发酵法生产维生素c的综述

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1、发酵法生产维生素C的综述环工1302刘定坤（2013011327）发酵法生产维生素C的综述摘要：维生素C（英语：VitaminC，又称L-抗坏血酸）是高等灵长类动物与其他少数生物的必需营养素。抗坏血酸在大多的生物体可借由新陈代谢制造出来，但是人类是最显著的例外。最广为人知的是缺乏维生素C会造成坏血病。在生物体内，维生素C是一种抗氧化剂，保护身体免于自由基的威胁，维生素C同时也是一种辅酶。其广泛的食物来源为各类新鲜蔬果。维生素C（英语：VitaminC，又称L-抗坏血酸）为酸性己糖衍生物，是稀醇式己糖酸内酯，Vc主要来源新鲜水果和蔬菜，是高等灵长类动物与其他少数生物的必需营养素。Vc有L-型

2、和D-型两种异构体，只有L-型的才具有生理功能，还原型和氧化型都有生理活性。其结构是一种含有6个碳原子的酸性多羟基化合物，分子式为C6H8O6，分子量为176.1。天然存在的抗坏血酸有L型和D型2种，后者无生物活性。维生素C是呈无色无臭的片状晶体，易溶于水，不溶于有机溶剂。在酸性环境中稳定，遇空气中氧、热、光、碱性物质，特别是由氧化酶及痕量铜、铁等金属离子存在时，可促进其氧化破坏。氧化酶一般在蔬菜中含量较多，故蔬菜储存过程中都有不同程度流失。但在某些果实中含有的生物类黄酮，能保护其稳定性。0前言维生素C的发酵是指通过发酵作用将原料转化为维生素C，再通过生物分离技术将其从发酵液中分离提纯，获

3、取满足要求的维生素C产品。维生素C的发酵过程中包含菌种的培育、菌种的保藏、种子的制备、发酵动力学、发酵环节的控制和染菌及防治六个方面。概括地说，在发酵的整个过程中要选育出优秀的发酵菌种并采取合理有效的方法予以保藏，保持其优良性状；在实际生产时要对菌种进行扩大培养，满足生产上对发酵菌的数量要求；对于发酵还应全面的考虑发酵的消耗、产率问题，并通过适当的控制方法提高效率；染菌和污染是发酵过程中的一个非常严重的问题，需要严格控制，频繁检测确保发酵罐安全，避免或较小损失。1发酵机制目前，维生素C发酵主要有葡萄糖发酵和山梨醇发酵，工业中使用的发酵方法分别为莱氏法和二步发酵法。1.1葡萄糖发酵葡萄糖发酵

4、是以葡萄糖为原料生产维生素C的发酵方法。该方法包括莱氏法、新二步发酵法和一步发酵法，但后两种由于技术等原因尚未应用到生产中，这里将简要介绍介绍一下。5发酵法生产维生素C的综述环工1302刘定坤（2013011327）氏法是一种化学合成与一步发酵相结合的生产方法，生产工艺路线成熟，生产原料便宜易得，产品质量好，收率高。因此至今瑞士的Roche、日本的Takeda、德国的E.Merk和BASF等国外生产维生素的主要公司均采用该方法。该方法生产工序多、过程长，难以连续化操作；使用大量有毒、易燃化学药品，造成环境污染等。为此，自上世纪60年代开始，世界各地的科学家都致力于简化该生产路线的研究。[1

5、,20,21]其合成路线如图1。图1.莱氏合成路线新二步发酵法（相对于二步发酵法而言，将在后面对二步发酵法进行介绍）也称葡萄糖串联发酵法，是由D-葡萄糖依次经欧文氏菌、棒杆菌发酵生成维生素C。该法工序简单，但在原料和菌体处理等方面均有待改进提高，尚未能应用到工业生产中去。一步发酵法是在新二步发酵法的基础上，利用生物技术，采用重组DNA技术，构成工程菌，实现从D-葡萄糖到2-KGL的一步发酵。[1]目前，该方法尚处于研究之中。1.2山梨醇发酵山梨醇发酵上世纪70年代初，我国的尹光琳等发明了二步发酵法的新工艺，它是目前唯一成功应用于VC工业生产的微生物转化法[1]，是通过生物发酵得到2-酮-L

6、-古洛糖酸，这有别于莱氏合成法中的化学合成，其发酵成分较莱氏合成法更多。[20-22]其发酵路线如图2（仅为发酵过程的一部分，其余过程与莱氏法相同）。说明：目前生产中假单孢杆菌已被巨大芽孢杆菌取代图2.二步发酵法发酵路线本文将以D-葡萄糖为开端，重点介绍二步发酵生产维生素C的过程，其中包括菌种的培育、菌种的保藏、种子的制备、发酵动力学、发酵环节的控制和染菌及防治等方面的内容。2菌种的培育二步发酵生产维生素C过程中用到的菌系为混合菌系[23]，包含的发酵菌种类很多，这里将主要介绍巨大芽孢杆菌菌种的培育。（由于生黑醋杆菌的相关资料查不到，这里就不进行论述了，可以考虑从相关机构或科研院所直接获取

7、现成的生黑醋酸杆菌，这也是获取菌种的一种方法）。2.1菌种特性巨大芽孢杆菌：杆状，末端圆；单个或呈短链排列，1.2～1.5×2.0～4.0微米；能运动；芽孢1.0～1.2×1.5～2.0微米，椭圆形，中生或次端生；能够液化明胶慢、胨化牛奶、水解淀粉、不还原硝酸；巨大芽孢杆菌为产孢杆菌，且为革兰氏阳性菌及好氧菌，也为常见的油中腐生菌。2.2菌种的分离5发酵法生产维生素C的综述环工1302刘定坤（2013011327）从巨大