维生素C的生产
3.2,3,4,6-双丙酮基-L-山梨糖(双丙酮糖)的制备 山梨糖(酮式)经过互变异构转变成环式山梨糖,再 与两分子丙酮反应,将其结构中2,3-位羟基及4,6-位羟基保 护起来,生成2,3,4,6-双丙酮基-L-山梨糖。
工艺过程 生产中的配料比为L-山梨糖:丙酮:发烟 硫酸:氢氧化钠:苯=1:9:0.4:0.6:6(摩尔比)。将 丙酮、发烟硫酸在5℃以下压至溶糖罐内,加入山梨 糖,在15~20℃下溶糖6h后再降温至-8℃,保持 6~7h得酮化液。然后在温度不超过25℃时酮化液中 加入18%~22%氢氧化钠溶液中,调节pH至8.0~8.5。 下层硫酸钠用丙酮洗涤,回收单丙酮糖;上层清液 蒸馏至100℃后,减压蒸馏至约90℃为终点,再用 苯提取蒸馏后的剩余溶液,然后减压蒸馏苯液得丙 酮糖。
第三节 生产工艺过程
莱氏法维生素C生产工艺过程
1.D-山梨醇的制备 山梨醇是葡萄糖在氢作还原剂,镍作催化剂的条件 下,将葡萄糖醛基还原成醇羟基而制得的。
工艺过程 将水加热至70~75℃,在不断搅拌下逐渐加 入葡萄糖至全溶,制成50%葡萄糖水溶液,再加入活性炭 于75℃,搅拌10min,滤去炭渣,然后用石灰乳液调节滤 液pH8.4,备用。当氢化釜内氢气纯度≥99.3%,压强 >0.04Mpa时可加入葡萄糖滤液,同时在触媒槽中添加活性 镍,利用糖液冲入釜内,以碱液调节pH为8.2~8.4,然后 通蒸汽并搅拌。当温度达到120~135℃时关蒸汽,并控制 釜温在150~155℃,压强在3.8~4.0MPa。取样化验合格后, 在0.2~0.3MPa压强下压料至沉淀缸静置沉淀,过滤除去催 化剂,滤液经离子交换树脂交换,活性炭处理,即得D-山 梨醇。
体——2-酮基-L古龙酸(2-Keto-L-gulonic acid,简称2-KGA)。为了保护
山梨糖C6位伯醇基不被氧化,就须在酸性条件下先用丙酮处理L-山梨糖, 形成双丙酮衍生物后再进行氧化;氧化后还必须水解生成2-酮基-L-古龙酸 (不稳定,难分离出),再经转化而得维C。
两步发酵法
以氧化葡萄糖酸杆 (Glnanobacter oxydans) 为主要产酸菌,以条纹 假 单 孢 杆 菌 (Pseudomonas striata) 为伴生菌的自然组合菌 株,将 L- 山梨糖继续氧 化成维C的前体——2-酮 基 -L- -2-酮基-古龙酸(双丙酮古 龙酸)的制备
用次氯酸钠将2,3,4,6-双丙酮基-L-山梨糖氧化成 2,3,4,6-双丙酮基-L-2-酮基古龙酸钠,再用浓盐酸酸化即得 2,3,4,6-双丙酮基-L-2-酮基-古龙酸。
工艺过程 ①次氯酸钠的制造 次氯酸钠性质不稳定,久置易分解失去 氧化性,所以需新鲜配制。在35℃下将14.5%~15.5%氢氧 化溶液搅拌通入液氯,以有效氯浓度9.5%~9.7%,余碱浓 度2.8~3.2%为终点。 ②双丙酮糖的氧化 配料比为双丙酮糖:次氯酸钠:硫酸镍 =1:10:0.04(摩尔比)。将次氯酸钠、双丙酮糖及硫酸镍 在温度40℃保温搅拌30min,然后静止片刻,抽滤。滤液 冷至0~5℃时,用盐酸中和,分三段进行:pH7,pH3, pH1.5。甩滤,冷水洗,再甩滤1h,即得2,3,4,6-双丙 酮基-L-2-酮基-古龙酸结晶。
2.L-山梨糖的制备 经过黑醋菌的生物氧化,可选择性地使D-山梨醇的2位 羟基氧化成酮基,即得L-山梨糖。
工艺过程:
①菌种部分 将黑醋菌保存于斜面培养基中,每月传代一次, 保存于0~5℃冰箱内。以后菌种从斜面培养基移入三角瓶种 液培养基中,在30~33℃振荡培养48h,合并入血清瓶内,糖 量在100mg/ml以上,镜检菌体正常,无杂菌,可接入生产。 ②发酵部分 种子培养分为一、二级种子罐培养,都以质量浓 度为16%~20%的D-山梨醇投料,并以玉米浆、酵母膏、泡 敌、碳酸钙、复合维生素B、磷酸盐、硫酸盐等为培养基。 30~340C ,通入无菌空气(1VVM),并维持罐压 0.03~0.05MPa进行一、二级种子培养。当一级种子罐产糖 量大于50mg/ml(发酵率达40%以上),二级种子罐产糖量 大于70mg/ml(发酵率在50%以上),菌体正常,即可移种。
发酵罐部分是以20%左右D-山梨醇为投料浓度,另以 玉米浆、尿素为培养基,在pH5.4~5.6,灭菌消毒冷却后, 按接种量为10%接入二级种子培养液。在31~34℃,通入 无菌空气(0.7VVM),维持罐压0.03~0.05Mpa等条件下 进行培养。当发酵率在95%以上,温度略高(31~33℃)、 pH在7.2左右,糖量不再上升时即为发酵的终点。 ③后处理部分 将发酵液过滤除去菌体,然后控制真空度在 0.05MPa以上,温度在60℃以下,将滤液减压浓缩结晶即 得L-山梨糖。
陈代谢,增加机体对感染的抵抗力。其结构式为: 性质:维生素C是一种白色或略带淡黄色的 结晶或粉末,无臭、味酸、遇光色渐变深, 水溶液显酸性。易溶于水,略溶于乙醇,不 溶于乙醚、氯仿和石油醚等有机溶剂。水溶 液在pH为5~6之间稳定,若pH值过高或过 低,并在空气,光线和温度的影响下,可促 使内酯环水解,并可进一步发生脱羧反应而 成糠醛,聚合易变色。
第二节
莱氏法
合成原理
德 国 的 莱 奇 登 ( Reichstein ) 等 人 以 D- 山 梨 醇 为 原 料 , 经 黑 醋 菌 (Acetobacter Melanogenum)一步发酵得L-山梨糖,将此糖在酸性条件
下,经丙酮酮醇缩合,得双丙酮糖,再经次氯酸钠(或高锰酸钾)氧化得
双丙酮-2-酮-L-古龙酸,再将后者水解去丙酮后经盐酸转化得维生素C。 这种方法用强氧化剂将L-山梨糖在4位的仲醇基氧化生成维C的重要前
学习目标
了解维生素C的性质及生物合成工艺原 理; 熟悉莱氏法生产维生素C的生产工艺; 掌握两步发酵法生产维生素C的生产工 艺。
第一节 概述
应用:维生素C(Vitamin C,VC)又名抗坏血酸,化学名称 为L-2,3,5,6-四羟基-2-己烯酸-γ-内酯。是人体不可缺少的要
素,维生素C是细胞氧化-还原反应中的催化剂,参与机体新