維生素C是動物自身無法合成但在體內發揮重要作用的物質,人體吸收後參與生理活動,多數經轉化分解排出體外。它是一種水溶性物質,易被水溶解,在蔬菜和水果中含量豐富。常溫下為無色片狀晶體,有旋光性,極易溶於水,微溶於甲醇和乙醇等有機物,不耐高溫,易被氧化,在酸性環境下較穩定。維生素C具有多種生理學功能,參與羥化反應、還原作用、解毒、預防癌症、清除自由基以及協同作用等。其發展史可追溯到幾百年前對壞血病的認識,經過眾多科學家的研究,逐漸明確了其缺乏導致壞血病的原因以及生產方法。
據《2025-2030年中國維生素C行業市場調查研究及投資前景分析報告》指出,現階段生產維生素 C 主要有萊氏法和兩步發酵法,兩步發酵法更常用,因其不使用有毒化學藥品,有利於環境保護且成本較低。萊氏法即化學合成法,反應過程繁瑣,易引入有毒和強腐蝕物質,產生大量污水。二步發酵法由細菌發酵使 L - 山梨醇轉變為 L - 山梨糖,再經細菌培養將其轉變為 2 -KLG ,包括發酵、提取和轉化三個關鍵步驟。新二步發酵法省去了化學合成法中 D - 葡萄糖還原為 D - 山梨醇的過程,但存在中間產物不穩定、生產線上效率低、成本高等問題。一步發酵法試圖通過基因工程方法研究更簡便的生產 2 - 酮基 -L - 古龍酸的菌株,以實現葡萄糖一步生成 2 -KLG ,目前仍在研究階段。
由於尚未發現能將葡萄糖直接氧化製備維生素 C 的菌株,發酵產生的 2 -KLG 需通過化學轉化法生成維生素 C ,主要有酸轉化法和鹼轉化法。酸轉化法存在產品品質差、轉化率低、設備腐蝕和環境污染等問題,已逐漸被鹼轉化法取代。鹼轉化法產品品質高,轉化率和收率高,設備使用壽命長,但需注意甲醇的泄漏和揮發。目前工業生產主要採用鹼轉化法,不同研究對反應條件和催化劑等進行了探索。
國際上,維生素 C 工業生產在過去半個多世紀取得飛速發展,目前主要生產國家和地區有美國、西歐、日本和中國等。美國是生產大國,西歐、日本也有較大生產能力。我國維生素 C 生產在企業管理、產品品質等方面有待提高,但產量占全球總量的 90% 以上,產品主要出口,應加強對全球市場的研究分析。
維生素C在食品行業中常用作抗氧化劑、強化劑,可維持食品的色澤和風味,用於麵包、點心烘焙以及醃製食品中。
本文優化了維生素 C 的生產工藝,研究得到了生產維生素 C 鈉的最佳反應溫度、時間和碳酸鈉與碳酸氫鈉的最佳用量。用碳酸鈉代替碳酸氫鈉更有利於生成維生素 C 鈉,因為生成相同量的維生素 C 鈉,碳酸氫鈉用量多且價格高,碳酸鈉與古龍酸甲酯反應產生的水少,可防止古龍酸甲酯分解。通過 X - 射線單晶衍射分析了 CyP6Q6 與 ZnCl₂的晶體結構,其晶體結構具有較大的空腔和孔道結構,對氣體吸附研究有較大幫助。
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