簡(jiǎn)介

維生素 C 也被稱為抗壞血酸，是一種對(duì)人體至關(guān)重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不僅支持免疫系統(tǒng)的正常運(yùn)作，還幫助傷口愈合并促進(jìn)鐵的吸收。雖然許多水果和蔬菜，如柑橘類果實(shí)、草莓和西蘭花，都是維生素 C 的天然來源，但目前已經(jīng)開發(fā)出了將這種重要維生素在實(shí)驗(yàn)室中大規(guī)模生產(chǎn)的方法。本文將介紹兩種主要的維生素 C 工業(yè)制備方法——傳統(tǒng)的雷施勒法和改良的雙階段發(fā)酵法。

雷施勒法：經(jīng)典方法的現(xiàn)代應(yīng)用

1930 年代，瑞士化學(xué)家 Tadeus Reichstein 開發(fā)了一種結(jié)合有機(jī)化學(xué)合成和微生物工程的方法來生產(chǎn)維生素 C。這個(gè)過程始于一種稱為山梨醇的糖醇，通過以下步驟轉(zhuǎn)化為維生素 C：首先在微生物的幫助下，山梨醇被轉(zhuǎn)化為山梨酸，然后山梨酸經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為2-酮-L-古龍酸（2-KLG），最后通過催化加氫，2-KLG 被還原成為抗壞血酸。這種方法不僅高效，而且能夠以相對(duì)低成本在全球范圍內(nèi)生產(chǎn)和供應(yīng)維生素 C，滿足各種商業(yè)和健康需求。

雙階段發(fā)酵法：生物技術(shù)的力量

隨著科技進(jìn)步，雙階段發(fā)酵法應(yīng)運(yùn)而生，這是一種更環(huán)保且依賴生物過程的生產(chǎn)方法。這種技術(shù)利用兩種不同的微生物，將山梨醇轉(zhuǎn)化為維生素 C：山梨醇通過特定的細(xì)菌轉(zhuǎn)化為山梨酸，再利用另一種微生物通過發(fā)酵過程將山梨酸轉(zhuǎn)化為 2-KLG，最后 2-KLG 經(jīng)由化學(xué)或生物催化劑還原成維生素 C。這種方法強(qiáng)調(diào)了生物轉(zhuǎn)化的效率和環(huán)保性，減少了對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)試劑的依賴，同時(shí)保持了高產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。

無論哪種制備方式，山梨醇和古龍酸都是重要的原料及中間產(chǎn)物，因此對(duì)其含量的準(zhǔn)確測(cè)定關(guān)系到最終產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。原料山梨醇因體系簡(jiǎn)單，僅需測(cè)定其水分就能推斷出山梨醇的含量，而中間體古龍酸就需要對(duì)水分和有效成分含量同步檢測(cè)。常規(guī)測(cè)定中間產(chǎn)物中古龍酸含量的方法有高效液相色譜、紫外可見分光、比色法以及酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定等方法，但以上常規(guī)方法均需要對(duì)樣品進(jìn)行處理且需消耗一定試劑或耗材，同時(shí)伴隨長(zhǎng)短不一的等待時(shí)間。近紅外光譜法能夠?qū)ν环N樣品的多個(gè)指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行快速測(cè)定，既不需要復(fù)雜的前處理步驟，又不用漫長(zhǎng)的等待流程。下面就介紹使用步琦近紅外光譜儀測(cè)定山梨醇和古龍酸的案例。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

分別準(zhǔn)備山梨醇樣品 60 個(gè)和古龍酸樣品 59 個(gè)，已知山梨醇樣品水分和古龍酸樣品中水分和古龍酸含量，并用 BUCHI ProxiMate 測(cè)量上述樣品的近紅外光譜，隨后使用軟件 AutoCal 自動(dòng)建模，所得模型如下：

上述模型評(píng)價(jià)指標(biāo)如下表：

結(jié)論

上述案例中使用的是BUCHI 的 ProxiMate 近紅外光譜儀，具有 IP69 的高防護(hù)等級(jí)及 FDA 認(rèn)證的外殼設(shè)計(jì)，能夠勝任各種復(fù)雜條件下的測(cè)量工作，固定陣列光柵也無懼振動(dòng)環(huán)境的干擾，上下兩種照射方式及各式檢測(cè)附件能夠滿足多種樣品狀態(tài)的測(cè)量需求。