维生素药物ppt课件VIP

.,第七节维生素及辅酶类药物,一、概述维生素是一类性质各异的低分子有机化合物，是维持人体正常生理生化功能不可缺少的营养物质。维生素均以维生素原（维生素前体）的形式存在于食物中。维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分，它也不会产生能量，它的作用主要是参与机体代谢的调节。大多数的维生素，机体不能合成或合成量不足，不能满足机体的需要，必须经常通过食物中获得。人体对维生素的需要量很小，日需要量常以毫克（mg）或微克（g）计算，但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症，对人体健康造成损害。,.,二、维生素的分类,维生素可分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。,.,.,维生素与辅酶、辅基的关系,1.TPP：即焦磷酸硫胺素，由硫胺素（VitB1）焦磷酸化而生成，是脱羧酶的辅酶，在体内参与糖代谢过程中-酮酸的氧化脱羧反应。2.FMN和FAD：即黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），是核黄素（VitB2）的衍生物。FMN或FAD通常作为脱氢酶的辅基，在酶促反应中作为递氢体（双递氢体）。3.NAD+和NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，辅酶）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+，辅酶），是VitPP的衍生物。NAD+和NADP+主要作为脱氢酶的辅酶，在酶促反应中起递氢体的作用，为单递氢体。4.磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺：是VitB6的衍生物。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作为氨基转移酶，氨基酸脱羧酶，半胱氨酸脱硫酶等的辅酶。,.,三、维生素的生产方法,生产维生素的方法有三种：提取法，化学合成法，生物合成法。,提取法是从富含维生素的天然食物或药用植物中浓缩、提取而得。目前只有极少数得维生素采用提取法。如维生素A原、维生素E等。化学合成法是目前生产维生素得主要方法。微生物发酵法和微藻类的生物转化法（统称生物合成法）发展非常快。,.,.,.,1、概述辅酶Q10又名泛醌10，是一种脂溶性醌,其结构类似于维生素K，因其母核六位上的侧链聚异戊烯基的聚合度为10而得名，是一种醌环类化合物。,辅酶Q10分子结构,辅酶Q10的制备,.,分子量：863.36性质：其受光照易分解，而受温度、湿度影响则较小。辅酶Q10是一种脂溶性抗氧化剂，是人类生命不可缺少的重要元素之一，能激活人体细胞和细胞能量的营养，具有提高人体免疫力、增强抗氧化、延缓衰老和增强人体活力等功能，医学上广泛用于心血管系统疾病,堪称心脑保健领域最为重大的发现之一，是体内一种自行合成的辅酶，存在于人体的每个细胞中，主要作用为驱动人体细胞产生能量，尤其可强化心脏机能，缓解缺氧状态，因此称为“心脏活力之源”！近年来，国内外广泛将其用于营养保健品及食品添加剂,.,2、辅酶Q10的制备方法：,辅酶Q10的制备工艺可分为生物提取法、微生物提取法、半化学合成法、化学合成法、植物细胞培养法等。（1）化学合成法1988年Eem和Kanan开发的全化学合成生产辅酶Q10工艺，该技术化学合成条件苛刻，因此，工业生产中难以大力推广使用。（2）半化学合成法该方法生产辅酶Q10有两个重要步骤：一是从烟叶中分离纯化一种三倍半萜烯醇茄尼醇，将茄尼醇延长成为十聚睽异戊二烯，用它作为辅酶Q10的侧链；二是人工合成一种称为辅酶Q10化合物，即2，3-二甲氧-5-甲基1，4-苯醌，然后将两者缩合成辅酶Q10，目前国内茄尼醇的生产工艺已开发成功，实现年产100t的规模。但其母核3，4，5-三甲基氧基甲苯目前国内尚无法大规模合成，主要仍依靠进口。（3）微生物发酵法这是近年兴起的辅酶Q10生产方法。充分利用微生物本身的特定优势，结合现代生物技术，有效应用、改造或构件新的基因工程菌成为提高辅酶Q10的生产能力的关键。(工艺见教材）,.,（4）、生物提取法利用猪心残渣生产辅酶Q10,猪心残渣,皂化液,皂化，NaOH,提取液,石油醚提取,浓缩液,减压浓缩,洗脱液,硅胶吸附,精制CoQ10,无水乙醇结晶,.,(1)皂化配料比：猪心残渣:95乙醇:氢氧化钠:焦性没食子酸=1:1.3:0.13:0.12在反应罐中加入乙醇氢氧化钠和焦性没食子酸，搅拌后加入提取细胞色素C后的猪心残渣，在78-90回流皂化30分钟，冷至35，得皂化液。(2)萃取配料比：皂化液:石油醚=1:1.4在上述皂化液中加入0.6倍量的石油醚，搅拌提取，静止分层后，吸出上清液，残渣再分别用0.4倍量的石油醚萃取二次。合并萃取液，用水洗至中性，直至水洗液近中性。(3)浓缩，过滤将上述萃取液在40以下减压浓缩至原体积的1/20，冷却，-5以下静置后过滤，得浓缩滤液。,.,(4)吸附，洗涤，洗脱配料比：猪心残渣:硅胶(60-100目)=1:0.01。在长径比等于7:1的纯化柱中装好硅胶，将上述浓缩滤液通过硅胶进行吸附，吸附后先用石油醚或120号汽油洗柱除去杂质，待流出液为无色时，再用含5%乙醚的石油醚洗脱，至洗脱液近乎无色，得洗脱液。(5)浓缩，结晶，干燥将上述洗脱液在40以下减压浓缩，除去石油醚后得棕色油状物。于油状物中加入热的无水乙醇，溶解后冷却结晶12小时，滤干,真空干燥,得辅酶Q10，收率为每公斤新鲜猪心60.9mg。,.,维生素C的制备,1、概述维生素C（VitaminC，AscorbicAcid）又叫L-抗坏血酸，是一种水溶性维生素。食物中的维生素C被人体小肠上段吸收。一旦吸收，就分布到体内所有的水溶性结构中，正常成人体内的维生素C代谢活性池中约有1500mg维生素C，最高储存峰值为3000mg维生素C。正常情况下，维生素C绝大部分在体内经代谢分解成草酸或与硫酸结合生成抗坏血酸-2-硫酸由尿排出；另一部分可直接由尿排出体外.,.,2、化学本质和性质化学本质是含有6C的多羟基化合物；化学性质1）具有酸性；2）具有氧化还原性。分子式：C6H8O6比旋度：+20.5至+21.5熔点：190-192,.,3、生化功能1.作为羟化酶的辅酶，参与羟化反应1）促进胶原蛋白的合成2）促进胆固醇的转化3）促进神经递质的合成2.参与体内的氧化还原反应1）促进GSH(谷光甘肽）生成，保护巯基酶活性2）促进抗体生成3）促进造血作用3.抗病毒、抗肿瘤,缺乏Vit.C羟化酶活性下降细胞间质病变导致坏血病,.,4、生产方法1.莱氏法是维生素C生产的经典方法，是由Reichstein和Grussner研究开发的。葡萄糖作为起始原料，经催化加氢制成D-山梨醇，再经醋杆菌深层发酵氧化制得收率很高的L-山梨糖，L一山梨糖经丙酮和硫酸处理（生产上俗称丙酸化）生成双丙酮-L-山梨糖（简称双酮糖），再用苯或甲苯提取，提取液经水法除去单酮山梨糖后蒸去溶剂而后分离出来，用高锰酸钠氧化、水解、酯化、转化、中和便得VC。,.,2、微生物发酵法（二步发酵法）该法遵循L-山梨糖途径，即D-山梨醇在细菌的作用下转化为L-山梨糖，再经细菌发酵产生Vc前体2-酮基-L-古龙酸，其特点为第二步发酵由氧化葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌等伴生菌混合发酵完成，涉及小菌和大菌2个菌株，其中小菌为产酸菌，但单独培养传代困难，且产酸能力很低；大菌不产酸，但大菌胞内液和胞外液均可促进小菌生长，缩短小菌生长的延迟期。,D-葡萄糖,D-山梨醇,D-山梨糖,加氢还原,醋酸杆菌,2-酮-L-古龙酸（2-KGA）,氧化葡萄糖酸杆菌,维生素C,化学转化,两步发酵法是中国科学院微生物研究所和北京制药厂在1970年代最先发明的，目前仍在使用中。第二步发酵是由氧化葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌等伴生菌共同完成的，也有人在这步使用假单胞菌。,.,3.微生物发酵法（新二步发酵法）日本园山高康等最先发明，也称葡萄糖串联发酵法，该法经过的是2,5-二酮基-D-葡萄糖酸途径，即葡萄糖经过中间体2,5-二酮基-D-葡萄糖酸（简称2,5DKG）再生成2KGA，该过程由两种微生物完成。将能够氧化D-葡萄糖积累2，5DKG和还原2，5DKG生成2KGA菌株进行串联发酵，即所谓的“新二步发酵法”。“新二步发酵法”省掉了从D-葡萄糖加氢生成D-山梨醇的步骤，大大简化了“莱氏法”的工艺程序，原料方面也比我国的“二步发酵法”有所简化，收率也很高，很有应用前途。,.,二步发酵法反应步骤,.,两步法生产工艺控制点1.第一步发酵黑醋酸菌（Acetobactersuboxydans）经种子扩大培养，接入发酵罐，种子和发酵培养基主要包括山梨醇、玉米浆、酵母膏、碳酸钙等成份，pH5.05.2。醇浓度控制在2427%，培养温度2930，发酵结束后，发酵液经低温灭菌，移入第二步发酵罐作原料。D-山梨醇转化L-山梨糖的生物转化率达98%以上。2.第二步发酵氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacteroxydans，小菌)和巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium，大菌)混合培养。生产维生素C的发酵罐均在100m3以上，瘦长型，无机械搅拌，采用气升式搅拌。种子和发酵培养基的成份类似,主要有L-山梨糖、玉米浆、尿素、碳酸钙、磷酸二氢钾等，pH值为7.0。大、小菌经二级种子扩大培养，接入含有第一步发酵液的发酵罐中，2930下通入大量无菌空气搅拌，培养72h左右结束发酵，L-山梨糖生成2-酮基-L-古龙酸的转化率可达7085%。,.,3.2-酮基-L-古龙酸的分离提纯经二步发酵法两次发酵以后，发酵液中仅含8%左右的2-酮基-L-古龙酸，且残留菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等杂质，常采用加热沉淀法、化学凝聚法、超滤法分离提纯。传统工艺是加热沉淀法，发酵液经静置沉降后通过732氢型离子交换树脂柱，调节pH至蛋白质等电点，并加热使蛋白质凝固，然后用高速离心机分离出菌丝、蛋白和微粒，清液再次通过阳离子交换柱，酸化为2-酮基-L-古龙酸的水溶液，浓缩结晶后得到2-酮基-L-古龙酸。4.2-酮基-L-古龙酸的化学转化将维生素C前体2-酮基-L-古龙酸转化为维生素C，常采用碱转化法。2-酮基-L-古龙酸在甲醇中用浓硫酸催化酯化生成2-酮基-L-古龙酸甲酯，加NaHCO3转化生成维生素C钠盐，经氢型离子交换树脂酸化得到维生素C。粗品经结晶精制得维生素C成品。,.,维生素E,1、概述维生素E（VitaminE）是一种脂溶性维生素，又称生育酚醋酸酯，是最主要的抗氧化剂之一。溶于脂肪和乙醇等有机溶剂中，不溶于水，对热、酸稳定，对碱不稳定，对氧敏感，对热不敏感，但油炸时维生素E活性明显降低。,.,富含维生素E的食物有：果蔬、坚果、瘦肉、乳类、蛋类、压榨植物油等。果蔬包括猕猴桃、菠菜、卷心菜、菜塞花、羽衣甘蓝、莴苣、甘薯、山药。坚果包括杏仁、榛子和胡桃。压榨植物油包括向日葵籽、芝麻、玉米、橄榄、花生、山茶等。此外，红花、大豆、棉籽、小麦胚芽、鱼肝油都有一定含量的维生素E，含量最为丰富的是小麦胚芽。性状：外观：透明粘稠液体颜色：微黄绿色分子式：C29H50O2分子量：430.71沸点：485.9Cat760mmHg折射率：1.495,.,生理功能（1)促进垂体促性腺激素的分泌，促进精子的生成和活动，