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1、维生素B2与发酵,第六组,维生素B2的概述,一、结构与性质 维生素B2又叫核黄素(riboflavin)。 是核醇与6.7一二甲基异咯嗪的缩合物。 核黄素味苦，在240时变暗色，熔 点为275282，并在此温度下引起 破坏。,性质 核黄素为橙黄色结晶化合物，溶于水，但溶解度很低，水溶液呈现黄绿色荧光 核黄素对热安定，120加热6小时，仅有少量分解，在碱性溶液中较易破坏，在光照及紫外线照射下，可以引起不可逆分解,结构 核黄素的异咯嗪上第1位及第10位N原子与活泼的双键相连，能接受氢而被还原成无色产物，还原后很容易再脱氢，因此具有可逆的氧化还原特性,化学结构式,二、维生素B2的作用,与组织的呼吸过
2、程有关 参与碳水化物的中间代谢 与激素有关 促进色氨酸转化为烟酸，VB6转变为磷酸吡哆醛 维持体内还原型谷胱甘肽的浓度，参与体内的抗氧化防御系统 参与药物代谢 提高机体对环境的适应能力,三、维生素B2的发酵原理,目前核黄素的工业化生产主要有微生物发酵法和化学半合成法两种, 其中微生物发酵法以生产工艺简单、原料廉价、环境友好以及资源可再生等优点而倍受世界核黄素生产商的青睐。,(一)化学合成法制备维生素B2 将D-核糖与3，4-二甲基苯胺缩合，在氢化还原得一仲胺此仲胺与苯氯化重氮化物反应，生成一种偶氮染料化合物3，4二甲基-6-苯偶氮-D 核糖胺最后与巴比妥酸在乙酸存在下缩合即可得到维生素B2。此
3、维生素B2的生产工艺生产B2的产率可达95.3%，纯度达96.8%。其中合成所用的D-核糖目前是以D-葡萄糖为原料，经芽孢杆菌属细菌发酵而成的，它代替了原先用D-葡萄糖经4步反应合成D-核糖的方法。因为后者需要用到钠汞齐，从而带来了很严重的环境污染问题。化学法合成维生素B2可以利用传统的分批反应的设备，但在纯化精制阶段，偶氮燃料中间物和维生素B2均会生成细小晶体，给有效地过滤和洗涤带来了较大的困难。同时由于这2种化合物的颜色都比较深，也使工厂的车间管理较困难。,（二）微生物法合成维生素B2 维生素B2的微生物发酵生产采用三级发酵法。将在25培养成熟的维生素B2产生菌的斜面孢子用无菌水制成孢子悬
4、浮液，接种于种子培养基中培养（30+），3040h），最后将二级发酵液移种至三级发酵罐发酵（30+，160h），得到维生素B2发酵液。工业上使用的维生素B2的产生菌主要有阿氏假囊酵母（Eremotecium ashbyii）和棉病囊菌（Ashbya gossypii）2种菌。经过菌种改良后，维生素B2生产的最高水平可达到10000U/ml。产品质量好，成本低。,生产菌种,核黄素发酵的主要生产菌包括: 棉囊阿舒氏酵母A shbya gossyp ii 解朊假丝酵母 Candida famata 阿舒氏假囊酵Eremothecium ashbyii 酿酒酵 Saccharomyces sp 枯草芽
5、孢杆菌 Bacillus subtilis 产氨棒状杆菌Corynebactiaaminogensis,然而在利用棉囊阿舒氏酵母、解朊假丝酵母和阿舒氏假囊酵母等真菌进行核黄素生产时, 存在着发酵周期过长、原料成分配比复杂、需加入不饱和脂肪酸来促进核黄素的产量等缺点。,随着基因工程技术的发展, 枯草芽孢杆菌和产氨棒状杆菌等产核黄素工程菌相继构建成功, 这些工程菌具有发酵周期短( 2 3天) 、原料要求简单、产量高等优点, 在核黄素的微生物发酵生产中显示了强大的生命力,四、发酵过程,第一步，菌种选取。随着分子生物学技术的发展，基因工程手段已经应用于核黄素生产菌种育种中，这样选出来的菌种具有产量高、
6、能耗低（主要指培养菌种所需的营养物质）、产品纯度高等有点，显著提高了经济效益。,第二步，发酵方法的选取。核黄素微生物发酵法包括液体深层发酵法和固体发酵法（液体和固体主要是指培养菌种的培养基状态的不同：即培养基可以是液态的，也可以是固态的）。,这里需要指出的是，固体发酵工艺比液体发酵操作简单方便，生产规模可大可小，特别是固体发酵的设备比液体发酵降低80%成本以上，同时能大大减少能源的消耗，便于推广和应用。,第三步，核黄素的提取。即从发酵液中将核黄素提取出来。主要的提取方法有：重金属盐沉淀法，酸溶液法和碱溶液法。科学研究表明，碱溶液法提取核黄素不仅收益高，且耗能低，随着离心分离设备的不断改进，碱溶
7、液法分离提取核黄素的优越性越来越明显。,第四步，核黄素的测定。是对发酵液中核黄素含量、质量的测定。测定的方法有：微生物法、荧光比色法、高效液相色谱技术（HPLC）,核黄素化学发光新方法等。目前核黄素化学发光新方法的精确度和灵敏度高、分析速度快，具有广泛的应用前景。,第五步，核黄素颗粒的制备。微生物发酵生产的核黄素需要干燥才能制成核黄素成品。常用的干燥方法：普通气流干燥法和喷雾干燥法。,六、微生物发酵的缺点,与化学合成法相比, 微生物发酵法也存在着某些缺点和不足。例如在核黄素的后期加工与处理过程中, 核黄素的分离纯化比较困难, 难以获得高纯度的核黄素。,七、发酵中的注意事项,整个过程应必须严格控制无菌环境，抗生素的加入要在温度不太高时（不烫手为止）加入，防止抗生素失活。 发酵罐在使用之前一定要清洗干净，不能留有任何残渣，特别要注意一些管道和死角的残留物质的清洗，避免染菌。,发酵罐与培养基灭菌时要分开灭，葡萄糖单独灭菌，另外磷酸盐也要单独灭菌，因为磷酸盐容易和培养基中其他无机盐在高温下反应生成一些难溶化合物沉淀后不易被菌体分解利用，影响培养基的营养成分，造成菌种在前期生长过程中表现缓慢和营养不良状况。,用发酵罐进行高温灭菌时要注意夹套里是否注水，否则会严重损坏发酵罐。 发酵过程中要严密注意PH的变化。 溶氧的大小能直接反应发酵罐内残糖的利用情况。 发酵后期需要加压来维持氧浓度。,