知识目标
掌握维生素及辅酶类药物分类、应用和生产方法；
掌握典型药物维生素C的生产工艺过程；
了解维生素类药物的生产使用现状。
能力目标
具有从事维生素及辅酶类药物的生产及相关工作的能力；
具有合理利用维生素的能力；
培养学生的团结协作精神。
维生素又名维他命，是维持人体生命活动必需的一类有机物质，也是保持人体健康的重要活性物质。维生素在体内的含量很少，但在人体生长、代谢、发育过程中却发挥着重要的作用。
长期以来，人们就认识到食物中缺乏某种维生素，会导致某种疾病。例如，缺乏烟酸可引起癞皮病，缺乏维生素B1，可引起脚气病，缺乏维生素A会引起夜盲症，缺乏维生素C会引起坏血病等，可见维生素在机体的代谢中起着十分重要的作用。后来陆续发现大部分维生素或者其本身就是辅酶、辅基，或者是辅酶、辅基的组成部分。例如维生素B1（硫胺素），它在体内的辅酶形式是硫胺素焦磷酸（TPP），是6‐同酸氧化脱羧酶的辅酶；又如泛酸，其辅酶形式是CoA，是转乙酰基酶的辅酶。
【知识拓展】
坏血病与维生素C
两千多年前，古罗马军队远征非洲。在飞沙漫漫的沙漠中，士兵们大批大批地病倒。
他们的脸色由苍白变为暗黑，紫红的血从牙缝中一丝丝地渗出来，浑身上下青一块紫一块，肌肉和关节疼痛难忍，两腿肿胀，双脚麻木而不能行走。这就是坏血病的综合症状。
15至16世纪，坏血病在整个欧洲蔓延。1519年，航海家麦哲伦率领船队向太平洋进发，到达目的地时，200多名水手只剩35人。1740年，英国海军上将乔治·安森率6艘大船进行了环球旅行。返航时，6艘大船只剩了一艘主旗舰百夫卡号，2000多名水手只剩了几百名，大多数水手死于坏血病。
英王命令外科医生詹姆斯·林德找到治疗坏血病的方法。1747年5月20日，詹姆斯·林德医生在索尔兹伯里船上，让水手饮用新鲜柠檬水，结果令人吃惊，水手们的坏血病症完全消失。从此，坏血病在英国海军中绝迹。1928年，匈牙利化学家乔尔吉从柠檬中成功地分离出一种关键物质，命名为抗坏血酸，这就是维生素C。乔尔吉因此而荣获了诺贝尔奖。
8.1分类及临床应用
维生素大多是小分子有机化合物，在结构上差别甚大，通常根据它们的溶解性质区分为脂溶性和水溶性两大类。脂溶性维生素主要有维生素A，D，E，K，Q和硫辛酸等，水溶性维生素有B，B，B，B，烟酸、泛酸、叶酸、生物素和维生素C等。
8.2生产方法
维生素及辅酶类药物的化学结构各不相同，决定了它们生产方法的多样性。维生素及辅酶类药物的生产方法主要有化学合成法、半合成法、发酵法和生物提取法。在实际生产中，有的维生素既用合成法又用发酵法，如维生素C、叶酸、维生素B2等；也有的既用生物提取法又用发酵法，如辅酶Q和维生素B等。不过，目前大多数维生素是通过化学合成法获得的，近年来发展起来的微生物发酵法代表着维生素生产的今后发展方向。
8.2.1化学合成法
化学合成法是根据已知维生素的化学结构，采用有机化学合成法，制造维生素的过程。
用化学合成法生产的维生素有维生素A、烟酸、烟酰胺、叶酸、硫辛酸、维生素B6、维生素D、维生素E、维生素K等。
8.2.2半合成法
8.2.2.1基本原理
维生素的生产多采用化学合成法，后来人们发现某些微生物可以完成维生素合成中的某些重要步骤，在此基础上，化学合成与生物转化相结合的半合成法在维生素生产中得到了广泛应用。目前可以用半合成法生产的维生素有维生素C、维生素B2、维生素D以及β‐胡萝卜素等。
8.2.2.2维生素C生产举例
维生素C是目前世界上产销量最大、应用范围最广的维生素产品。目前全世界维生素C的产量约为10万吨/年，全球市场销售额5亿美元。目前，工业上生产维生素C采用二步发酵法，此法是1975年由中国科学院上海生物技术研究所研究出来的，属我国首创。发酵法生产维生素C可以分为发酵、提取和转化三大步骤。即先从D‐山梨醇发酵、提取出维生素C前体2‐酮基‐L‐古龙酸，再用化学法转化为维生素C。
（1）第一步发酵
醋酸杆菌（生黑葡糖杆菌或弱氧化醋杆菌）经种子扩大培养，接入发酵罐，种子和发酵培养基主要包括山梨醇、玉米浆、酵母膏、碳酸钙等成分，在pH5.0~5.2、28~34℃下进行发酵培养。在发酵过程中可采用流加山梨醇的方式使醇浓度控制在24％~27％。发酵结束后，发酵液经低温灭菌，得到无菌的含有山梨糖的发酵液，作为第二步发酵的原料。D‐山梨醇转化成L‐山梨糖的生物转化率达95％以上。
（2）第二步发酵
氧化葡萄糖酸杆菌（小菌）和巨大芽孢杆菌（大菌）混合培养。种子和发酵培养基的成分类似，主要有L‐山梨糖、玉米浆、尿素、碳酸钙、磷酸二氢钾等，pH值为7.0。大、小菌经二级种子扩大培养，接入含有第一步发酵液的发酵罐中，29~30℃下通入大量无菌空气搅拌，培养72h左右结束发酵。生产维生素C的发酵罐均在100m以上，瘦长形，无机械搅拌，采用气升式搅拌。L‐山梨糖生成2‐酮基‐L‐古龙酸的转化率可达70％~85％。
（3）2‐酮基‐L‐古龙酸的分离提纯
经二步发酵法两次发酵以后，发酵液中仅含8％左右的2‐酮基‐L‐古龙酸，且残留菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等杂质，常采用加热沉淀法、化学凝聚法、超滤法分离提纯。
传统工艺是加热沉淀法，发酵液经静置沉降后通过732氢型离子交换树脂柱，调节pH至蛋白质等电点，并加热使蛋白质凝固，然后用高速离心机分离出菌丝、蛋白和微粒，清液再次通过阳离子交换柱，酸化为2‐酮基‐L‐古龙酸的水溶液，浓缩结晶后得到2‐酮基‐L‐古龙酸。
（4）2‐酮基‐L‐古龙酸的化学转化
将维生素C前体2‐酮基‐L‐古龙酸转化为维生素C，常采用碱转化法。2‐酮基‐L‐古龙酸在甲醇中用浓硫酸催化酯化生成2‐酮基‐L‐古龙酸甲酯，加NaHCO3转化生成维生素C钠盐，经氢型离子交换树脂酸化得到维生素C。粗品经结晶精制得维生素C成品。
【知识拓展】
维生素C的生产
维生素C的生产最早采用化学合成法，后来人们改用微生物脱氢代替化学合成中L‐山梨糖中间产物的生成，使山梨糖的得率提高一倍，我国进一步利用另一种微生物将L‐山梨糖转化为2‐酮基‐L‐古龙酸，再经化学转化生产维生素C，称为两步法发酵工艺。
中国首先使用二步发酵法进行维生素C的工业生产，生成的2‐酮基‐L‐古龙酸转化率为80％，维生素C总收率在45％以上。
8.2.3发酵法
发酵法即用人工培养微生物方法生产各种维生素，整个生产过程包括菌种培养、发酵、提取、纯化等。目前仅有维生素B、维生素B、β‐胡萝卜素等少数几种维生素可完全地利用微生物进行工业生产。
8.2.4生物提取法
直接从生物组织中，采用缓冲液抽提、有机溶剂萃取，再进行分离纯化。如从猪心中提取辅酶Q10，从槐花米中提取芦丁，从提取链霉素后的废液中制取维生素B12等。从生物材料中直接提取的维生素及辅酶还不多。近年来，天然植物来源提取的维生素与化学合成法相比，其安全性可能更可靠，受到广泛重视。如一些保健品牌宣称的植物中提取的维生素C要比合成的维生素C药物贵很多。
【合作讨论】
课前讨论
1.什么是维生素？其有什么特点？
2.你吃过的维生素有哪些？分别用来治疗什么病？
课后讨论
1.安利纽崔莱复合维生素C片（200片/瓶），销售价格是：313元/瓶。你认为这个价格合理吗？
2.你认为应该怎样合理补充维生素？
3.全面介绍一种维生素的生产方法及过程。
【复习思考题】
1.简述维生素类药物的生产方法及其特点。
2.简述维生素的生产过程。
