维生素D2生产技术
技术简介
本项目为北京化工大学研制开发的国家“九五”重点科技攻关计划专题“光化学反应转化麦角固醇为维生素D2”及“发酵法生产维生素D2”技术，可工业化生产医药级维生素D2原料药，食品级维生素D2微胶囊，饲料级维生素D2原料三种产品。
本项目的技术特点及优势：⑴麦角固醇是生产维生素D2的前体，采用新型酵母发酵流加技术生产麦角固醇，工艺先进，操作简单；⑵采用自行研制的低压汞灯转化麦角固醇，同时开发了光照反应系统以提高转化率；⑶开发了维生素D2色谱系统计算机控制软件，实现了计算机控制组分的收集、数据处理等，为维生素D2的分离工业化奠定了基础。
技术指标
①麦角固醇转化为维生素D2的总转化率达70%以上，选择性65%；②维生素D2的总收率为35%以上；③维生素D2质量达到国家医药级（30%产品）、食品级（50%产品）和饲料级（20%产品）。
应用范围
维生素D2属类固醇衍生物,是一种关系钙、磷代谢的活性物质，对防治儿童佝偻病、老年骨质疏松有重要作用；维生素D2也是饲料中不可缺少的重要添加剂，可明显提高禽畜产蛋率和出瘦肉率。
市场分析
我国自80年代开始研究麦角固醇发酵及光转化生产维生素D2，虽然市场发展很快，但因麦角固醇发酵和光转化率水平都较低，产品一直依靠进口。该技术突破了上述局限，应用前景非常广阔。
效益分析
若生产规模为10吨/年，项目总投资需7774万元，其中：麦角固醇发酵部分3100万元，维生素D2部分4674万元。采用本技术生产维生素D2的成本不高于1.2万元/公斤，正常年份销售收入23900万元，年均利润总额为9877.64万元，年均利税总额为12857.29万元，年均上缴所得税1147.18万元，经济效益非常显著。
合作方式
技术转让，可提供工艺流程等。
石油醚、二硫化碳和苯。乳酸含有一个羟基和一个羧基，因此它可以参与许多反应。如氧化反应、还原反应、缩合反应、醇解作用、取代反应和酯化反应等。充分脱水可形成聚合乳酸。另外，加热乳酸时发生自动酯化，可形成乳交酯。一般工业用L-乳酸含量为50～80％，食品及医药工业用L-乳酸的含量为 80～90％，重金属含量<10×10-6，硫酸盐<60×10-6，铁<10×10-6。
1、L-乳酸及其衍生产品的应用
人体只具有代谢L-乳酸的L-乳酸脱氢酶功能，因此只有L-乳酸能被人体完全代谢，且不产生任何有毒、副作用的代谢产物，D-乳酸或 DL-乳酸的过量摄入则有可能引起代谢紊乱甚至导致中毒。因此，从健康角度考虑，L-乳酸的制备及应用研究，正引起世界广泛重视，用L-乳酸代替目前在食品和医药工业中普遍使用的D-或DL-乳酸是必然趋势。
L-乳酸、L-乳酸盐、L-乳酸衍生物用途极其广泛，可用于医药、食品、化工、酿造、香料、皮革、卷烟和印染等工业。
聚L-乳酸：生物工程材料聚L-乳酸（PLLA）是以L-乳酸为单体经化学合成的一类高分子材料，无毒、无刺激性，具有良好的生物相溶性，强度高，可塑性加工成型。PLLA类材料具有良好的可生物降解性，被埋入土中2～3年后，强度会消失，如果同其他有机废弃物一同掩埋，几个月内便会分解，可以完全分解成CO2和H2O。
聚L-乳酸作为一种新型生物工程材料，主要用于制造可生物降解纤维、可生物降解塑料和医用材料等。
2、L-乳酸生产技术
乳酸的工业生产主要有发酵法和化学合成法。此外，酶法生产乳酸可以得到专一性旋光乳酸，但工艺比较复杂，应用到工业上还有待于进一步研究。
化学合成法以乙醛和氢氰酸为原料，生产无旋光性的DL-乳酸。由于原料有毒性，其生产受到限制。
发酵法生产乳酸，可通过菌种和培养条件的选择而获得具有立体专一性的L-乳酸或D-乳酸或是两种异构体以一定比例混合的消旋体。发酵法采用玉米、小麦等淀粉为原料，先将淀粉糖化，再由微生物将糖转化为乳酸。因其原料来源广泛、生产成本低、安全性高等优点而成为生产乳酸的重要方法。
发酵法生产L-乳酸的菌种主要有干酪乳杆菌属（LactobaciLLus）和根霉属（Rhizopus）等。国内生产L-乳酸多采用根霉菌。但用根霉发酵生产L-乳酸，需采用通风搅拌罐式间歇式发酵法，存在工艺能耗大，糖利用率低、周期长等缺点。而乳酸菌发酵法生产乳酸具有糖利用率高、不耗氧、操作方便和能耗低等优点，从而使其在乳酸工业中具有广阔发展前景。
细菌发酵法生产L-乳酸的研究情况：
目前，细菌发酵法生产L-乳酸的研究主要着眼于以下几点：
（1）筛选L-乳酸选择性更高的菌种，以满足 L-乳酸日益增加的需求；
（2）开发使用更廉价原料生产乳酸的工艺，如用水解豆粕作为廉价氮源；
（3）优化后提取工艺，进一步开发菌种固定化和提取工艺的耦合技术，提高乳酸的产出量；
（4）加强以乳酸为原料的后续产品的开发。例如，具有光学活性的医药和农药中间体、聚乳酸和乳酸酯等产品，以此推进乳酸工业的发展。
3、北京化工大学L-乳酸生产技术
北京化工大学用于L-乳酸发酵的菌种为一株属于干酪乳杆菌属的细菌菌株(Lactobacillus LA-04-01)，由本研究室经过多年选育得到的一株高产菌种。
技术主要具有以下的优点：
（1）生产L-乳酸的菌种立体专一性高，发酵周期短，间歇发酵产量为145g/L，发酵时间为70小时左右；
（2）碳源可采用工业葡萄糖，也可采用玉米、小麦等淀粉为原料，先将淀粉糖化，再由微生物将糖转化为乳酸。其原料来源广泛，廉价可再生，生产成本低、安全性高；
（3）氮源为食品工业副产品，无需添加价格昂贵的蛋白胨、酵母粉等；
（4）厌氧发酵，能耗低，工艺相对简单，可利用现有的普通发酵设备，易于实现工业化；
（5）用分子蒸馏技术精制L-乳酸，L-乳酸回收率大于75%。
技术指标
技术经济指标：
发酵液中L-乳酸浓度
145g/L
对糖转化率
大于80%(ｗ/ｗ)
发酵时间
74h
产品回收率
大于75%
主要原料价格
工业用葡萄糖2200元/t（或用淀粉水解糖）
豆粕2900元/t、玉米浆800元/t
其它试剂
1000元/t
设备
可利用现有发酵设备
质量标准：（参照USP， CP）
项 项目
规格值
色度，apha
≤10
色度(180℃，2小时) ，apha
≤10
气味
无不良气味
鉴别
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