多糖维生素药物制备.ppt

糖类药物,概 述,1812年，俄国化学家基尔霍夫在加酸煮沸的淀粉中，得到葡萄糖。1819年法国科学家布拉孔诺从木屑、亚麻和树皮中也得到葡萄糖，才认识到组成淀粉和纤维素的基本“单元”都是葡萄糖，得实验式C6H12O6。1886年，德国化学家基利阿尼证明了葡萄糖的碳为直链，没有与完整的水分子相结合。随后，糖的诸多其他生物学功能也已被逐步揭示和认识。糖蛋白、糖脂是细胞膜的重要组成部分，它们作为生物信息的携带者和传递者，调节细胞的生长、分化、代谢及免疫反应等。,20世纪60年代以来，多糖类药物在抗凝、降血脂、提高机体免疫、抗肿瘤和抗辐射方面都具有显著药理作用与疗效，如从担子菌分离得到的PSK多糖和香菇多糖对小鼠S180瘤株均有明显的抑制作用。已作为免疫型抗肿瘤药物出售。我国从中药中也提取了不少多糖物质，茯苓多糖、云芝多糖、银耳多糖、胎盘脂多糖等均在临床应用，并取得了一定的治疗效果。,概 述,分类 从化学结构看，糖是一大类多羟基醛或酮的化合物，依据其结构特点分为：单糖:氨基糖、糖酸、糖醇 聚糖:低聚糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖、棉籽糖等。多糖：纯多糖:右旋糖酐、甘露聚糖(酵母)、果聚糖、香 菇多糖、茯苓多糖、淀粉等 杂多糖:肝素、硫酸软骨素、透明质酸等。糖的衍生物:,概 述,性质 单糖：还原性、与苯肼反应、在稀酸溶液中稳定、在 浓碱溶液中很不稳定。低聚糖：多糖：相对分子质量很大，分为直链和支链两种，多带有负电荷，水合度较大，水溶液具有一定的黏度。多被酸或酶水解变成单糖和低聚糖或其他组成多糖的成分。,概 述,真菌多糖具有哪些药理活性作用?1.提高机体免疫功能 2.提高骨髓 脾脏 血液细胞合成DNA RNA 蛋白质和其它生物活性物质的能力 3.提高血红蛋白的携氧 供氧量 4.提高肝脏解毒的能力 5.抗放射 化学药害6.提高机体清除自由基的能力 加速血液循环 提高细胞内酶的活性 抗疲劳,2.1 水提法 用水作溶剂来提取多糖是最常用的方法之一，可以用热水浸煮提取，也可以用冷水浸提。水提取的多糖多数是中性多糖。一般植物多糖提取多数采用热水浸提法，该法所得多糖提取液可直接或离心除去不溶物；或者利用多糖不溶于高浓度乙醇的性质，用高浓度乙醇沉淀提纯多糖；但由于不同性质或不同相对分子质量的多糖沉淀所需乙醇浓度不同，它也可以用于样品中不同多糖组分的分级分离；,2.2 酸提法 有些多糖适合用稀酸提取，并且能得到更高的提取率。将热水浸提过的阿魏侧耳子实体残渣加8倍量的3%的三氯乙酸浸提，15过夜，过滤，离心，将提取液用20%的NaOH中和至pH为7，浓缩、醇析沉淀、丙酮洗涤、真空冷冻干燥得酸提水溶性粗多糖PFA.从对海蒿子多糖的提取方法研究发现，从硫酸根含量及粗多糖产率看，酸提方法优于水提方法。,2.3 碱提法 与酸提类似，有些多糖在碱液中有更高的提取率，尤其是提取含有糖醛酸的多糖及酸性多糖。采用稀碱提取：多为0.1mol/L氢氧化钠、氢氧化钾，为防止多糖降解，常通以氮气或加入硼氢化钠或硼氢化钾。,3 多糖的分离和纯化 3.1 分级沉淀法 分步沉淀法是根据不同多糖在不同浓度低级醇、酮中具有不同溶解度的性质，从小到大按比例加入甲醇或乙醇或丙酮进行分步沉淀。盐析法是根据不同多糖在不同盐浓度中溶解度不同而将其分离的一种方法。常用的盐析剂有氯化钠、氯化钾、硫酸铵等，以硫酸铵最佳。金属络合物法是利用多糖能与铜、钡、钙、铅离子形成络合物而沉淀。,3.2 柱层析法 凝胶柱层析法常用的凝胶有葡聚糖凝胶（Sephadex）和琼脂糖凝胶（Sepharose），以不浓度的盐溶液和缓冲溶液作为洗脱剂，从而使不同大小的多糖分子得到分离纯化，但不适宜粘多糖的分离。一般生药提取物得以分离多用Sepharose、DEAEToyopearl、Sephacryl、Sepha2dex精致得到各种多糖。如灵芝多糖、附子多糖、白术多糖、山药多糖等。,海藻和海带中的含量较高，在海藻的洗液里含量可达2，海带的洗液里约含1.5，是提取甘露醇的好原料。用葡萄糖为原料，经电解、脱盐、精制等制备。电解转化率为98996。还可采用微生物直接发酵法制得。,甘露醇生产工艺,1、化学结构和性质 白色晶形粉末，无臭，略有甜味，不潮解，易溶于水，微溶于低级醇类和低级胺类、不溶于有机溶剂。在无菌溶液中较稳定，不易为空气中的氧所氧化。,2、工艺路线,甘露醇生产工艺,3、制剂 20%甘露醇注射液：称取结晶甘露醇，用适量注射用水90搅拌溶解，加1%活性炭，加热50分钟过滤，检测pH（）和含量，合格后，澄清过滤，装入50ml、100ml、250ml输液瓶中，蒸汽灭菌40分钟，即得甘露醇注射液。,甘露醇生产工艺,4、检验（1）pH，用电位法；（2）含量测定，碘量法。5、作用与用途 降颅压、眼压,肝素：1916年研究凝血时从肝脏中发现的，天然抗凝血物质。在自然界中，肝素广泛分布在哺乳动物的肝、肺、心、脾、肾、脑腺、肠动膜、肌肉和血液里，多与蛋白质结合成复合体存在，这种复合物无抗凝血活性。此外，还具有澄清血浆脂质、降低血胆固醇和增强抗癌药物疗效等作用、临床广泛用作各种外科手术前后防治血栓形成和栓塞，输血时预防血液凝固和保存鲜血时的抗凝作用。小剂量时用于防治高血脂症和动脉粥样硬化。国外用于预防血栓疾病，已形成了一种肝素疗法。,肝素生产工艺,1、化学结构和性质 白色或灰白色粉末，无臭无味，有吸湿性，钠盐易溶于水，不溶乙醇、丙酮、二氧六环等有机溶剂。是一种含有硫酸基的酸性黏多糖，其分子具有由六糖或八糖重复单元组成的线状链状结构。,肝素生产工艺,三硫酸双糖单元,二硫酸双糖单元,2、酶解树脂法,肝素生产工艺,（2）工艺过程 酶解 取100kg新鲜肠黏膜加苯酚0.2。在搅拌下加入绞碎胰0.51，用40氢氧化钠液调节pH8.59，升温至4045，保温23h,pH8，再加5粗食盐升温至90，用6M盐酸调节pH6.5，保温20 min,以布袋过滤，得酶解滤液。吸附、洗涤、洗脱 取滤液冷至50以下，用6M氢氧化钠调节pH7,加入5kg D254强碱性阴离子交换树脂，搅拌5h左右，交换完毕，弃去液体，用水、2M和1.2M氯化钠洗涤。用约树脂体积一半的5M氯化钠洗脱，后用约为树脂体积的1/2的3M氯化钠洗脱，合并洗脱液。,生 产 工 艺,（2）工艺过程 沉淀、脱水、干燥 滤液加入活性炭和95乙醇处理，冷处沉淀812h。弃去上清液，沉淀中加蒸馏水和4倍量95乙醇，冷处放置6h，收集沉淀，用乙醇、丙酮脱水2次，得肝素钠粗制品。脱色、沉淀、干燥 10的肝素钠溶液，以4高锰酸钾进行氧化脱色。以滑石粉作助滤剂过滤，收集滤液。将滤液调节pH6.4，用0.9倍的95乙醇置于冷处沉淀6h以上，收集沉淀，再用4倍量的95%乙醇，冷处放置6h以上、收集沉淀物。干燥得肝素钠精品。肠黏膜换算成总固体7计，收率20000U/kg，最高效价141.6U/mg。,生 产 工 艺,3、盐解树脂法,生 产 工 艺,4、CTAB（十六烷基三甲基溴化胺）提取法,生 产 工 艺,5、以牛肺为原料的提取法,生 产 工 艺,6、注解 D254为聚苯乙烯二乙烯苯三甲胺季铵型强碱性阴离子交换树脂，机械强度和耐磨性能差，易破碎，细碎粒易漂浮而流失。解决办法采用负压吸气气泡翻滚搅拌法，利用减压和虹吸将液体吸入或排出反应罐，使树脂始终在罐内，减少破碎和流失，提高收率。肝素是聚阴离子(He-)，肝素蛋白质用He-Pr+表示，为可溶性。酸性蛋白质，pI以6计，如果pH选择8.59，Pr-浓度比Pr+浓度大很多，则酸性蛋白与肝素的复合物完全可离解；若碱性蛋白质，pI为10，选择pH8.59不能促进蛋白与肝素复合物的离解。必须选择pH11512，才能完全离解。,生 产 工 艺,6、注解 洗脱肝素要控制盐的阳离子，其反应：氯化钠的浓度越大，R+Cl的浓度越小，有利于He-Na+的生成，宜用动态洗脱。因R+He-结合较牢，交换需要相当高的盐浓度，氯化钠常用2M、3M，能使He-近100地洗脱下来。,生 产 工 艺,6、注解 氧化作用能除去热原、脱色配合调pH和加热，除去杂质，提高肝素的效价。有机杂质少时，氧化时间短，否则反之。由于高锰酸钾氧化作用较强，破坏肝素和增加K+的含量，故改用加入总量4的过氧化氢，分两次加、好于单用高锰酸钾，不增加水溶液的新成分。1977年国内研究成功的过氧化氢高锰酸钾组合氧化工艺，克服了单用高锰酸钾氧化破坏肝素的缺点。具体操作是先用低浓度的过氧化氢，在碱性介质中室温进行氧化，由于条件温和，可长时间放置。剩下难氧化的杂质，逐渐升温氧化，至80时，再加高锰酸钾最后氧化即可完成。,思 考 题,1、简述甘露醇的生产工艺。2、试讨论肝素各生产工艺的异同点。,脂类药物,概 述,胆固醇生产工艺简介,脂类简介,脂类（lipids）是脂肪、类脂及其衍生物的总称，其主要特点是不溶于或微溶于有机溶剂。因为它们参与了生物膜的组成，所以在生物体的生理活动中起着至关重要的作用。单纯脂脂类复合脂衍生脂其中具有特定生理作用、药理效应的脂类物质统称为脂类药物。,三酰甘油,蜡,磷脂,糖脂,固醇,萜,脂肪,油,甘油脂肪酸（室温固态）,甘油脂肪酸（室温液态）,高级醇高级脂肪酸,三酰甘油的含磷衍生物,三酰甘油的含糖衍生物,不含脂肪酸的脂类,脂类药物的分类及应用,1、不饱和脂肪酸类包括前列腺素、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸及二十碳五烯酸等。前列腺素是多种同类化合物的统称，生理作用极为广泛，其中前列腺素E1和E2（PGE1和PEG2）等应用较多，有收缩平滑肌作用，临床上用于催产、早中期引产、抗早孕及抗男性不育症。亚油酸、亚麻酸都是人体必需脂肪酸，必须从饮食中获取。它们和花生四烯酸、二十碳五烯酸均有降血脂作用，用于治疗高血脂症，预防动脉粥样硬化。,脂类药物的分类及应用,2、磷脂类主要包括卵磷脂和脑磷脂，它们是生物膜的主要组分。医学上具有增强神经组织及调节高级神经活动的作用，又是血浆脂肪良好的乳化剂，有促进胆固醇及脂肪运输的作用。临床上主要用于治疗神经衰弱及防治动脉粥样硬化。卵磷脂也用于治疗肝病，脑磷脂还有止血作用。,脂类药物的分类及应用,3、胆酸类胆酸类化合物是人及动物肝脏产生的甾体类化合物，集中于胆囊，排入肠道对肠道脂肪起乳化作用，促进脂肪消化吸收，同时促进肠道正常菌群的繁殖，抑制致病菌生长，保持肠道的正常功能。不同的胆酸衍生物具有不同的药理效应及临床应用。1)胆酸钠：用于治疗胆囊炎、胆汁缺乏症及消化不良等；2)鹅去氧胆酸和熊去氧胆酸：具有溶石作用，治疗胆石症，还可用于治疗高血压、急性及慢性肝炎、肝硬化及肝中毒等；3)去氢胆酸：有较强的利胆作用，用于治疗胆道炎、胆囊炎及胆结石，并可加速胆囊造影剂的排泄；4)牛磺去氧胆酸：有抗病毒的作用，用于防止艾滋病、流感及副流感等病毒感染引发的传染性疾患。,脂类药物的分类及应用,4、胆固醇类该类药物包括胆固醇、麦角固醇和-谷固醇等。也是甾体类化合物。胆固醇是人工牛黄的原料，是有机体不可缺少的成分，也是机体多种甾体激素及胆酸的合成前体。麦角固醇是机体合成维生素D2的原料。-谷固醇可降低血浆中的胆固醇浓度。,脂类药物的分类及应用,5、色素类包括胆红素、胆绿素、血红素、原卟啉、血卟啉及其衍生物等。胆红素是抗氧化剂，有清除氧自由基的功能，可用于消炎，也是人工牛黄的重要成分；胆绿素的功效尚不清楚，但胆南星、胆黄素等消炎类中成药都有该成分；原卟啉可促进细胞呼吸，改善肝脏代谢功能，临床上用于治疗肝炎；血卟啉及其衍生物为光敏化剂，可在癌细胞中潴留，为激光治疗癌症的辅助剂，临床上用于治疗多种癌症。,脂类药物的制备,直接提取法1、预处理和提取对于有利存在于生物组织中的脂类药物可以直接破碎组织，采用相应的溶剂进行浸提，获得粗品。对于结合态的脂类药物，提取前需经水解或其他方式进行前处理，然后才能进行浸提，或者先提取再水解。,脂类药物的制备,2、分离脂类药物种类很多，性质各异，其分离方法通常使用溶解法及吸附法。溶解法应用脂类药物在不同的溶剂中溶解度的差异进行分离。如：卵磷脂溶于乙醇，但不溶于丙酮；脑磷脂溶于氯仿而不溶于丙酮和乙醇。吸附法是根据吸附剂对不同的脂类药物吸附力不同进行分离。如：胆汁中提取的鹅去氧胆酸粗品可以用硅胶柱层析及乙醇氯仿梯度洗脱与其它杂质分离。3、精制分离的脂类药物中常常还含有微量杂质，可以用适当的方法进行精制。常用的方法有结晶法、重结晶法和有机溶剂沉淀法。,脂类药物的制备,细胞培养生物转化来源于生物体的多种脂类药物可以采用微生物发酵、动植物细胞大规模培养（细胞工程）以及酶工程等生物转化的方法生产。应用微生物发酵法或烟草细胞培养法生产CoQ10；用紫草细胞培养法生产紫草素；以花生四烯酸为原料，用类脂氧化酶-2和前列腺素合成酶，通过酶转化合成前列腺素。,概 述,脂类物质是广泛存在于生物体中的脂肪及类似脂肪的、能够被有机溶剂提取出来的化合物。能够溶解在乙醚、氯仿、苯等有机溶剂、不溶解于水。脂类化合物的这种性质，称为脂溶性。,一、简介,色素类,胆酸类,磷脂类,固醇类,分类 依据脂类药物的化学结构分为：1、脂肪类：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等2、磷脂类：卵磷脂、脑磷脂、斗磷脂等3、糖苷脂类：神经节苷脂4、萜式脂类：主要有鲨烯5、固醇及类固醇:胆固醇、谷固醇、胆酸和胆汁酸等6、其他：胆红素、辅酶Ql0、人工牛黄、人工熊胆等,概 述,胆固醇(Cholesterol)胆固醇是高等动物体中的主要甾醇，为细胞膜脂质中的一种成分，主要在肝中合成。动物组织中胆固醇含量以脑组织为最多，在肝、骨、胰、脾和胆汁中较多，心脏次之。猪脑和蛋黄中含量高达2，可选择作为提取胆固醇的原料。,胆固醇生产工艺,1、化学结构和性质 C27H46O 胆固5烯3醇。微溶于水，能溶于醇、醚、氯仿或丙酮中，熔点1485。胆固醇是人工牛黄的主要原料之一。,胆固醇生产工艺,2、工艺路线,胆固醇生产工艺,3、工艺过程 原料处理 取新鲜动物脑及脊髓(除去脂肪和脊髓膜)，绞碎，于40一50，烘干制成干脑粉。收率20左右，水份低于8。提取、浓缩、溶解、结晶 取干脑粉100kg加冷丙酮120L，提取4.5h，反复提取6次过滤。提取液蒸馏回收丙酮，直至出现大量黄色固体物为止。将此物中加入10倍量95乙醇，加热回流1h使之溶解，过滤，滤液在05冷却，静置结晶析出，过滤，得粗胆固醇结晶。,胆固醇生产工艺,3、工艺过程 酸水解、结晶、脱色、重结晶、干燥 取粗品加5倍量体积的95乙醇及5一6的硫酸，加热回流水解8h，再冷却05结晶，过滤，滤出结晶用95乙醇洗至中性，再将胆固醇结晶加10倍量体积的95乙醇和3的活性炭，加热溶解回流脱色1h，进行保温过滤，滤液05冷却结晶，反复3次，过滤，收集结晶，压干，挥发去乙醇后，在70一80真空干燥器中干燥，即得精制胆固醇。熔点147150，水份低于3，收率6一8(对脑干质量计)或8(对脊干质量计)。,胆固醇生产工艺,4、注解 经酸水解处理，其色泽、熔点不符合规定时，可用碱性乙醇(乙醇液中加氢氧化钠，pH10一11)加热回流，过滤，滤液放冷结晶析出，收集结晶，用30左右水冲洗至中性，用95乙醇充分洗涤1次，干燥即得。胆固醇、脑磷脂、卵磷脂在不同溶剂中的溶解度。,熊去氧胆酸主要成分是3a,7-二羟基-5-胆甾烷-24-酸，为有机化合物，无臭，味苦。本品在乙醇中易溶，在氯仿中不溶；在冰醋酸中易溶，在氢氧化钠试液中溶解。医学上用于增加胆汁酸分泌，并使胆汁成分改变，降低胆汁中胆固醇及胆固醇脂，有利于胆结石中的胆固醇逐渐溶解。,第四节 维生素生产工艺,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。,一、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。,二、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。,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,一、辅酶Q10概述,化学名 2-(3,7,11,15,19,23,27,31,35,39-癸甲基-2,6,10,14,18,22,26,30,34,38-四十癸烯基)-5,6二甲氧基-3-甲基-p-苯醌 拼音名 FUMEI Q10 英文名 COENZYME Q10 CAS No.303-98-0 分子式 C59H90O4 分子量 863.36 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。,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工艺是目前唯一成功的全化学合成技术。该技术化学合成条件苛刻，而且合成线路性不饱和侧链存在一定难度。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。吗，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。由于微生物发酵原料来源广、成本低、可以高密度、大规模生产、产品完全为天然的全反式构型、生物利用度高，而且相对于化学合成法安全、高效，产品中几乎无毒害化学物质残留，易于分离纯化，临床疗效较好，是近几年全球开发的热点，被认为是最具有开发前景的生产方法。微生物发酵法中选育专一性高产菌种至关重要，因此，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。,（4）、生物提取法利用猪心残渣生产辅酶Q10(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。,辅酶Q的生产辅酶Q又称泛醌，是一种脂溶性醌类化合物，所以有人也把它算入脂类药物之列。但它更是生物体产能反应（呼吸链）及能量贮藏反应的重要辅酶。,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,维生素类药物,生物制药工艺学,一.概述,生理作用特点 1.非供能物质和组织细胞结构成分，而是调节机体生理机能的活性物质 2.需要量微小，人体不能合成，必须从食物中摄取。人体若缺乏维生素，会出现维生素缺乏症。3.通过辅酶或者辅基的形式参与体内酶促反应，调节生理代谢机能。4.主要为小分子有机化合物，一些具有金属活性中心。,一.概述,分类及功能脂溶性维生素 维生素A：维持正常视力，预防夜盲症；维持上皮细胞组织健康；促进生长发育；增加对传染病的抵抗力；预防和治疗干眼病。维生素D：调节人体内钙和磷的代谢，促进吸收利用，促进骨骼成长。维生素E：维持正常的生殖能力和肌肉正常代谢；维持中枢神经和血管系统的完整。维生素K：止血。它不但是凝血酶原的主要成分，而且还能促使肝脏制造凝血酶原。小儿维生素K缺乏症,一.概述,生产方法 1.化学合成法 维生素B1，B6，烟酸，烟酰胺、叶酸、维生素D、E、生物素等。2.发酵法 维生素B2、B12，维生素C，B-胡萝卜素 3.生物提取法,二.维生素C的生产,化学本质和性质1.化学本质是含有6C的多羟基化合物；2.化学性质1）具有酸性；2）具有氧化还原性。,二.维生素C的生产,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,羟化酶 Pro/Lys Pro-OH/Lys-OH合成胶原蛋白 Vit.C 细胞间质成分 将细胞粘合起 来构成组织,缺乏Vit.C 羟化酶活性下降 细胞间质病变 导致坏血病,促进GSH的生成，保护 E-SH免遭氧化,S GS SHE Hg+2 GSH Hg+E S GS SH,复活,二.维生素C的生产,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。系以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。,二.维生素C的生产,生产方法2.二步发酵法 维生素C生产的二步发酵法是由我国科学院微生物研究所和北京制药厂合作于70年代初最先发明的，它也是目前唯一成功应用于维生素C工业生产的微生物转化法。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。在混合发酵中，大菌不代谢L-山梨糖，其L-山梨糖的消耗是小菌生长和代谢的结果，代谢的结果L-山梨糖被转化成2-酮基-L-古龙酸与其它如CO2和H2O等副产物和代谢产物。,维生素C的生产微生物发酵法。,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。,二.维生素C的生产,生产工艺3.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.维生素C的生产,两步法生产工艺 1.第一步发酵 黑醋酸菌（Acetobacter suboxydans）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，pH 5.05.2。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(Gluconobacter oxydans，小菌)和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium，大菌)混合培养。生产维生素C的发酵罐均在100 m3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%。,二.维生素C的生产,两步法生产工艺 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。,（一）二步发酵法反应步骤,