医药学论文：维生素C的生产工艺发展

　维生素C的生产工艺发展

　　谢占武，周海霞，曹爱国

　　（东北制药总厂， 沈阳　110026）

　　[摘　要] 介绍了维生素C 的理化性质及用途，主要探讨了两步发酵法的工艺发展过程，从发酵、提取、转化、酸化不同方面进行了论述。

　　[关键词] 维生素C；两步发酵；提取；转化；酸化

　　维生素C 又名抗坏血酸，是一种水溶性维生素C ，广泛存在于人体以及动植物体内，人体自身不能合成，需从外界摄取。

　　1 维生素C的理化性质及用途维生素C 又名L2抗坏血酸，为白色结晶或结晶性粉末，无臭，味酸；久置易变黄，在水中易溶，在乙醇中略溶，在氯仿或乙醚中不溶。维生素C 具有较强的还原性，其结构中的烯二醇基不稳定，易氧化为二酮基。维生素C 的用途非常广泛，常被用作食品添加剂或抗氧剂，在医药和临床上亦有广泛应用，在治疗坏血病、感冒、心血管缺陷、高胆固醇、糖尿病、精神抑郁症等疾病均有重要的用途。目前国内外生产维生素C 的厂家主要有瑞士罗士公司、日本武田公司、德国BASF 公司、东北制药总厂、河北维生、江苏江山等药厂，现在年产量已达到几十万吨。

　　2 维生素C的工艺发展进程及发展趋势在几十年的工艺发展中，维生素C 的工艺发生了较大的变化，目前维生素C 主要的生产方法是莱氏法和两步发酵法。

　　2.1 莱氏法生产维生素C 　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L2山梨糖，再经丙酮化及NaClO 氧化、水解得到22酮2L2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、易对人体造成伤害，因此人们不断对此工艺进行改进。

　　2.2 两步发酵法生产维生素C 　70 年代初，我国首先研究出两步发酵法，其先进性得到世界公认，它是以生物氧化过程代替莱氏路线的部分化学合成过程，进而合成维生素C。

　　2.2.1 发酵工艺　两步发酵法是以D2山梨醇为原料，经黑醋菌及假单孢菌得到古龙酸钠发酵液。与莱氏法相比，此法省略了酮化和NaClO 氧化过程，简化了工艺，避免使用丙酮、NaClO、发烟硫酸等化学物质，极大地改善了操作环境。采用此法得到的发酵液收率高，目前收率可达到90 %以上，除主耗山梨醇消耗较高外，其他辅料消耗较低。

　　且在此法中，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。（1）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。传统的处理方法有加热沉淀法。和化学凝聚法。（2）加热沉淀法此法是传统工艺，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。采用此工艺既要耗能，又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，会使树脂表面污染，降低树脂的交换容量和收率。两次通过树脂柱，带进大量水分，增大浓缩耗能。（3）化学凝聚法。此法采用化学絮凝剂沉淀各种杂质，避免了加热沉淀时有效成分的损失。但经此法处理后的发酵液离心后所得的上清液中仍然存在有一定量的蛋白，如发酵液染菌则处理的效果更不明显，上清液浑浊，严重影响产品的质量和收率。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。（4）超滤法。超滤是一种新兴的膜处理技术，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。

　　2.2.2 　转化工艺　转化的方法主要有酸转化和碱转化两种方法。（1）酸转化法。传统的酸转化法是采用浓HCl 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Vc2Na。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92.6% ，但质量较差，且甲醇钠价格贵，造成成本较高。

　　2.3 酸化　酸化是将维生素C2Na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。

　　综上所述，我们在以后的维生素C工艺发展过程中，要以两步发酵法为基础，不断优化工艺，同时借鉴国外的新技术、新信息，避免低水平重复，提高Vc的产量和质量，同时注重Vc系列产品的开发和应用，创造出更大的经济效益。（本文发表于《实用药物与临床》2005年第8卷增刊）