Технология получения витамина С (L-аскорбиновая кислота)
Витамин С, необходимый для нормальной жизнедеятельности человека, впервые выделен из лимона. Он участвует во многих видах окислительновосстановительных процессов, положительно действует на нервную систему; выступает как мощный противоцинготный препарат.
При нехватке витамина С наблюдается сонливость, утомляемость, снижается сопротивляемость организма болезням. Основные источники - свежий шиповник, капуста, крыжовник, овощи, фрукты. Его строение представлено на рис. 6.11 [5].
Рис. 6.11. Строение витамина С
Витамин С синтезируют следующими способами:
- экстракция из растений;
- химический синтез;
- ферментативный синтез;
- смешанный ферментативно-химический синтез.
В промышленных масштабах витамин С получают двумя способами:
1) метод Рейхштейна;
2) двухстадийный ферментативный синтез.
Метод Рейхштейна впервые использован в 1933 г. и до сих пор применяется компаниями «BASF», «Roshe», «Takeda». Его сущность заключается в двухстадийном превращении L-сорбозы в диацетонкетогулоновую кислоту. Процесс получения аскорбиновой кислоты представлен на рис. 6.12.
Рис. 6.12. Схема процесса получения аскорбиновой кислоты
Рис. 6.13. Схема ферментативного способа (а) и химизм получения L-аскорбиновой кислоты (б)
Технология включает 5 стадий:
1) получение D-сорбита из D-глюкозы методом каталитического восстановления глюкозы водородом при давлении 8-10 МПа и температуре 135140°C;
2) получение а-сорбозы из D-сорбита путем биохимического глубинного окисления;
3) получение диацетонсорбозы из сорбозы путем обработки сорбозы ацетоном в присутствии серной кислоты;
4) окисление диацетонсорбозы в диацетонкетогулоновую кислоту с помощью КМпО4 или других сильных окислителей;
5) образование аскорбиновой кислоты в среде органического растворителя (хлороформа или дихлорэтана) в присутствии соляной кислоты, после чего техническую аскорбиновую кислоту перекристаллизовывают в чистый продукт.
Ферментативный синтез.
Ферментативный двухстадийный синтез используется компаниями «BASF», «Merck», а также китайскими производителями. Структурная схема процесса представлена на рис. 6.13, а, а химизм - на рис. 6.13, б.Известен способ получения аскорбиновой кислоты с помощью микроорганизмов. Питательной средой выступают глюкоза и дрожжи (~ 200 мг/г биомассы) либо грибы рода Fusarium или рода Aspergillus и бактерии Strepto- cocous thermopiles.
Витамин С выпускают в различных формах - в виде порошков, гранул, аскорбатов натрия и кальция (рис. 6.13, а) [6].
Получение витамина группы D
Под этим термином понимают несколько соединений, относящихся к стеринам; наиболее активными из них являются эргокальциферол (D2) (рис. 6.14) и холкальциферол (D3) [5].
Витамин D регулирует содержание кальция и неорганического фосфора в крови, участвует в минерализации костей. Его хронический дефицит приводит к развитию рахита у детей и разрежению костей у взрослых (остеопороз). Кальциферолы содержатся в продуктах животного происхождения - рыбьем жире, печени трески, яйцах. При избытке витамина D у детей и взрослых (гипер- витаминоз) развивается интоксикация. Витамин D не разрушается при кулинарной обработке, очень чувствителен к свету, действию кислорода.
Витамин D2 получают по технологической схеме, сходной с представленной на рис. 6.5.
Рис. 6.14. Строение витамина D2