淺析維生素B12的生產(chǎn)及應(yīng)用

張建民

摘? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，維生素B12的價(jià)值逐漸被人們了解和認(rèn)可，同時(shí)關(guān)于維生素B12的生產(chǎn)技術(shù)日益成熟，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大。維生素B12不僅具有較多的功效，而且制作和生產(chǎn)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，不會(huì)耗費(fèi)大量的人力和物力成本，因此，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域和食品制作等領(lǐng)域。本文首先分析了維生素B12 的相關(guān)概述，其次分析了維生素B12的生產(chǎn)過(guò)程，最后分析了維生素B12的應(yīng)用領(lǐng)域，以期全面了解維生素B12的生產(chǎn)和應(yīng)用，更好的利用維生素B12，為人類社會(huì)造福。

關(guān)鍵詞：維生素B12;生產(chǎn);應(yīng)用

一、維生素B12的概述

1.1維生素B12

維生素B12即鈷胺素，簡(jiǎn)稱VB12，是一種紅色的晶體，維生素B12內(nèi)部含有少量的金屬元素，成為目前自然界唯一含有金屬元素的維生素，維生素B12在所有的維生素當(dāng)中，屬于分子結(jié)構(gòu)最大，構(gòu)造最復(fù)雜的維生素。維生素B12由中心咕啉環(huán)、中心環(huán)軸向Coβ配基部分及1個(gè)含有核苷酸環(huán)的Coα配基構(gòu)成。中心咕啉環(huán)由相連的4個(gè)吡咯和1個(gè)鈷原子組成，鈷螯合在4個(gè)吡咯中心。維生素B12在1926年被首次應(yīng)用，早先被應(yīng)用于貧血病的治療，隨著后來(lái)的不斷研究，維生素B12逐漸應(yīng)用于其他病癥的治療?？茖W(xué)家也逐漸發(fā)現(xiàn)人的肝臟中含有維生素B12，并且完成了在肝臟中提取維生素B12的實(shí)驗(yàn)，并且通過(guò)十一年的實(shí)驗(yàn)，完成了對(duì)維生素B12 的合成實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著維生素B12可以通過(guò)合成實(shí)驗(yàn)得到。因此，維生素B12的市場(chǎng)被逐漸打開(kāi)，全世界對(duì)于維生素B12的需求量不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)量也不斷增加。維生素B12不斷成為市場(chǎng)中需求量最大，生產(chǎn)量和供給量最大的維生素。但是目前我國(guó)的維生素B12附加值低，產(chǎn)品仍然是維生素B12的原粉，缺少高端、精細(xì)化的產(chǎn)品，需要繼續(xù)開(kāi)發(fā)高端產(chǎn)品，提高維生素B12的生產(chǎn)力。

1.2生物合成

維生素B12存在于肝臟中，但是實(shí)生活中對(duì)維生素B12的需求量非常大，提取和生產(chǎn)維生素B12的過(guò)程十分復(fù)雜，因此研究維生素B12的生物合成是首要的方向。但是維生素B12的生物合成步驟較多，合成的過(guò)程也比較復(fù)雜，需要運(yùn)用到較多的先進(jìn)技術(shù)。目前，Escalante-Semerena、Warren、Scott、Blanche、Battersby等人通過(guò)對(duì)脫單假單胞菌屬耗氧合成VB12的研究，闡述了VB12的耗氧合成途徑。而厭氧合成途徑涉及菌種主要有費(fèi)氏丙酸桿菌、巨大芽孢桿菌、鼠傷寒沙門氏菌。

二、維生素B12的生產(chǎn)

維生素B12雖然存在于動(dòng)物的肝臟中，但是提取的生產(chǎn)成本較高，因此可以通過(guò)其他方式進(jìn)行維生素B12的提取和生產(chǎn)。主要的方法有從鏈霉素發(fā)酵廢液中提取維生素B12，后來(lái)發(fā)展成為從專門的微生物中提取和生產(chǎn)，直到現(xiàn)在維生素B12的生產(chǎn)和制作過(guò)程逐漸的自動(dòng)化，降低了生產(chǎn)成本，維生素B12才得以大批量的生產(chǎn)和制作。

2.1菌株

合適的菌株能夠生物合成維生素B12，目前已知的能夠生物合成維生素B12的菌株主要包括厭氧費(fèi)氏丙酸桿菌（P.freudenreichii）、謝氏丙酸桿菌（P.shermanii）及耗氧的脫單假單孢桿菌（P.denitrificans）等。菌株就是一種微生物，最開(kāi)始菌株用于維生素B12的生產(chǎn)中，主要是通過(guò)厭氧發(fā)酵的方式，但是這種方式成本較高，生產(chǎn)的時(shí)間較長(zhǎng)，利用率較低。目前主要應(yīng)用的方式為好氧發(fā)酵，利用菌株和消耗氧氣的微生物進(jìn)行維生素B12的生產(chǎn)。

2.2工藝

2.2.1好氧發(fā)酵工藝

好氧發(fā)酵的菌株主要是脫單假單胞菌，培養(yǎng)基以甜菜糖蜜、麥芽糖、蔗糖為碳源，以玉米漿及酵母膏為氮源，添加無(wú)機(jī)鹽及Co，并添加5，6-二甲基苯并咪唑及甜菜堿作為前體。張嗣良團(tuán)隊(duì)對(duì)過(guò)程參數(shù)控制及發(fā)酵放大過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化，采用120 m3的標(biāo)準(zhǔn)好氧發(fā)酵罐，一般采用流加碳源的分批補(bǔ)料三級(jí)發(fā)酵工藝。最適發(fā)酵溫度為32℃，最適PH值為7.0±0.5，發(fā)酵過(guò)程流加甜菜堿及前體，并控制發(fā)酵過(guò)程發(fā)酵液中甜菜堿的含量在0.1%～1.0%，發(fā)酵周期在160 h～180 h。該工藝發(fā)酵水平數(shù)倍于厭氧發(fā)酵，在生產(chǎn)氰鈷胺時(shí)有巨大優(yōu)勢(shì)。

2.2.2厭氧發(fā)酵工藝

厭氧發(fā)酵工藝采用的菌種有氧費(fèi)氏丙酸桿菌、謝氏丙酸桿菌。丙酸桿菌降解葡萄糖產(chǎn)生丙酸、乙酸的伍德-沃克曼反應(yīng)途徑中涉及到甲基丙二酰CoA異構(gòu)酶，該酶需要VB12作為輔酶，所以丙酸桿菌中存在著生物合成VB12的全套遺傳物質(zhì)及完整合成途徑。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，培養(yǎng)基主要以葡萄糖為碳源，玉米漿為氮源，添加無(wú)機(jī)鹽及Co源，并添加前體5，6-二甲基苯并咪唑，最適溫度控制在30℃，最適PH用氨水控制在6.5，低速間歇攪拌，發(fā)酵周期為90 h左右。

三、維生素B12的應(yīng)用

3.1醫(yī)療應(yīng)用

維生素B12被首先應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，對(duì)于貧血癥的治療具有很好的療效，維生素B12能夠快速補(bǔ)充缺少的維生素B12，能夠及時(shí)治療由于缺少維生素B12造成的各項(xiàng)疾病，并且達(dá)到及時(shí)預(yù)防的效果。缺少維生素B12會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞的DNA合成減少、細(xì)胞有絲分裂變慢、骨髓細(xì)胞和粘膜細(xì)胞的分化、細(xì)胞變大、紅細(xì)胞變大、貧血等一系列的癥狀，及時(shí)補(bǔ)充適量的維生素B12可以有效預(yù)防和治療上述疾病，為人體提供充足的紅細(xì)胞，保證紅細(xì)胞的正常，促進(jìn)細(xì)胞正常的有絲分裂和分化，維持神經(jīng)髓鞘正常的代謝功能。同時(shí)，維生素B12能夠預(yù)防一定的神經(jīng)性損傷，保護(hù)人體內(nèi)的神經(jīng)組織。因此，維生素B12也可以用作抑郁癥和老年癡呆癥的治療?？梢?jiàn)，維生素B12在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用較廣。

3.2飼料應(yīng)用

維生素B12同樣被廣泛應(yīng)用于飼料生產(chǎn)的領(lǐng)域，在飼料中添加維生素B12可以為動(dòng)物提供充足的維生素B12，補(bǔ)充動(dòng)物在生長(zhǎng)過(guò)程中需要的養(yǎng)分和蛋白質(zhì)，尤其是對(duì)于幼年的動(dòng)物，進(jìn)行維生素B12飼料的喂養(yǎng)可以幫助其快速的成長(zhǎng)，并且滿足成長(zhǎng)過(guò)程中所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。對(duì)于反芻類的動(dòng)物，可以通過(guò)反芻的過(guò)程自己再次合成維生素B12，因此，在反芻類動(dòng)物的飼料中添加維生素B12可以幫助自身生成維生素B12，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的補(bǔ)充。同時(shí)，魚類的飼料中也需要添加維生素B12，維生素B12可以幫助魚類形成一種抗體，抵御水中有毒物質(zhì)的侵害，保證魚類的正常生長(zhǎng)，降低魚類的死亡幾率。可見(jiàn)，維生素B12在飼料中的應(yīng)用也十分廣泛。

3.3其他應(yīng)用

維生素B12除了被應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域和飼料添加劑等領(lǐng)域，還通常被應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，通常用于食品的著色方面、室內(nèi)環(huán)保去除甲醛方面、自然環(huán)境中鹵素脫鹵方面等。

總結(jié)

綜上所述，維生素B12的應(yīng)用范圍較廣，但是其生產(chǎn)和制作的過(guò)程較為復(fù)雜，需要不斷的實(shí)驗(yàn)和合成。我國(guó)在維生素B12的生產(chǎn)方面技術(shù)水平較低，但是市場(chǎng)需求量較大，我們應(yīng)該重視維生素B12的生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新，研究高水平的維生素B12生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)維生素B12的規(guī)模化生產(chǎn)，不斷滿足日益增加的市場(chǎng)需求。

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