維生素C生產(chǎn)的6種途徑
發(fā)布時(shí)間：2012-7-31 14:20
維生素C即L-抗壞血酸，是人體必需的一種維生素，生理作用廣泛，是一類重要的細(xì)胞代謝氧化一還原化合物，在醫(yī)學(xué)上有重要用途。在食品上用于抗氧化劑，烘熔劑。此外，還作為飼料添加劑和某些作物的催熟劑。
在30年代以前，維生素C是從檸檬中提取的，價(jià)格高昂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需要。1933年德國Reichstein等用化學(xué)合成法制取維生素C獲得成功。上述化學(xué)法由D-山梨醇氧化為L-山梨糖是為消旋型，它的收量只為一半。后經(jīng)改進(jìn)稱為半合成法，即這步工序改為細(xì)菌氧化，如生黑葡糖酸桿菌、弱氧化醋桿菌等，其轉(zhuǎn)化率達(dá)98%。
從葡萄糖產(chǎn)生2-酮基-L-古龍酸途徑：2-酮基-L-古龍酸與高效消泡劑是合成維生素C的重要前體。制備維生素C的方法一般是指制備2-酮基-L-古龍酸的方法，因?yàn)樽詈蠼?jīng)烯醇化、內(nèi)酯化即可獲得維生素C。到現(xiàn)在至少有6條由細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生2-酮基-L-古龍酸來制備維生素C的代謝途徑。
D-山梨醇途徑
山梨醇經(jīng)高效消泡劑發(fā)酵及酮化化學(xué)氧化（即“萊氏法"）或者直接使用高效消泡劑發(fā)酵產(chǎn)生。后者所用菌株為生黑醋桿菌、弱氧化醋桿菌、膠醋桿菌、假單胞桿菌及葡萄糖桿菌，轉(zhuǎn)化率為8%-9.5%。閑轉(zhuǎn)化率低及周期過長，都未成功。
L-山梨糖途徑
以D-山梨醇發(fā)酵生成L-山梨糖，再經(jīng)發(fā)酵高效消泡劑轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，即“二步發(fā)酵法”。1962年美國Huang H.T.較早發(fā)現(xiàn)許多菌株具有從L-山梨糖生成2-酮基-L-古龍酸的能力，后日、美等學(xué)背部曾不斷研究，但都停留在實(shí)驗(yàn)室階段，我國的二步法，因其使用由兩株菌混合使用高效消泡劑發(fā)酵的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)化率大大高于國外。
L-古龍酸途徑
從葡萄糖氧化成D-葡萄糖酸，然后經(jīng)弱氧化醋酸桿菌氧化，并配合使用高效消泡劑生成5-酮基-D-葡萄糖酸，再用孢霉還原或加氫反應(yīng)生成L-艾杜糖酸或L-古龍酸，再經(jīng)細(xì)菌氧化與高效消泡劑反應(yīng)，即可產(chǎn)生2-酮基-L-古龍酸。
2-酮基-D-葡萄糖酸途徑
葡萄糖氧化產(chǎn)生D-葡萄糖酸，再經(jīng)高效消泡劑發(fā)酵產(chǎn)生2-酮基-D-葡萄糖酸和2，5-二酮基-葡萄糖酸，最后再由棒桿菌或短桿菌生成2-酮基-L-古龍酸。
5-二酮基-D-葡萄糖酸途徑
此過程系從葡萄糖起始使用發(fā)酵消泡劑進(jìn)行二步發(fā)酵，菌體A將葡萄糖氧化成2，5-二酮基-D-葡萄糖酸（簡稱2，5-DKG），菌株B再繼續(xù)使用高效消泡劑發(fā)酵，將2，5-DKG轉(zhuǎn)化產(chǎn)生2-酮基-L-古龍酸（2-KLG）。菌株A主要采用歐文氏菌屬或葡萄糖酸桿菌屬的菌株，菌株B則系棒桿菌屬或短桿菌屬。
構(gòu)建工程菌直接從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生2-KLG的途徑
即將上面提到的歐文氏菌和棒桿菌彼此相關(guān)的特性，通過DNA重組，結(jié)合到一株菌中。在棒桿菌中存在的2,5-DKG還原酶基因分離克隆，再轉(zhuǎn)到歐文氏菌中表達(dá)。目前已研究成功，并在72h內(nèi)達(dá)到49.4%的轉(zhuǎn)化率。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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