维生素C生产的6种途径

发布时间:2012-7-31 14:20
维生素C即L-抗坏血酸,是人体必需的一种维生素,生理作用广泛,是一类重要的细胞代谢氧化一还原化合物,在医学上有重要用途。在食品上用于抗氧化剂,烘熔剂。此外,还作为饲料添加剂和某些作物的催熟剂。 在30年代以前,维生素C是从柠檬中提取的,价格高昂,远远不能满足人们的需要。1933年德国Reichstein等用化学合成法制取维生素C获得成功。上述化学法由D-山梨醇氧化为L-山梨糖是为消旋型,它的收量只为一半。后经改进称为半合成法,即这步工序改为细菌氧化,如生黑葡糖酸杆菌、弱氧化醋杆菌等,其转化率达98%。 从葡萄糖产生2-酮基-L-古龙酸途径:2-酮基-L-古龙酸与高效消泡剂是合成维生素C的重要前体。制备维生素C的方法一般是指制备2-酮基-L-古龙酸的方法,因为最后经烯醇化、内酯化即可获得维生素C。到现在至少有6条由细菌发酵产生2-酮基-L-古龙酸来制备维生素C的代谢途径。 D-山梨醇途径
  山梨醇经高效消泡剂发酵及酮化化学氧化(即“莱氏法")或者直接使用高效消泡剂发酵产生。后者所用菌株为生黑醋杆菌、弱氧化醋杆菌、胶醋杆菌、假单胞杆菌及葡萄糖杆菌,转化率为8%-9.5%。闲转化率低及周期过长,都未成功。
L-山梨糖途径
  以D-山梨醇发酵生成L-山梨糖,再经发酵高效消泡剂转化产生,即“二步发酵法”。1962年美国Huang H.T.较早发现许多菌株具有从L-山梨糖生成2-酮基-L-古龙酸的能力,后日、美等学背部曾不断研究,但都停留在实验室阶段,我国的二步法,因其使用由两株菌混合使用高效消泡剂发酵的特点,转化率大大高于国外。
L-古龙酸途径
  从葡萄糖氧化成D-葡萄糖酸,然后经弱氧化醋酸杆菌氧化,并配合使用高效消泡剂生成5-酮基-D-葡萄糖酸,再用孢霉还原或加氢反应生成L-艾杜糖酸或L-古龙酸,再经细菌氧化与高效消泡剂反应,即可产生2-酮基-L-古龙酸。
2-酮基-D-葡萄糖酸途径
  葡萄糖氧化产生D-葡萄糖酸,再经高效消泡剂发酵产生2-酮基-D-葡萄糖酸和2,5-二酮基-葡萄糖酸,最后再由棒杆菌或短杆菌生成2-酮基-L-古龙酸。
5-二酮基-D-葡萄糖酸途径
  此过程系从葡萄糖起始使用发酵消泡剂进行二步发酵,菌体A将葡萄糖氧化成2,5-二酮基-D-葡萄糖酸(简称2,5-DKG),菌株B再继续使用高效消泡剂发酵,将2,5-DKG转化产生2-酮基-L-古龙酸(2-KLG)。菌株A主要采用欧文氏菌属或葡萄糖酸杆菌属的菌株,菌株B则系棒杆菌属或短杆菌属。
构建工程菌直接从葡萄糖发酵产生2-KLG的途径
  即将上面提到的欧文氏菌和棒杆菌彼此相关的特性,通过DNA重组,结合到一株菌中。在棒杆菌中存在的2,5-DKG还原酶基因分离克隆,再转到欧文氏菌中表达。目前已研究成功,并在72h内达到49.4%的转化率。
本文参考《发酵微生物学》一书。
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