【中国食品报11月20日】近期，足球比分直播未来食品科学中心陈坚院士团队周景文教授课题组在维生素C的一步合成工艺开发研究方面获得重要进展。相关研究为维生素C单菌一步发酵工艺的实现提供了方向，将大幅降低维生素C生产过程中的能耗，对维生素C工业生产技术的更新具有重要作用。

维生素C是人体必需的维生素之一，其强大的抗氧化能力、自由基清除能力和其他相关生理功能等使其被广泛应用于医药、食品、化妆品和饲料等各个领域。维生素C每年需求量在15万吨以上，并以每年10%左右的增速持续增长。

过于活跃的化学性质导致维生素C无法长期稳定存在于复杂的液体环境中，因此，工业上都是以合成其前体物质2-酮基-L-古龙酸来实现大规模生产。

目前，2-酮基-L-古龙酸的主要生产方式为三菌两步法，首先通过高压加氢的方式将葡萄糖转化为山梨醇，再通过氧化葡萄糖酸杆菌将山梨醇转化为山梨糖，最后通过普通生酮基古龙酸菌和巨大芽孢杆菌混合发酵的方式将山梨糖转化为2-酮基-L-古龙酸。另外也可以直接以葡萄糖为底物，通过氧化葡萄糖酸杆菌将葡萄糖转化为2.5-二酮基-D-葡萄糖酸，再使用谷氨酸棒状杆菌将2,5-二酮基-D-葡萄糖酸转化为2-酮基-L-古龙酸，但该方法操作难度较大，未实现工业化生产。三菌两步法虽然转化率高，但高能耗带来的问题始终是困扰企业的主要难题，如何通过一种细菌一步发酵直接实现2-酮基-L古龙酸的生产一直是困扰维生素C产业的关键问题。

该研究团队以氧化葡萄糖酸杆菌为底盘菌株，从山梨醇和葡萄糖两条合成途径同时着手，开发出了维生素C单菌一步发酵工艺。研究团队首先通过外源引入山梨酮脱氢酶与山梨糖脱氢酶，构建出可以直接利用山梨醇一步发酵合成2-酮基-L-古龙酸的工程菌株，实现了168小时生产2-酮基-L-古龙酸68.1克/升，并利用结构生物学解析了山梨醇途径中的关键限速酶山梨酮脱氢酶以及山梨酮脱氢酶的催化机制，通过底物通道工程提升了山梨酮脱氢酶的活性。此外，还利用拉伸分子动力学和量子力学等手段对实验结果进行了计算机模拟。这一研究成果可以为一步发酵维生素C提供优良的酶元件。

此外，课研究人员又从不同角度出发研究了以葡萄糖为底物的单菌一步发酵过程。通过对氧化葡萄糖酸杆菌ATCC9937的基因组信息进行分析，研究人员挖掘出了一个新型的可以将2,5-二酮基-D-葡萄糖酸转化为2-酮基-L-古龙酸的2,5-二酮基-D-葡萄糖酸还原酶，并通过去除副反应，增加细菌内部2,5-二酮基-D-葡萄糖酸还原酶的量，引入2,5-二酮基-D-葡萄糖酸向细胞内部的转运途径等手段，开发出了可以高效利用葡萄糖经过一步发酵直接合成2-酮基-L-古龙酸的新型维生素C合成工艺。最后通过对生产过程的工艺进行优化，在5升发酵罐内62小时生产的2-酮基-L-古龙酸产量达到30.6克/升，葡萄糖转化率为40%。

本文来源:中国食品报http://www.cnfood.cn/electronic?qdate=2023-11-21&index=0#

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