维生素及辅酶类药物培训课件

（4）绝大多数维生素是通过辅辅酶酶或或辅辅基基的形式参与体内酶促反应体系，在代谢中起调节作用，少数维生素还具有一些特殊的生理功能特殊的生理功能。（5）人体内维生素缺乏缺乏时，会发生“维生素缺乏症”。人体每日需要量是一定的一定的，使用不当，反而会导致疾病。维生素可分为脂溶性脂溶性和水溶性水溶性两大类。脂溶性：脂溶性：维生素A、D、E、K、Q和硫辛酸和硫辛酸等。水水溶溶性性：维生素B1、B2、B6、B12、烟烟酸酸、泛泛酸酸、叶叶酸酸、生物素和维生素生物素和维生素C等等7/17/20241维生素及辅酶类药物二、维生素与辅酶、辅基的关系二、维生素与辅酶、辅基的关系 大部分维生素本身就是辅酶、辅基辅酶、辅基，或者是辅酶、辅或者是辅酶、辅基的组成部分基的组成部分，在机体的代谢中起着十分重要的作用。7/17/20242维生素及辅酶类药物28.2维生素及辅酶类药物的一般生产方法维生素及辅酶类药物的一般生产方法 维生素及辅酶类药物在工工业业上上大多数是通过化化学学合合成成法法获得的，近年来发展起来的微微生生物物发发酵酵法法代表着维生素生产的今后发发展展方方向向。从生物材料中直接提取的不多不多。（1）化化学学合合成成法法 近代的化学合成，常与酶酶促促合合成成、酶酶拆拆分分等结合在一起，以改进工艺条件，提高收率和经济效益。（2）发酵法）发酵法（3）生物提取法）生物提取法7/17/20243维生素及辅酶类药物28.3重要维生素及辅酶类药物重要维生素及辅酶类药物一、维生素及辅酶类药物的概述一、维生素及辅酶类药物的概述 生物化学的发展证明了维生素缺乏的临床表现是由于多种代谢功能的失调代谢功能的失调，大多数维生素是许多生化反应过程中酶的辅酶和辅基；辅酶和辅基；有的维生素则在体内转转变为激素变为激素。7/17/20244维生素及辅酶类药物二、重要的维生素及辅酶类药物二、重要的维生素及辅酶类药物（一）维生素（一）维生素Bl（vitaminB1）1、组成（结构）、性质、组成（结构）、性质维维生生素素B1又称硫硫胺胺素素（Thiamine）。临床上使用的维生素B1是人工合成的硫胺素盐酸盐。硫胺素盐酸盐。维维生生素素B1具有维维持持正正常常糖糖代代谢谢及及神神经经传传导导的的功功能能，在临床上主要用于治疗脚气病治疗脚气病。7/17/20245维生素及辅酶类药物7/17/20246维生素及辅酶类药物硫胺素焦磷酸（脱羧辅酶）缩写硫胺素焦磷酸（脱羧辅酶）缩写TPP或或ThPP 羟乙基7/17/20247维生素及辅酶类药物2、生产工艺、生产工艺（1）合成生产）合成生产（见书）（见书）（2）生物合成）生物合成 根据专利报道，适宜为此目的来生产可采用的发酵的 微 生 物 为 酵 母 属（Saccharo myees）S.Cerisiae Honsen DRM 159与 S.Uvarum Beijerin ck（Syn.Sacch.carishergnsis Hansen）DBM189等菌。培养基培养基碳源碳源：葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等，或该类糖的糖蜜该类糖的糖蜜，麦芽膏（malt extract），水果浆、淀粉糖浆和纤维素水解液等。7/17/20248维生素及辅酶类药物氮源：氮源：液氨或铵盐（硫酸铵，磷酸铵）等。无机盐：无机盐：磷酸钾、硫酸镁、硫酸铁和氯化铁或氯化钠 等无机化合物存在。生物素生物素（biotin）：即维生素H和泛酸等可作为它们 的有机生长因子 （麦芽膏、酵母膏或玉米浆麦芽膏、酵母膏或玉米浆等天然培养基则其中已含有这类生长因子。）过滤 硝酸银沉淀 发酵液 过滤 液 离子交换柱 解吸液 盐酸分解 成品 7/17/20249维生素及辅酶类药物（二）维生素（二）维生素B2（vitaminB2）1、组成（结构）、性质、组成（结构）、性质 维生素维生素B2又称核黄素（核黄素（Riboflavin），是两性化两性化合物合物，极微溶于水，几乎不溶于乙醇和氯仿，不溶极微溶于水，几乎不溶于乙醇和氯仿，不溶于丙酮、乙醚于丙酮、乙醚。在中性与酸性溶液中稳定，但在碱在中性与酸性溶液中稳定，但在碱性溶液中易分解。性溶液中易分解。异咯嗪部分异咯嗪部分戊糖基戊糖基7/17/202410维生素及辅酶类药物维生素B2是构成黄素腺嘌呤单核核苷酸FMN和黄素腺嘌呤二核苷酸FAD重要成分。是氧化还原酶的电子受体。过量无害，量少引起口角炎和皮炎等。维生素B2大量存在于青菜、黄豆、动物肝脏、肾、心、乳中，但含量都低，不宜用提取法生产。7/17/202411维生素及辅酶类药物7/17/202412维生素及辅酶类药物2、生产工艺、生产工艺（1）菌种菌种很多，主要是棉病囊霉和阿氏假囊酵母7/17/202413维生素及辅酶类药物（2）维生素）维生素B2的发酵：的发酵：培培养养基基的的配配制制 米糠油4%，玉米浆1.5%，骨胶1.8，鱼粉1.5，KH2PO4 0.1，NaC1 0.2，CaC12 0.1，（NH4）2SO4 0.02%。维生素维生素B2发酵发酵35-40h7/17/202414维生素及辅酶类药物保存菌种用的培养基：葡萄糖2%、蛋白胨0.1%、麦芽浸膏5%、琼脂2%、灭菌后用氢氧化钠溶液调PH至6.57/17/202415维生素及辅酶类药物（3）维生素）维生素B2的提取与结晶的提取与结晶：用稀稀盐盐酸酸水水解解，加黄黄血血盐盐和和硫硫酸酸锌锌，除除去去蛋蛋白白质质等等杂杂质质，加3-羟羟基基-2-苯苯甲甲酸酸钠钠与与核核黄黄酸酸形形成成复复盐盐进进行行分离精制分离精制。一般提取工艺流程如下：7/17/202416维生素及辅酶类药物（三）维生素三）维生素C（vitaminc）维维生生素素C又名抗抗坏坏血血酸酸（Ascorbic acid）是细胞氧氧化化-还还原原反反应应中的催化剂，它释放两个氢原子后变成氧氧化化型型维生素C，有供供氢氢体体存在时，脱氢抗坏血酸可以接受两个氢原子变成抗坏血酸，参与机体新陈代谢，增加机体对感染的抵抗力。临床上用于坏血病、和严重肝染性疾病的治疗，并促进创伤、骨折、伤口的愈合。1、组成（结构）与性质、组成（结构）与性质 7/17/202417维生素及辅酶类药物 脱氢 双键 7/17/202418维生素及辅酶类药物7/17/202419维生素及辅酶类药物 维生素C为白色粉末，无臭、味酸、熔点190192，易易溶溶于于水水，略略溶溶于于乙乙醇醇，不不溶溶于于乙乙醚醚，氯氯仿仿及及石石油油醚醚等。它是一种还还原原剂剂，易受光、热、氧等破坏，尤其在碱液中或有微量金属离子存在时，分解更快，但干燥结晶较稳定。具有右旋光性右旋光性。2、生产工艺、生产工艺（1）工艺路线；两步法）工艺路线；两步法7/17/202420维生素及辅酶类药物第一步：发酵山梨醇制备山梨糖第一步：发酵山梨醇制备山梨糖菌种：醋酸杆菌菌种：醋酸杆菌发酵条件：温度发酵条件：温度26-30度，度，PH4.4-6.8；通气量；通气量1.8L/min;0.5%酵母膏作为营养源时，山梨醇浓度为酵母膏作为营养源时，山梨醇浓度为19.8%；氮源必需为有；氮源必需为有机氮；用阳离子交换树脂去除原料中的金属离子，因其影响机氮；用阳离子交换树脂去除原料中的金属离子，因其影响转化。转化。30度时培养度时培养33小时，收率小时，收率97.6%。7/17/202421维生素及辅酶类药物第二步发酵山梨糖制备2-酮基-L-古洛糖酸菌种：假单胞杆菌、葡萄糖杆菌属、醋酸杆菌属，单独培养时，一般收率较低，混合培养时收率较高。7/17/202422维生素及辅酶类药物（四）叶酸（四）叶酸（Folicacid）（合成生产）（合成生产）在体内被还原为四四氢氢叶叶酸酸（缩缩写写THFA或或THF），是一碳基团转移酶一碳基团转移酶的辅酶。双键解 N5 一碳单位 供给7/17/202423维生素及辅酶类药物（五）维生素（五）维生素B6（vitaminB6）（合成生产）（合成生产）1、组成（结构），性质、组成（结构），性质 三种维生素都是白色结晶，吡多醇吡多醇易溶于水和乙醇，微溶于脂肪溶剂，对光敏感，对热稳定，但吡多吡多醛和吡多胺醛和吡多胺在高温时迅速破坏。这三种形式都存在于自然界的食物中，但在体内体内则以吡多醛和吡哆胺吡多醛和吡哆胺形成存在，它们是转氨酶和脱羧酶转氨酶和脱羧酶的辅酶辅酶。化学合成生产化学合成生产7/17/202424维生素及辅酶类药物（六）维生素（六）维生素B12（Cyahocobalamin）（发酵生产）（发酵生产）1、组成（结构）、性质（转位酶）、组成（结构）、性质（转位酶）7/17/202425维生素及辅酶类药物（七）维生素（七）维生素A和维生素和维生素A原（原（-胡萝卜素胡萝卜素）1、合成生产维生素、合成生产维生素A2、发酵法生产、发酵法生产：菌丝体内，取其菌丝真空干燥7/17/202426维生素及辅酶类药物7/17/202427维生素及辅酶类药物（八）维生素（八）维生素D21、组成（结构）、性质、组成（结构）、性质 维生素D种类很多，均系类固醇衍生物固醇衍生物。溶于大多数有机溶剂，不溶于水，性质稳定。其主要生化作用生化作用是维持钙、无机磷浓度，促进成骨作用。7/17/202428维生素及辅酶类药物2、生产工艺、生产工艺（1）工艺路线：）工艺路线：7/17/202429维生素及辅酶类药物（九）维生素（九）维生素K1、组成（结构）、性质、组成（结构）、性质 维生素K是一类2甲基1，4萘醌的衍生物。其中以天然的维生素K2和K1以及人工合成的K3和K4较为常见。维生素K1呈黄色晶体。K3是与亚硫酸氢钠的化合物，为白色晶体，易吸潮，溶于乙醇，几乎不溶于苯和醚。维生素K4是与二分子乙酸缩合的二乙酰甲萘醌。化学合成法生产化学合成法生产7/17/202430维生素及辅酶类药物（十）维生素（十）维生素E1、组成（结构），性质、组成（结构），性质7/17/202431维生素及辅酶类药物 维生素E又称生育酚，多存在于植物组织中，如麦胚油，豆类等含量十分丰富。由于环上的甲基位置和数目不同，有有、生生育育酚酚等，天然的生生育育酚酚都都是是D型型。维生素E为油油状状物物，在无氧条件下，对热稳定。易溶于有机溶剂，不溶于水。维维生生素素E对对氧氧敏敏感感，所以常用来保护比它不易氧化的物质免受氧化，因而具具有有抗抗氧氧化化剂剂的作用。临床上用于治疗习惯性流产和女性不育症。是优良的抗氧剂和抗衰老剂抗氧剂和抗衰老剂。7/17/202432维生素及辅酶类药物（十一）辅酶（十一）辅酶I（脱氢酶的辅酶）（脱氢酶的辅酶）CoI是是具具有有较较强强吸吸湿湿性性的的白白色色粉粉末末，易易溶溶于于水水或或生生理理盐盐水水，不不溶溶于于丙丙酮酮等等有有机机溶溶剂剂，为为两两性性分分子子，等等电电点点pH3，在干燥状态和低温下稳定。，在干燥状态和低温下稳定。7/17/202433维生素及辅酶类药物 在生物氧化氧化过程中作为氢的受体或供体氢的受体或供体，起传递氢的作用，可加强体内物质的氧化并供给能量供给能量。为两性分子两性分子，等电点等电点pH3。广泛存在于动植物中，如酵母酵母、谷类、豆类、动物的肝脏、肉类等。7/17/202434维生素及辅酶类药物（十二）辅酶（十二）辅酶Q1、组成（结构）、性质、组成（结构）、性质 自然界存在的辅辅酶酶Q（CoQ），不同生物来源的CoQ侧链的n值为610，人体辅辅酶酶Q的的n10，即为CoQ10，不同一般。辅酶Q10又称为泛醌Q10，为黄色或淡橙黄色、无臭、无味结晶性粉末，易溶于氯仿、苯、四氯化碳，溶于丙酮、乙醚、石油醚；微溶于乙醇，实际上不溶于水和甲醇。定，熔点49。7/17/202435维生素及辅酶类药物7/17/202436维生素及辅酶类药物2、生产工艺、生产工艺（1）技术路线（以猪心为原料）技术路线（以猪心为原料）皂化想法有趣：皂化脂背景皂化想法有趣：皂化脂背景7/17/202437维生素及辅酶类药物（十三）辅酶（十三）辅酶A1、组成（结构）、性质、组成（结构）、性质 7/17/202438维生素及辅酶类药物 具有典型的硫醇味硫醇味，易溶于水易溶于水，不溶于丙酮、乙醚丙酮、乙醚和乙醇和乙醇中，是一种强酸强酸。7/17/202439维生素及辅酶类药物第一节第一节概述概述一、化学结构式一、化学结构式二、理化性质二、理化性质n n水溶性水溶性n n酸性酸性n n还原性还原性n n水解性水解性7/17/202440维生素及辅酶类药物第二节第二节合成路线合成路线一、莱氏法n nD-D-山梨醇为原料，经醋酸菌一步发酵得山梨醇为原料，经醋酸菌一步发酵得L-L-山梨山梨糖，丙酮酮醇缩合、次氯酸钠氧化剂盐酸转化糖，丙酮酮醇缩合、次氯酸钠氧化剂盐酸转化等等5 5步步7/17/202441维生素及辅酶类药物第二节第二节合成路线合成路线n n优点优点n n工艺成熟、产品质量好工艺成熟、产品质量好n n生产周期短，总收率高（生产周期短，总收率高（66%66%）n n缺点缺点n n工序多，耗用原料多工序多，耗用原料多n n有易燃易爆有机溶剂有易燃易爆有机溶剂n n对劳动保护和安全生产要求高对劳动保护和安全生产要求高7/17/202442维生素及辅酶类药物第二节第二节合成路线合成路线二、两步发酵法二、两步发酵法n n简化缩短的莱氏法简化缩短的莱氏法n n优点优点n n缩短工序缩短工序n n降低了原料成本降低了原料成本n n节约了大量有机溶剂，减少了节约了大量有机溶剂，减少了“三废三废”n n多数是液体物料，有利于机械化和自动化生产多数是液体物料，有利于机械化和自动化生产n n缺点缺点n n总收率较低（总收率较低（45-48%45-48%）n n发酵单位体积产率低（发酵单位体积产率低（60mg/100mL60mg/100mL）n n设备体积大，能耗大设备体积大，能耗大7/17/202443维生素及辅酶类药物第二节第二节合成路线合成路线三、全化学合成方法n n三步法：将葡萄糖或葡萄糖醛酸内酯丙酮化、三步法：将葡萄糖或葡萄糖醛酸内酯丙酮化、催化、氧化、水解还原成维生素催化、氧化、水解还原成维生素n n葡萄糖为原料的缺点：丙酮用量大、须用昂贵的铂葡萄糖为原料的缺点：丙酮用量大、须用昂贵的铂金属催化剂、收率低（金属催化剂、收率低（25-28%25-28%）四、其他方法n nGLCGLC技术技术n nDNADNA重组菌种重组菌种7/17/202444维生素及辅酶类药物第三节第三节生产工艺原理和过程生产工艺原理和过程一、莱氏法生产维生素C的工艺原理和过程n nD-D-山梨醇的制备山梨醇的制备n nL-L-山梨糖的制备山梨糖的制备n n2,3,4,6-2,3,4,6-双酮基双酮基-L-L-山梨糖（双丙酮糖）的制备山梨糖（双丙酮糖）的制备n n2,3,4,6-2,3,4,6-双酮基双酮基-L-L-古龙酸（双丙酮古龙酸）的制古龙酸（双丙酮古龙酸）的制备备n n粗品维生素粗品维生素C C的制备的制备n n粗品维生素粗品维生素C C的精制的精制7/17/202445维生素及辅酶类药物1、D-山梨醇的制备山梨醇的制备n n（1）工艺原理n n控制压力、氢做还原剂、镍作催化剂控制压力、氢做还原剂、镍作催化剂7/17/202446维生素及辅酶类药物1、D-山梨醇的制备山梨醇的制备（2）工艺过程n n在在70-7570-75下加水溶解葡萄糖，下加水溶解葡萄糖，50%50%溶液溶液n n氢气纯度氢气纯度 99.3%99.3%、压强、压强0.04MPa0.04MPa时，将糖液冲入釜内时，将糖液冲入釜内n n加入活性镍催化剂加入活性镍催化剂n n加碱液调加碱液调pH8.2-8.4pH8.2-8.4，通蒸汽，并搅拌，通蒸汽，并搅拌n n温度升至温度升至120-135120-135时关闭蒸汽时关闭蒸汽n n控制温度在控制温度在150-155 150-155，压强，压强3.8-4.0MPa3.8-4.0MPan n反应至不吸收氢气为反应终点反应至不吸收氢气为反应终点n n0.2-0.3MPa0.2-0.3MPa压强下压料至沉淀缸、过滤、树脂交换处理压强下压料至沉淀缸、过滤、树脂交换处理n n收率收率95%95%7/17/202447维生素及辅酶类药物1、D-山梨醇的制备山梨醇的制备（3）反应条件及影响因素n npHpH值值n n葡萄糖水葡萄糖水pH8.0-8.5pH8.0-8.5n n偏高或偏低会使甘露醇（副产物）含量增加偏高或偏低会使甘露醇（副产物）含量增加n n设备材质设备材质n n山梨醇能溶解多种金属山梨醇能溶解多种金属n n避免使用铁、铝或铜制设备，而用不锈钢避免使用铁、铝或铜制设备，而用不锈钢n n副产物影响副产物影响n n甘露醇影响产物比旋度甘露醇影响产物比旋度n n残糖含量影响产物比旋度残糖含量影响产物比旋度氢化反应的终点指标氢化反应的终点指标7/17/202448维生素及辅酶类药物1、D-山梨醇的制备山梨醇的制备（4）注意事项及三废处理n n车间进行还原反应时氢气自制，故配有氢气柜。车间进行还原反应时氢气自制，故配有氢气柜。应杜绝火源，以免氢气发生爆炸应杜绝火源，以免氢气发生爆炸n n废镍催化剂可压制成块，冶炼回收废镍催化剂可压制成块，冶炼回收n n再生废液中的镍经沉淀后可回收再生废液中的镍经沉淀后可回收n n废酸、废碱经中和后放入下水道废酸、废碱经中和后放入下水道7/17/202449维生素及辅酶类药物2、L-山梨糖的制备山梨糖的制备（1）工艺原理n n选择性地使选择性地使C2C2位的羟基氧化成羰基位的羟基氧化成羰基n n生物氧化生物氧化n n黑醋菌黑醋菌7/17/202450维生素及辅酶类药物2、L-山梨糖的制备山梨糖的制备（2）工艺过程n n菌种部分菌种部分n n斜面培养基中菌种活化传代斜面培养基中菌种活化传代24h24h后，产糖量达到后，产糖量达到100mg/mL100mg/mL。n n在在30 30 培养培养48h48h，镜检菌体正常、无杂菌，镜检菌体正常、无杂菌n n放放0-5 0-5 冰箱保存备用。冰箱保存备用。n n发酵部分发酵部分n n投料。投料。D-D-山梨醇浓度为山梨醇浓度为16%-20%16%-20%n n培养基控制培养基控制pH5.4-5.6pH5.4-5.6，120 120 灭菌灭菌0.5h0.5hn n在发酵罐中培养（温度在发酵罐中培养（温度30-32 30-32 ；压力；压力0.03-0.05MPa0.03-0.05MPa）7/17/202451维生素及辅酶类药物2、L-山梨糖的制备山梨糖的制备n n一级种子罐发酵率一级种子罐发酵率40%40%以上，二级种子罐发酵率以上，二级种子罐发酵率50%50%以以上上n n发酵培养的山梨醇的投料浓度为发酵培养的山梨醇的投料浓度为25%25%n n当发酵率在当发酵率在95%95%以上时，温度略高（以上时，温度略高（31-3331-33）；）；pH7.2pH7.2左右，即为发酵终点左右，即为发酵终点n n控制真空度在控制真空度在0.05MPa0.05MPa以上，温度以上，温度60 60 以下，减压浓缩以下，减压浓缩结晶即得结晶即得L-L-山梨糖山梨糖（3 3）反应条件及影响因素）反应条件及影响因素n n山梨醇的纯度影响收率山梨醇的纯度影响收率n n山梨醇浓度影响氧化速率山梨醇浓度影响氧化速率n n金属离子会抑制细菌的脱氢活性金属离子会抑制细菌的脱氢活性n n生物催化剂能促进细菌生长，提高发酵率生物催化剂能促进细菌生长，提高发酵率7/17/202452维生素及辅酶类药物2、L-山梨糖的制备山梨糖的制备n n空气流量影响深层发酵。一般为空气流量影响深层发酵。一般为0.7-1VVM0.7-1VVMn n细菌接种量影响氧化速率细菌接种量影响氧化速率（4 4）注意事项）注意事项n n尽量减少染菌途径尽量减少染菌途径n n其途径有其途径有n n种子或发酵罐带菌种子或发酵罐带菌n n接种时罐压低于大气压接种时罐压低于大气压n n培养基消毒不彻底培养基消毒不彻底n n操作中染菌操作中染菌n n阀门泄露阀门泄露7/17/202453维生素及辅酶类药物3、2,3,4,6-双酮基双酮基-L-山梨糖的制备山梨糖的制备（1）工艺原理n n保护保护2 2，3 3，4 4，6 6位羟基位羟基7/17/202454维生素及辅酶类药物3、2,3,4,6-双酮基双酮基-L-山梨糖的制备山梨糖的制备（2）工艺过程n n配料比配料比n nL-L-山梨糖：丙酮：发烟硫酸：氢氧化钠山梨糖：丙酮：发烟硫酸：氢氧化钠 =1:9:0.4:0.6=1:9:0.4:0.6n n步骤步骤n n5 5 下压入丙酮、发烟硫酸，加入山梨糖下压入丙酮、发烟硫酸，加入山梨糖n n15-20 15-20 下溶糖下溶糖6h6hn n降温至降温至-8-8，保持，保持6-7h6-7h得酮化液。得酮化液。n n25 38%38%），否则催化效果降低，收），否则催化效果降低，收率降低率降低n n析出温度的影响析出温度的影响7/17/202462维生素及辅酶类药物5、粗品维生素、粗品维生素C的制备的制备析出温度析出温度5555565656.556.5575758585959析出温差析出温差1 12 22.52.53 34 45 5收率收率%74.874.882.382.382.782.78282818180.580.5n n析出期为转化反应的剧烈期析出期为转化反应的剧烈期n n析出期温差太小，为析出期温差太小，为11，说明反应不剧烈，放，说明反应不剧烈，放热小，不完全热小，不完全n n温差太大，为温差太大，为55，则反应放热太多，反应太剧，则反应放热太多，反应太剧烈，热量不能很快传递出去，加速副反应发生，烈，热量不能很快传递出去，加速副反应发生，严重时会引起烧料严重时会引起烧料n n最佳温差最佳温差2.5 2.5，析出温度不能高于，析出温度不能高于59 59 n n如遇突然停电，应选关蒸汽，后关搅拌如遇突然停电，应选关蒸汽，后关搅拌n n来电后，先开搅拌，后开蒸汽，缓慢升温来电后，先开搅拌，后开蒸汽，缓慢升温7/17/202463维生素及辅酶类药物6、粗品维生素、粗品维生素C的精制的精制n n配料比配料比n n粗维生素粗维生素C(C(折纯折纯)：蒸馏水：活性炭：乙醇：蒸馏水：活性炭：乙醇 =1=1：1.1:0.06:0.61.1:0.06:0.6n n步骤步骤n n粗品（粗品（85%85%）真空干燥（）真空干燥（50-5550-55，20-30min20-30min）n n除去挥发性杂质（盐酸、丙酮）除去挥发性杂质（盐酸、丙酮）n n投入热水（投入热水（68-70 68-70）中溶解）中溶解n n加入活性炭搅拌加入活性炭搅拌5-10min5-10minn n保温压滤保温压滤n n结晶罐中降温至结晶罐中降温至45-50 45-50 7/17/202464维生素及辅酶类药物6、粗品维生素、粗品维生素C的精制的精制n n加入晶种，缓慢冷却至加入晶种，缓慢冷却至-2-2，结晶，结晶n n晶体离心甩滤，冰乙醇洗涤晶体离心甩滤，冰乙醇洗涤n n甩滤，低温干燥（甩滤，低温干燥（43-45 43-45，1.5h1.5h）n n得精制维生素得精制维生素C C（m.p.190-192 m.p.190-192）收率）收率91%91%n n总收率总收率60%60%（对（对D-D-山梨醇计）山梨醇计）7/17/202465维生素及辅酶类药物二、两步发酵法生产维生素二、两步发酵法生产维生素二、两步发酵法生产维生素二、两步发酵法生产维生素C C的工艺原理及过程的工艺原理及过程的工艺原理及过程的工艺原理及过程n nD-山梨醇的制备n n2-酮基-L-古龙酸的制备（两步发酵）n nL-L-山梨糖的制备（第一步发酵）山梨糖的制备（第一步发酵）n n2-2-酮基酮基-L-L-古龙酸的制备（第二步发酵）古龙酸的制备（第二步发酵）n n粗维生素的制备n n维生素C的精制7/17/202466维生素及辅酶类药物2-酮基酮基-L-古龙酸的制备古龙酸的制备（1）工艺原理n n微生物氧化法微生物氧化法（2）工艺过程n n菌种部分菌种部分n n菌种活化、分离、混合培养菌种活化、分离、混合培养n n移入三角瓶种液培养基，移入三角瓶种液培养基，29-33 29-33 振荡培养振荡培养24h24h，n n产酸量在产酸量在6-9mg/mL6-9mg/mL，pHpH降至降至7 7以下，镜检正常无杂菌以下，镜检正常无杂菌n n发酵部分发酵部分n n一级种子罐加料一级种子罐加料7/17/202467维生素及辅酶类药物2-酮基酮基-L-古龙酸的制备古龙酸的制备n n控温控温29-30 29-30，压强，压强0.05MPa0.05MPa，pH6.7-7.0pH6.7-7.0n n二级种子罐培养，二级种子罐培养，n n发酵终点：温度发酵终点：温度31-3331-33，pH7.2pH7.2，残糖量，残糖量0.8mg/mL0.8mg/mLn n两步发酵收率两步发酵收率78.5%78.5%n n提取部分提取部分n n一次交换一次交换n n盐酸酸化，调菌体蛋白等电点，沉降盐酸酸化，调菌体蛋白等电点，沉降4h4h以上以上n n上清液以上清液以2-3m2-3m3 3/h/h的流速压入阳离子交换柱的流速压入阳离子交换柱n n当流出液当流出液pHpH为为3.53.5时，收集交换液，控制时，收集交换液，控制pHpHn n交换完，纯水冲柱交换完，纯水冲柱7/17/202468维生素及辅酶类药物2-酮基酮基-L-古龙酸的制备古龙酸的制备n n加热过滤加热过滤n n合并流出液和洗液合并流出液和洗液n n调调pHpH至蛋白等电点至蛋白等电点n n加热至加热至7070，加，加0.3%0.3%活性炭活性炭n n升温至升温至90-9590-95，保温，保温10-15min10-15min，使蛋白凝结，使蛋白凝结n n停止搅拌，快速冷却，高速离心停止搅拌，快速冷却，高速离心n n二次交换二次交换n n上清液打入二次交换柱上清液打入二次交换柱n n洗脱，至流出液洗脱，至流出液pH=1.5pH=1.5时，收集交换液时，收集交换液n n控制控制pH1.5-1.7pH1.5-1.7之间。之间。n n交换完毕，洗柱交换完毕，洗柱7/17/202469维生素及辅酶类药物2-酮基酮基-L-古龙酸的制备古龙酸的制备n n减压浓缩减压浓缩n n二次交换液进行一级浓缩二次交换液进行一级浓缩n n控制真空度、内温，至浓缩液的相对密度达控制真空度、内温，至浓缩液的相对密度达1.21.2n n出料出料n n同样条件二次浓缩，至尽量干同样条件二次浓缩，至尽量干n n加少量乙醇，冷却结晶加少量乙醇，冷却结晶n n甩滤，冰乙醇洗涤甩滤，冰乙醇洗涤n n得得2-2-酮基酮基-L-L-古龙酸（古龙酸（m.p.158-162m.p.158-162）n n收率收率80%80%7/17/202470维生素及辅酶类药物2-酮基酮基-L-古龙酸的制备古龙酸的制备（3）反应条件及影响因素n n山梨糖的影响山梨糖的影响n n山梨糖初浓度过高，将抑制菌体生长，使发酵收率降低山梨糖初浓度过高，将抑制菌体生长，使发酵收率降低n n从生产角度考虑，保证尽可能高的酸度，需山梨糖初浓从生产角度考虑，保证尽可能高的酸度，需山梨糖初浓度越高越好度越高越好n n较适宜为较适宜为80mg/mL80mg/mLn n可以采用滴加或待菌体生长正常后一次性补加的方法，可以采用滴加或待菌体生长正常后一次性补加的方法，来提高产物的浓度。来提高产物的浓度。n n溶解氧浓度的影响溶解氧浓度的影响n n溶解氧浓度影响好氧菌的活性溶解氧浓度影响好氧菌的活性7/17/202471维生素及辅酶类药物2-酮基酮基-L-古龙酸的制备古龙酸的制备n n产酸前期应处于高溶氧浓度产酸前期应处于高溶氧浓度n n产酸中期，溶氧浓度为产酸中期，溶氧浓度为3.5-6.0mg/mL3.5-6.0mg/mLn n产酸后期，耗氧量减少。产酸后期，耗氧量减少。n npHpH的影响的影响n npHpH过低（过低（6.46.4）不利于发酵）不利于发酵n n控制控制pH6.7-7.9pH6.7-7.9（4）注意事项及“三废”处理n n调好等电点是凝聚菌体蛋白的重要因素调好等电点是凝聚菌体蛋白的重要因素n n树脂再生的好坏直接影响树脂再生的好坏直接影响2-2-酮基酮基-L-L-古龙酸的提古龙酸的提取，其标准为进出酸差在取，其标准为进出酸差在1%1%以下，无以下，无ClCl-7/17/202472维生素及辅酶类药物2-酮基酮基-L-古龙酸的制备古龙酸的制备n n浓缩时，温度控制在浓缩时，温度控制在4545左右较好，以防止跑左右较好，以防止跑料和炭化料和炭化n n三废处理。三废处理。n n母液回收、浓缩、结晶甩滤，提高收率母液回收、浓缩、结晶甩滤，提高收率n n废盐酸回收后可再用于第一次交换废盐酸回收后可再用于第一次交换7/17/202473维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备酸转化、碱转化、酶转化1、酸转化（1 1）工艺原理）工艺原理（2 2）工艺过程）工艺过程n n配料比配料比n n2-2-酮基酮基-L-L-古龙酸：古龙酸：38%38%盐酸：丙酮盐酸：丙酮 =1:0.4:0.3=1:0.4:0.3n n先将丙酮和一半古龙酸加入转化罐，搅拌先将丙酮和一半古龙酸加入转化罐，搅拌n n再加入盐酸和余下的古龙酸再加入盐酸和余下的古龙酸n n蒸汽加热，升温至蒸汽加热，升温至30-38 30-38，7/17/202474维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n关闭蒸汽，自然升温至关闭蒸汽，自然升温至52-54 52-54，保温，保温5h5hn n达到反应高潮，保持温度达到反应高潮，保持温度50-5250-52，至总反应时，至总反应时间间20h20h，n n冷却过滤、冷乙醇洗涤，冷却过滤、冷乙醇洗涤，n n得维生素得维生素C C粗品，收率粗品，收率88%88%（3 3）反应条件及影响因素）反应条件及影响因素n n盐酸浓度的影响盐酸浓度的影响n n若盐酸浓度偏低，则转化不完全，收率低若盐酸浓度偏低，则转化不完全，收率低n n若盐酸浓度偏高，则分解成许多杂质，使反应若盐酸浓度偏高，则分解成许多杂质，使反应物颜色较深物颜色较深7/17/202475维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n丙酮的影响丙酮的影响n n酸性条件下，产物容易分解为糠醛，进一步聚合酸性条件下，产物容易分解为糠醛，进一步聚合成水和醇不溶的糠醛树脂。成水和醇不溶的糠醛树脂。n n加入丙酮可以溶解糠醛，降低其活性而阻止其聚加入丙酮可以溶解糠醛，降低其活性而阻止其聚合合7/17/202476维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n2、碱转化n n（1 1）工艺原理）工艺原理7/17/202477维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备（4 4）工艺过程）工艺过程n n酯化酯化n n加入甲醇、浓硫酸和干燥的古龙酸加入甲醇、浓硫酸和干燥的古龙酸n n搅拌加热，升温至搅拌加热，升温至66-6866-68，n n反应反应4h4h左右即为酯化终点左右即为酯化终点n n冷却，加入碳酸氢钠冷却，加入碳酸氢钠n n升温至升温至6666左右，回流左右，回流10h10h后，即为转化终点后，即为转化终点n n冷却至冷却至00，离心分离，得维生素，离心分离，得维生素C C钠盐钠盐n n母液回收母液回收7/17/202478维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n酸化酸化n n将维将维C C钠盐和一母干品、甲醇加入罐中，搅拌钠盐和一母干品、甲醇加入罐中，搅拌n n硫酸调反应液硫酸调反应液pHpH为为2.2-2.42.2-2.4n n在在4040左右保温左右保温1.5h1.5hn n冷却，离心分离，弃去硫酸钠冷却，离心分离，弃去硫酸钠n n加少量活性炭，冷却压滤加少量活性炭，冷却压滤n n真空减压浓缩，蒸出甲醇真空减压浓缩，蒸出甲醇n n浓缩液冷却结晶，离心分离浓缩液冷却结晶，离心分离7/17/202479维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备3、改进后的转化工艺n n旧工艺的缺点旧工艺的缺点n n带入大量钠离子，影响维生素带入大量钠离子，影响维生素C C的质量的质量n n转化后母液中产生大量硫酸钠，严重影响母液套用转化后母液中产生大量硫酸钠，严重影响母液套用及成品质量及成品质量n n劳动生产强度大劳动生产强度大n n碱转化的新工艺碱转化的新工艺n n有机胺代替碳酸氢钠有机胺代替碳酸氢钠7/17/202480维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n工艺原理工艺原理7/17/202481维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n工艺过程工艺过程n n将将2-2-酮基酮基-L-L-古龙酸甲酯加入到甲醇中古龙酸甲酯加入到甲醇中n n搅拌、升温、回流、溶解搅拌、升温、回流、溶解n n在惰性气体中滴加胺，回流、搅拌在惰性气体中滴加胺，回流、搅拌n n浓缩、蒸馏水溶解油状物浓缩、蒸馏水溶解油状物n n有机溶媒提取、分离有机溶媒提取、分离n n有机层用硫酸钠干燥后，回收套用有机层用硫酸钠干燥后，回收套用n n水层经浓缩、结晶得维生素水层经浓缩、结晶得维生素C C晶体晶体7/17/202482维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n优点优点n n提高产品质量和收率提高产品质量和收率n n有机溶剂回收套用率高有机溶剂回收套用率高n n反应条件、温度要求不高反应条件、温度要求不高n n大量使用液体投料，有利于自动化控制大量使用液体投料，有利于自动化控制n n缺点缺点n n反应在惰性气体（氮气、氩气）保护下进行反应在惰性气体（氮气、氩气）保护下进行7/17/202483维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n酸转化新工艺酸转化新工艺n n工艺过程工艺过程n n将古龙酸钠盐加到乙醇和丙酮的混合溶液中将古龙酸钠盐加到乙醇和丙酮的混合溶液中n n室温下搅拌，通入氢气室温下搅拌，通入氢气n n6060反应，析出氯化钠晶体反应，析出氯化钠晶体n n过滤，乙醇和丙酮的混合溶液洗涤过滤，乙醇和丙酮的混合溶液洗涤n n合并滤液，加入惰性溶剂合并滤液，加入惰性溶剂n n保温、搅拌、冷却、析晶保温、搅拌、冷却、析晶n n得维生素得维生素C C7/17/202484维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n优点优点n n析晶纯度高析晶纯度高n n反应温度低反应温度低n n工艺时间缩短工艺时间缩短n n去除了维生素去除了维生素C C精制过程中的水溶解精制过程中的水溶解n n提高产品的质量和收率提高产品的质量和收率n n溶剂经分馏后可重新使用溶剂经分馏后可重新使用7/17/202485维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备（4）两条转化路线的比较n n各占各占50%50%n n酸转化酸转化n n优点优点n n设备简单设备简单n n操作方便操作方便n n中间过程少，利于收率提高中间过程少，利于收率提高n n缺点缺点n n设备易被腐蚀设备易被腐蚀7/17/202486维生素及辅酶类药物（三）粗维生素（三）粗维生素C的制备的制备n n碱转化碱转化n n优点优点n n产品质量较好产品质量较好n n缺点缺点n n设备多，操作过程长，设备多，操作过程长，n n不利于提高总收率不利于提高总收率n n转化过程中使用大量的甲醇，需注意劳动保护转化过程中使用大量的甲醇，需注意劳动保护7/17/202487维生素及辅酶类药物（四）、维生素（四）、维生素C的精制的精制（1）工艺原理n nL-L-抗坏血酸易遭破坏抗坏血酸易遭破坏n n温度温度n n金属离子金属离子n n空气接触空气接触n npHpHn n易氧化易氧化n n易分解易分解n n变质的标志：色泽变黄变质的标志：色泽变黄7/17/202488维生素及辅酶类药物4、维生素、维生素C的精制的精制（2）工艺过程n n配料比配料比 n n粗维生素粗维生素C C：蒸馏水：活性炭：晶种：蒸馏水：活性炭：晶种 =1=1：1.11.1：0.580.58：0.000230.00023n n步骤步骤n n粗维生素粗维生素C C真空干燥真空干燥n n加蒸馏水搅拌溶解加蒸馏水搅拌溶解n n加活性炭，搅拌加活性炭，搅拌5-10min5-10min，压滤，压滤n n滤液加入结晶罐，再加入滤液加入结晶罐，再加入50L50L左右的乙醇，搅拌左右的乙醇，搅拌n n降温、加晶种，结晶降温、加晶种，结晶7/17/202489维生素及辅酶类药物4、维生素、维生素C的精制的精制n n将晶体离心甩滤，冰乙醇洗涤将晶体离心甩滤，冰乙醇洗涤n n甩滤、干燥器中干燥，得精制甩滤、干燥器中干燥，得精制VCVCn n整个过程耗时整个过程耗时76-80h76-80hn n总收率总收率42.7-47.1%42.7-47.1%（以山梨醇计）（以山梨醇计）（3）注意事项n n结晶时，结晶罐中最高温度不得高于结晶时，结晶罐中最高温度不得高于4545，最，最低不得低于低不得低于-4-4，不能再高温下加晶种，不能再高温下加晶种n n回旋干燥要严格控制循环水温和时间，夏天循回旋干燥要严格控制循环水温和时间，夏天循环水温高，可用小冷凝器降温环水温高，可用小冷凝器降温n n压滤时遇停电，应立即关空压阀保压压滤时遇停电，应立即关空压阀保压7/17/202490维生素及辅酶类药物三、莱氏法和两步发酵法的工艺比较三、莱氏法和两步发酵法的工艺比较（1）莱氏法工艺 n n葡萄糖葡萄糖高压催化氢化高压催化氢化黑醋菌氧化黑醋菌氧化丙酮保护丙酮保护次氯酸钠氧化次氯酸钠氧化盐酸转化盐酸转化维生素维生素C Cn n优点优点n n生产工艺成熟、各项技术指标先进、生产技术水平较高、生产工艺成熟、各项技术指标先进、生产技术水平较高、n n总收率达总收率达65%65%、优级品率、优级品率100%100%n n缺点缺点n n需要丙酮保护羟基、反应步骤增多，连续操作有困难需要丙酮保护羟基、反应步骤增多，连续操作有困难n n丙酮用量大，苯的毒性大丙酮用量大，苯的毒性大n n劳动保护强度大，并污染环境劳动保护强度大，并污染环境7/17/202491维生素及辅酶类药物三、莱氏法和两步发酵法的工艺比较三、莱氏法和两步发酵法的工艺比较（2）两步发酵法n n葡萄糖葡萄糖高压催化氢化高压催化氢化两步微生物氧化两步微生物氧化酸酸（碱）转化（碱）转化维生素维生素C Cn n优点优点n n生物氧化具有特异性，省去了保护和脱保护两步生物氧化具有特异性，省去了保护和脱保护两步n n革除了大量有机溶剂革除了大量有机溶剂n n改善了劳动条件和环境保护问题改善了劳动条件和环境保护问题n n革除了动力搅拌，大大节约了能源革除了动力搅拌，大大节约了能源7/17/202492维生素及辅酶类药物