维生素C概述及其合成工艺

该法以生物氧化过程代替莱氏路线中的部分纯化过程,简化了生产工艺,降低了生产成

本,减少了“三废”污染,多年以来一直被国内厂家使用。二步发酵法生产VC可以分为发酵、

提取和转化三大步骤,即D - 山梨醇先经细菌氧化为L - 山梨糖,再通过细菌发酵生成VC前

体2 -KLG,最后用化学法将2 - KLG转化为VC。2. 1 发酵工艺二步发酵法的生物转化过程

如下:

D - 山梨醇 黑醋酸菌 L - 山梨糖 大菌、小菌 混合发酵 2 - KLG 其中,D - 山梨醇转化为L - 山梨糖是由黑醋酸菌完成的,该工艺在莱氏法中就已使用,由

于工艺成熟且生物转化率高(98%以上) ,因此在二步发酵法中得以延用。近年来,国内外对这

项工艺的研究甚少,研究方向主要集中在二步发酵法的第二步,即由L - 山梨糖转化为2 -

KLG。该步为混菌发酵,目前其代谢机制尚不清楚,也未得到相关基因。自二步发酵法发明推

广以来,国内外对该步的研究除了优化发酵工艺外,主要集中在大、小菌的关系和优良菌

株的选育方面。VC工业生产常用的小菌为氧化葡萄糖酸杆菌,大菌为巨大芽孢杆菌、蜡状芽

孢杆菌或条纹假单孢杆菌。焦迎晖等通过分析VC二步发酵过程中活菌数、产酸量、pH值

和糖酸转化活力等,进一步证实了小菌具有将L - 山梨糖转化为2 - KLG的能力,而大菌本身

不产酸,其作用仅仅是通过刺激小菌的生长而促进小菌产酸。冯树等研究发现大菌的胞外液

还具有促进小菌转化L - 山梨糖生成2 - KLG的作用,具有该作用的组分的分子量包括30 -

50 kD和大于100kD两部分,其中前者是一种含铁和锌的蛋白质。

刘祯等发现一株葡萄糖酸杆菌正向突变株,该菌株前期生长及产酸明显高于生产菌株201C,

经流加发酵工艺培养,可缩短发酵周期8 h,山梨糖生成2 - KLG的摩尔转化率达80%。陈建

华等用配对法筛选得到氧化葡萄糖酸杆菌10 - 3的优良伴生菌短小芽孢杆菌(Bacillus

pumilus) 97002,混合菌发酵生产2 - KLG,山梨糖的转化率达90%。

2. 2 提取工艺

二步发酵法两次发酵以后,发酵液中仅含8 %左右的2 - KLG,而残留菌丝体、蛋白质、多糖

或悬浮微粒等杂质的含量却很高。这给2 - KLG的分离提纯带来了很大困难,致使后处理费

用占总成本的比例较大。目前, VC工业生产中常用的2 - KLG的分离提纯方法有加热沉淀

法、化学凝聚法和超滤法。

2. 2. 1 加热沉淀法

加热沉淀法是2 - KLG分离提纯的传统工艺,分离手段较为落后。此工艺通用氢型树脂,调pH

至蛋白质的等电点后加热除蛋白。采用此工艺会造成有效成分在高温下降解损失,且发酵液

直接通过树脂柱,造成树脂表面污染,降低树脂的交换容量和收率。两次通过树脂柱带进了大

量水分,也增大了浓缩耗能。

2. 2. 2 化学凝聚法

化学凝聚法是通过加入化学絮凝剂来除去蛋白质、菌体、色素等杂质,避免了加热沉淀时有

效成分的损失。季光辉等采用化学凝聚法对VC发酵液进行预处理,使2 -KLG的滤液质量提

高,提取前步收率提高5. 2% , VC总收率提高2. 5%以上。陈雷等以壳聚糖为主凝剂,聚丙烯

酰胺为助凝剂,通过化学凝聚法除蛋白工艺,提取收率由原来的76%提高到82% ,古龙酸优级