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1、维生素D2产品开发VD2是VD的一种活化形式，由存在植物、真菌体内的VD2前体-麦角固醇(又称麦角甾醇)经紫外线照射转变而来，它的化学名称为9,10- 开环麦角甾- 5,7,10(19),22- 四烯-3- 醇。分子式C28H44O，分子量396.66，其分子结构式为：图1 维生素D2的分子结构式维生素D2促进小肠黏膜刷状缘对钙的吸收及肾小管重吸收磷，提高血钙、血磷浓度，协同甲状旁腺激素（PTH）、降钙素（CT），促进旧骨释放磷酸钙，维持及调节血浆钙、磷正常浓度。维生素D2促使钙沉着于新骨形成部位，使枸橼酸盐在骨中沉积，促进骨钙化及成骨细胞功能和骨样组织成熟。维生素D2摄入后，在细胞微粒体中受
2、25-羟化酶系统催化生成骨化二醇(25-OHD3)，经肾近曲小管细胞1-羟化酶系统催化，生成具有生物活性的骨化三醇1-25-(OH)2D3。VD2是一种具有广泛效应的激素载体，与人体钙、磷的吸收有关，具有明显的抗癌功效1。此外有研究认为VD2可刺激某些植物根系的生成。1.1 维生素D2的传统生产工艺维生素D2传统的工业生产方法是以麦角甾醇为原料，在加温的特定条件下，于乙醇溶液中在波长为280nm左右的紫外线照射，然后除去溶剂，残留物中的麦角骨化醇经过马来酐，柠糠酐处理后转变为二烯化合物，使其形成碱金属盐，转移至水溶液内分离，再用有机溶剂提取维生素D2，制成3，5-二硝基苯甲酸酯，反复结晶，皂化
3、后用丙酮使维生素D2再结晶，即可得到维生素D2成品，其生产工艺中的主要副产物是速甾醇，它经光照射可转化为光甾醇。 1.2 我国维生素D2生产工艺研究的新进展目前，中国的维生素D2生产水平低，成本高，得率只有2022，与发达国家生产水平（得率30-33%）相差很大，因此提高麦角固醇的发酵水平，已成为中国维生素D2发展的迫切要求。合成VD2的原料麦角固醇，主要来自酵母发酵、从生产青霉素等药物的废菌丝或植物油、香菇等产品中提取。最近，我们得知，我国南方有从糖蜜提取麦角固醇，价格可接受，来源充足，我们检测的结果表明质量合格。1.3 本研究所采用的生产工艺流程麦角固醇（或麦角甾醇）是生产维生素D2、激素
4、黄体酮、可的松的原料。本研究所用的麦角固醇的来源是从酵母菌中提取。生产工艺大体为：高产量的麦角固醇酵母菌种种子培养扩大培养发酵罐发酵高产酵母、高产麦角固醇麦角固醇酵母菌压滤或离心干燥经光化学方法维生素D2。1.3.1 菌种筛选本研究通过酵母菌发酵来生产麦角固醇，然后通过光化学方法转化为维生素D2。选育高产麦角固醇的菌种是VD2生产的第一步，也是最重要的一步。Eugene选育生产麦角固醇的酵母菌，麦角固醇产量可达细胞干重的2%3%2。Savard3采用青霉菌生产麦角固醇，产量达细胞干重的1.8%。国内在麦角固醇产生菌的自然筛选上，也开展了积极的研究。莫湘筠等4测定了33株酵母菌的麦角固醇含量，其
5、中2株酿酒酵母的麦角固醇含量分别高达4.33%和3.3%。张博润等人5分析了231株不同种、属酵母菌的麦角固醇含量，发现不同种属之间差异很大，最高可达细胞干重的3%，最低的只有0.7%。自然选育是一种简单易行的选育方法，但是它的缺点是效率低、进展慢。因此，把自然选育和诱变育种（紫外线、EMS复合诱变等），杂交育种，原生质体融合等其他育种方法结合使用，可以收到较好效果。1.3.2 改善发酵工艺控制微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性能，还要赋予它合适的环境条件才能使它的生产能力充分表达出来。因此优化发酵条件，控制发酵工艺是进一步提高麦角固醇产量的重要手段。通过实验来综合研究碳源、氮源、
6、无机盐、通气条件、初始pH值、温度等条件对麦角固醇产量的影响，并对这些因素进行优化组合，找出麦角固醇产量最高时的发酵条件。1.3.3 光化学合成维生素D2麦角固醇紫外光转化过程中主要产物的相互关系见图2。注：Ergosterol为麦角固醇，Tachysterol为速固醇，Pre- ergocalciferol为VD2前体，Lumisterol为光固醇。传统的光化学反应生产工艺，是利用多个低功率汞灯进行长时间连续光照，在这样的光化学反应条件下会有大量副产物生成，限制了VD2的收率，并给产品的提纯带来极大难度，影响产品质量。因此，国内原有的几家VD2生产企业被迫停产。有鉴于此，在本项目中我们提出了
7、一条生产VD 2的新工艺路线。我们以麦角固醇为起始原料，分离鉴定了所有光化学反应的主要产物并测定了它们的克分子消光系数，建立了指导生产的检测方法；仔细进行了光化学反应动力学分析，确定了最佳反应条件，包括反应用的光源、反应器、溶剂、浓度以及合适的反应时间。光化学反应结束后，很方便地将光化学反应混合物与麦角固醇分开。麦角固醇可再用；光化学反应混合物热异构化反应后直接制备结晶，整个过程无需柱层析，生产路线大大缩短。在VD2结晶过程中，我们的工艺尽量从环境友好考虑，避开了惯用的毒性和气味较大的溶剂。1.4 市场需求VD2不仅是维持人类健康和家畜正常生长、繁殖的重要维生素，而且是一些贵重药物的中间体，在
8、国内外均有广阔的市场。中国每年食用、药用维生素D2的年需求量可达到100吨，再加上饲料业对VD2 的需求，中国的VD2年需求量可达到200吨，而年产量远达不到要求。国际上，生产VD2的企业主要有巴斯夫公司、罗氏公司、日清化学公司等主要供应欧洲和日本市场。在国内，目前生产VD2的厂家主要有广州第三制药厂、江西赣南制药厂、四川省内江汇鑫实业总公司、山东东辰集团、上海第六制药厂和东北制药总厂。1.5 生产成本估算光化学生产VD2新工艺的成本估算如下：（1）原材料成本：每生产1公斤结晶VD2的费用：原材料 消耗量(公斤) 原材料价格(元/公斤) 原材料成本(元)麦角固醇 3.3 2500 8250乙醇
9、 50 4 200石油醚 100 4 400乙酸乙酯 80 5 400总计 9250在国内现在每公斤VD2的市场价格为1600017000元，而其成本为9250元，收益可观，因此该工艺路线在经济上是可行的。（2）以建设一个年产3吨VD2的企业需投资：进口光化学反应装置： 150万元光化学生产、后处理与精烘包厂房： 150万元反应釜、附属设备与安装费等： 300万元总经费： 600万元（3）以建设一个年产3吨VD2的企业的其它消耗：项目名称 年消耗（元） 每公斤VD2消耗（元）人工费 180,000 60（15人，1000元/月）设备折旧费 533333 178(总投资800万元，按15年折旧)
10、电消耗 384000 128（按1920元/天，年工作日200天）设备维修费 40000 13(总投资的5%)总计 379综上，生产每公斤VD2的总成本为9250元+379元=9629元1.6 投资效益分析目前，国产VD2每公斤售价约为16000元。因关税等因素，进口VD2每公斤售价约为4800美元。以建设一个年产为3吨VD2的企业计，需要固定资产投资800万元（包括厂房和设备等），需要流动资金投入650万元/年，年销售收入4800万元，减去总成本，可实现销售毛利3381.3万元/年，扣除销售税金（17%）、教育附加（0.45%）、城市建设维护费（0.79%）、社会事业发展费（0.2%），税前利润为2757.8万元，因高新技术企业享受2减3免的税收优惠，因此该企业当年即可收回投资。参考文献1 张博润,蔡金科. 麦角固醇高产菌株的选育. 微生物学通报,1993 ,20 (6) :3353382 陈思芸,萧熙佩. 酵母生物化学. 济南:山东科学技术出版社,1990. 17193 陈松生,毛宁. 红曲霉的麦角固醇研究. 食品与发酵工业,1995 ,6 :18234 钱寿根. 麦角固醇酵母的制造. 工业微生物,1988 ,18(5):18225 何险峰. 酵母发酵生产麦角固醇的研究. 硕士学位论文 . 北京:北京化工大学,1995
