维生素生产工艺.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十三章 维生素发酵生产工艺,第一节 维生素概述,第二节 维,生素,C,的生产工艺,1,第一节 维生素概述,维生素是维持人体正常生理功能所必须的一类有机化合物。它们种类繁多、性质各异，基本上可分为水溶性维生素和脂溶性维生素两类，并具有以下共同特点：,(1),维生素或其前体都在天然食物中存在，但是没有一种天然食物含有人体所需的全部维生素。,(2),它们在体内不提供热能，一般也不是机体的组成成分。,(3),它们参与维持机体正常生理功能，需要量极少，通常以毫克、有的甚至以微克计，但是绝对不可缺少。,(4),它们一般不能在体内合成，或合成的量少，不能满足机体需要，必须经常由食物供给。,2,维生素命名,维生素有三种命名系统。,一是按发现的历史顺序，以英文字母顺次命名，如维生素、维生素、维生素、维生素等；,二是按其特有的功能命名，如抗干眼病维生素、抗癞皮病维生素、抗坏血酸等；,三是按其化学结构命名，如视黄醇、硫胺素、核黄素等。三种命名系统互相通用。,3,维生素的种类,维生素的种类很多，化学结构差异很大，通常按照其溶解性质将其分为脂肪溶性和水溶性两大类。,脂溶性维生素包括维生素、维生素、维生素、维生素,.,水溶性维生素包括族维生素（维生素,1,、维生素,2,、尼克酸、泛酸、维生素,6,、叶酸、维生素,12,生物素、胆碱）和维生素。,脂溶性维生素在机体内的吸收往往与机体对脂肪的吸收有关，且排泄效率不高，摄入过多可在体内蓄积，以至产生有害影响，而水溶性维生素排泄率高，一般不在体内蓄积，毒性较低，但超过生理需要量过多时，可能出现维生素和其他营养素代谢不正常等不良作用。,还有一些化合物，如生物类黄酮、牛磺酸、肉碱、肌醇、辅酶等，它们的活性类似维生素，称类维生素。,4,脂溶性维生素与水溶性维生素的不同点,脂溶性维生素,水溶性维生素,化学组成,仅含,C,H,O,除,C,H,O,外，有的尚有,N,S,Co,等元素,溶解性,溶于脂肪及脂溶剂,溶于水,吸收、排泄,随脂肪经淋巴系统吸收，从胆汁少量排泄,经血液吸收过量时，很快从尿中排出,积存性,摄入后，大部分积存在体内,一般在体内无积存,缺乏症出现时间,缓慢,较快,毒性,大剂量摄入,(6-10,倍,RDA),易引起中毒,几无毒性，除非极大量,5,6,维生素生产工艺研究,维生素的结构无相似之处，主要有三种生产方式：,微生物发酵,化学合成,天然提取,7,8,维生素生产现状,起源于,20,世纪,50,年代 维生素,C,的生产,20,世纪,80,年代 可生产除维生素,H,外各种维生素,目前，全球最大出口国之一。,9,一、抗坏血酸,(,维生素,C),的生产工艺,1,结构,抗坏血酸即维生素,C,。它具有酸性和强还原性，为高度水溶性维生素。此性质归因于其内酯环中与碳基共轭的烯醇式结构。天然的抗坏血酸是,L-,型。其异构体,D-,型抗坏血酸的生物活性大约是,L-,型的,10,，常用于非维生素的目的，例如在食品加工中作为抗氧化剂等添加于食品之中。,抗坏血酸易氧化脱氢形成,L-,脱氢抗坏血酸。因其在体内可还原为,L-,抗坏血酸，故仍有生物活性。其活性约为,L-,抗坏血酸的,80,。,10,它是含有内脂结构的多元醇类，其特点是具有可解离出,H,+,的烯醇式羟基，因而其水溶液有较强的酸性。,11,12,2,生理作用,抗坏血酸的作用与其激活羟化酶，促进组织中胶原的形成密切有关。胶原中含大量羟脯氨酸与羟赖氨酸。前胶原肽链上的脯氢酸与赖氨酸需经羟化，必须有抗坏血酸参与。否则，胶原合成受阻。这已由维生素,C,不足或缺乏时伤口愈合减慢所证明。由色氨酸合成,5-,羟色氨酸，其中的羟化作用也需维生素,C,参与。此外它还参与肉碱和类固醇化合物的合成以及酪氨酸的代谢等。,13,抗坏血酸可参与体内氧化还原反应，并且是体内一种重要的抗氧化剂。它作为抗氧化剂可以清除自由基，在保护,DNA,、蛋白质和膜结构免道损伤方面起着重要作用,。,14,此外，抗坏血酸在细胞内作为铁与铁蛋白间相互作用的一种电子供体，可使三价铁还原为二价铁而促进铁的吸收。对改善缺铁性贫血有一定的作用。它还可提高机体的免疫机能和应激能力。至于对大剂量服用维生素,C,预防疾病的观点颇有争论。尤其是近年来有不少报道大剂量服用维生素,C,对机体不利，如每日摄取维生素,C 28g,可出现恶心、腹部痉挛、腹泻，铁吸收过度、红细胞破坏及泌尿道结石等副作用，并可能造成对大剂量维生素,C,的依赖性，故不推荐常规大剂量摄取维生素,C,。,15,3,稳定性,抗坏血酸是最不稳定的维生素，影响其稳定性的因素很多，包括温度、,pH,、氧、酶、金属离子、紫外线、,x,射线和,射线的辐射，抗坏血酸的初始浓度、糖和盐的浓度，以及抗坏血酸和脱氢抗坏血酸的比例等。既然影响因素如此之多，要清楚了解其降解途径和各种反应产物很不容易。目前对上述反应机制的确定，除了测定被分离产物的结构之外，则是在,pH,2,、高浓度条件下的模拟体系中进行动力学和物理化学测定的结果。,16,(2),温度 如前所述，抗坏血酸在冷冻或冷藏时，特别是在,-7-18,范围内有大量损失。但是，通常其稳定性随着温度的降低而增加。非柑橘类食品的最大损失主要在热加工期间。除烹调外加工时烫漂，沥滤的损失远远超过其它加工的损失。,(3),食品添加剂 在食品加工时常常要加人某些食品添加剂。例如在果蔬加工中添加漂白剂亚硫酸盐，它可降低抗坏血酸的损失。此外，在腌肉时添加发色剂亚硝酸盐则可破坏维生素,C,的活性,17,生产工艺路线,国际上采用莱氏法化学合成,两步发酵工艺,-,我国独创,-,主要生产工艺,利用一种微生物将,L-,山梨糖转化为,2-,酮基,-L,古龙酸，再经化学转化生产维生素,C,，称为两步发酵工艺。此法使产品产量得到大幅度提高,18,化学合成,第一步发酵,第二步发酵,提取后碱转化,19,微生物两步发酵法,第一步发酵,黑醋酸杆菌（或弱氧化醋杆菌）经过二级种子扩大培养，种子液质量达到转种液标准时，将其转移至含有山梨醇、玉米粉、磷酸盐、碳酸钙等组分的发酵培养基中，在,28,34,下进行发酵培养。在发酵过程中可采用流加山梨醇的方式，其发酵收率达,95,，培养基山梨醇浓度达到,25,时也能继续发酵。发酵结束，发酵液经低温灭菌，得到无菌的含有的发酵液，作为第二步发酵的原料。,第二步发酵,醋酸杆菌杆菌和芽孢杆菌搭配使用，经过二级种子扩大培养，种子液达到标准后，转移至含有第一步发酵液的发酵培养基中，在,28,34,下培养,60,72h,。,L-,山梨糖生成,2-,酮基,-L-,古龙酸。,提取,最后发酵液浓缩，冷却 结晶,转化,经化学转化和精制获得维生素,C,。,20,