光化学反应混合物与麦角固醇分开。麦角固醇可再用；光化学反应混合物热异构化反应后直接制备结晶，整