发酵工程——维生素C的生产工艺探讨.ppt

一、维生素C ( Vitamin C VC) 维生素C又名抗坏血酸，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。 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 （一）二步发酵法生产维生素C的工艺流程 （二）、具体步骤 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(Gluconobacter melagenus)，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)um x(1.0-2.2)um。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：MgSO4·7H2O 1.25g／100 mL,(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B 0.001％，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。 五、发酵工艺中的部分设备 * * * 维生素的工艺原理 王桐 潘明阳 郁鲲 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。 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。 维c合成方法 莱氏化学合成法 微生物发酵合成法 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 黑醋菌的发酵氧化 二丙酮-L-山梨糖 丙酮 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C HCl 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 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。 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 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 （