维生素课件.ppt

1、1497年7月9日到1498年5月30日，葡萄牙航海家达伽马（Vasco da Gama）发现绕过非洲到达印度的航线，他的160个船员中，有100多人死于坏血病。 1519年，葡萄牙航海家麦哲伦率领的远洋船队从南美洲东岸向太平洋进发。三个月后，有的船员牙床破裂了，有的船员流鼻血，有的船员浑身无力，待船到达目的地时，原来的200多人，活下来的只有35人，人们对此找不出原因。,因为他们在航行时的食物是面饼、鱼和咸肉，含有很少的维生素C。,维生素C,主要内容,一、概述 二、维生素C与生活 三、维生素C的生产工艺,一、概述,1.维生素 2.维生素C,维生素（vitamin）是人和动物为维持正常的生理功

2、能而必需从食物中获得的一类微量有机物质，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。 维生素种类繁多，化学架构与生理功能各异。如我们比较常见的有维生素A、维生素C、 B族维生素、维生素D、维生素E、维生素K等。,1. 维生素,按照维生素溶解性能的不同，可以分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。 水溶性维生素是指可溶于水的维生素，包括B族维生素和维生素C。 脂溶性维生素是指不溶于水而溶于脂肪及有机溶剂（如苯、乙醚及氯仿等）中的维生素，包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K四大类。,2. 维生素C,2.1 定义 维生素C又称抗坏血酸，是一个含有6个碳原子的-酮基内酯的酸性多羟基化合物。 是一

3、种水溶性维生素，水果和蔬菜中含量丰富。在氧化还原代谢反应中起调节作用，缺乏它可引起坏血病。,分子式： C6H8O6,Vc 的分子模型,2.2 理化性质 白色粉末，无臭、味酸、熔点190-192，易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，氯仿及石油醚等。它是一种还原剂，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。,二、维生素C与生活,1. 维生素C的基本功效 2. 维生素C适宜人群 3. 富含维生素C的食物 4. 维生素C的吸收与代谢 5. 维生素C的摄入与健康,1.维生素C的基本功效,2. 维生素C适宜人群,a. 容易疲倦的人。 b. 在污染环境工作的人。 c

4、. 嗜好抽烟的人。 d. 从事剧烈运动和高强度劳动的人。 e. 坏血病患者。 f. 脸上有色素斑的人。 g. 长期服药的人。 h. 白内障患者。,易疲倦可服维C,煤矿工人,抽烟的人,抑制色斑生成,白内障患者应多补充维C,3. 富含维生素C的食物,樱桃,番石榴,红椒,黄椒,柿子,青花菜,草莓,橘子,芥蓝菜花,猕猴桃,4. 维生素C的吸收与代谢,（1）吸收 吃入的维生素C通常在小肠上方被吸收，而仅有少量被胃吸收，同时口中的黏膜也吸收少许。未吸收的维生素C会直接转送到大肠中，被肠内微生物分解成气体物质，无任何作用。,（2）代谢 维生素C在体内的代谢过程及转换方式，目前仍无定论，但可以确定维生素C最后

5、的代谢物是由尿液排出。 草酸是维生素C的其中一个代谢产物，它的排出量因人而异，平均一天有16-64MG的草酸由尿中排出。 维生素C经由肾脏排泄，所以肾脏具有调节维生素C排泄率的功能。当组织中维生素C达饱和量时，排泄量会增多；当组织含量不足时，排泄量则减少。,5. 维生素C的摄入与健康,1、成人及孕早期妇女维生素C的推荐摄入量为100mg/d； 2、中、晚期孕妇及乳母维生素C的推荐摄入量为130mg/d。 注意：人体每天摄入的维生素C的量都要适当，过多摄入或过少摄入都会对身体造成一定的影响。,维生素C缺乏症,维生素C缺乏后数月，患者感倦怠、全身乏力、精神抑郁、多疑、虚弱、厌食、营养不良、面色苍白

6、、轻度贫血、牙龈肿胀、出血，并可因牙龈及齿槽坏死而致牙齿松动、脱落，骨关节肌肉疼痛，皮肤瘀点、瘀斑，毛囊过度角化、周围出血，小儿可因骨膜下出血而致下肢假性瘫痪、肿胀、压痛明显，髋关节外展，膝关节半屈，足外旋，蛙样姿势。,维生素C是不是越多越好？,1、短期内服用VC补充品过量，会产生多尿、下痢、皮肤发疹等副作用；,2、长期服用过量VC补充品，可能导致草酸及尿酸结石。,3、小儿生长时期过量服用，容易产生骨骼疾病。,4、一次性摄入VC2500-5000毫克以上时，可能会导致红细胞大量破裂，出现溶血等危重现象。,三、维生素C的生产工艺,1、莱氏法化学合成工艺 2、两步发酵工艺,1、莱氏法化学合成工艺,

7、维生素C生产工艺,1、莱氏 法化 学合 成工 艺,（1）工艺路线,维生素C生产工艺,（2）工艺过程 山梨醇发酵菌种 醋酸菌属可使山梨醇氧化成山梨糖 发酵条件 温度为26-30，最适pH为4.4-6.8。pH4.0以下菌的活性受影响。 用0.5%酵母浸膏为主要营养源，山梨醇浓度为19.8%，通气量1800ml/min，30培养33h，山梨糖收率可达97.6%。 氮源：无机氮源不能利用，使用有机氮源。 金属离子的影响：Ni2+、Cu2+能阻止菌的发育，铁能妨碍发酵，为了使发酵顺利进行，需用阳离子交换树脂将山梨醇中的金属离子去掉。,整个合成过程中必须保持第4位碳原子的构型不变；维生素C的总收率约60

8、%。 C-4内酯化、C-2烯醇化： 酸转化：2-酮基-L-古龙酸：38%盐酸：丙酮=1：0.4：0.3 （质量/体积） 碱转化：先形成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，在50-55下减压烘干，得粗品维生素C。,2、两步发酵工艺,2、两步发酵工艺,2、两步发酵工艺,（1）D-山梨醇的化学合成 50%葡萄糖溶液在75下加入活性炭，用石灰乳液调节pH8.4，加镍催化剂，通氢气，压力3.43MPa ，反应温度140。反应结束后，静置沉降出去催化剂，反应液经离子交换树脂、活性炭处理后，减压浓缩，得到含量60-70%的D-山梨醇，无色透明或微黄色透明粘稠

9、液体，收率约97%。,2、两步发酵工艺,（2） 2-酮-L-古龙酸的微生物发酵 第一步发酵：黑醋酸杆菌（从D-山梨醇到L-山梨糖） 第二步发酵：葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌混合培养 发酵罐：气升式反应器，100立方米。 （3） 2-酮-L-古龙酸的分离纯化 发酵液中：2-酮-L-古龙酸8%，杂质有菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等。 除杂操作：加热、离心。,莱氏法是最早生产维生素C的方法,其以葡萄糖为原料,先经黑醋菌发酵生成L-山梨糖,再经丙酮化及NaClO 氧化、水解得到2-酮-L古龙酸钠,然后进行化学合成得到维生素C。 此法存在着很多缺陷,如生产工艺复杂、劳动强度大、生产环境恶劣、易对人体造成

10、伤害,因此人们不断对此工艺进行改进。,两步发酵工艺,发酵：此法省略了酮化和NaClO 氧化过程,简化了工艺，极大地改善了操作环境。除主耗山梨醇消耗较高外，其他辅料消耗较低。且多为液体反应，物料输送方便，更有利于生产连续化和操作自动化。但此法仍存在很多缺点，如占地面积大、发酵基质浓度低、在高湿高温条件下染菌机率高、设备利用率低、后续处理能耗高等问题。在未来的工艺优化过程中，除了进行发酵工艺改进外,更应注重优良菌种的选育。发酵液的提取工艺是维生素C 生产行业中较为重视的问题。经过两次发酵后,发酵液的含量仅为6 %9 % ，且残留有菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等，分离提纯较为困难。,两步发酵工艺,传统的

11、处理方法有加热沉淀法和化学凝聚法。针对以上两种方法中存在的缺点和不足，一种新的处理方法超滤法在维生素生产中得以应用。此法具有操作方便、节能、不造成新的环境污染等优点。此法与加热沉淀法相比，可在常温下操作，减少了有效成分的损失;且为后步树脂交换提供了有利的条件,减少了树脂的污染，从而有利于提高树脂的使用率。与化学凝聚法相比,在处理染菌的发酵液时仍可达到较好的处理效果。随着新型膜材料技术的开发,如陶瓷膜、不锈钢膜等的应用,超滤法的应用效果会有进一步的提高。同时,国内外正在探索反渗透、纳滤等后序处理新工艺的应,用完善工艺联结。,两步发酵工艺,转化工艺 (1) 酸转化法。传统的酸转化法是采用浓HCl

12、将古龙酸直接转化为Vc ，但酸转化对设备的腐蚀严重,污染环境，影响产品质量,现已逐渐被碱转化法所取代。 (2) 碱转化法。碱转化法是先将古龙酸与甲醇在浓硫酸催化作用下生成古龙酸甲酯,再使用NaHCO3 进行碱转化，使古龙酸甲酯转化为Vc-Na。采用此法可避免酸转化的缺点,且操作简单,适用于Vc 的规模化生产,但是碱转化存在着反应周期较长,甲醇单耗高。目前有些单位及生产厂家研究采用CH3ONa 代替NaHCO3 进行碱转化,此法转化率高,可达9216 % ,但质量较差,且甲醇钠价格贵,造成成本较高。,两步发酵工艺,酸化酸化是将维生素C-Na 转变为维生素C 的过程。目前采用的普遍方法是硫酸酸化法

13、和树脂交换法。采用硫酸酸化操作简单,但要控制好甲醇的浓度和pH 值,才能使硫酸钠与维生素C 分离出来,从而提高Vc 的质量。采用氢型离子树脂交换设备庞大,操作复杂,且需经常再生树脂,增加了酸耗,酸液大量排放污染环境。目前有些单位及个人正在探索使用电渗析法代替传统的酸化方法,此法过程简单,能耗低,投资少,转化率高,可望应用到实际生产中。,维生素C生产工艺,生产过程如下： （1）第一步发酵 以D-葡萄糖为原料，加氢催化生成D-山梨醇，再加入假单孢杆菌氧化获得L-山梨糖。 （2）第二步发酵 L-山梨糖通过小菌氧化葡萄糖酸杆菌和大菌巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌等伴生菌混合发酵得维生素C前体2-酮基-L-古龙酸。 （3）提取 采用弱碱性离子交换树脂从发酵液中直接提取2-酮基-L-古龙酸，用甲醇-硫酸溶液洗脱,将洗脱液直接内酯化、烯醇化为维生素C。,两步发酵工艺,（4）精制 将上述维生素C通过活性炭脱色，于结晶罐内加入晶种结晶，冷乙醇洗涤，低温干燥，即可获得精品维生素C。 在