生产工艺技术维生素工艺设计网络讲义维生素B1工艺设计摘要硫胺素（维生素B1）是已经确定的第一个B族维生素。硫胺素依赖酶作为一个与能量代谢有关的几种酶的辅助因子,它是重要的神经递质的合成和生产，减少氧化应激防御中使用的物质，以及用于合成的戊糖核酸的前体.硫胺素脑代谢中起着核心作用。干脚气病，周围神经病变，湿脚气，水肿和乳酸性酸中毒的心肌病，和WernickeKorsakoff综合征，其表现包括眼球震颤，眼肌麻痹，共济失调演变成混乱，逆行性遗忘，认知障碍，虚构其不足的结果。严格硫胺素缺乏饮食的患者18天之内显示的严重枯竭的状态。硫胺素缺乏在富裕国家中最常见的原因是不含酒精的病人要么酗酒或营养不良。硫胺素补充治疗是有益的诊断和治疗的。关键词：硫胺素维生素B1脚气Wernicke-Korsakoff综合征心肌病神经病AbstractThiamine(vitaminB1)wasthefirstBvitamintohavebeenidentified.Itservesasacofactorforseveralenzymesinvolvedinenergymetabolism.Thethiamine-dependentenzymesareimportantforthebiosynthesisofneurotransmittersandfortheproductionofreducingsubstancesusedinoxidantstressdefenses,aswellasforthesynthesisofpentosesusedasnucleicacidplaysacentralroleincerebralmetabolism.Itsdeficiencyresultsindryberiberi,aperipheralneuropathy,wetberiberi,acar-diomyopathywithedemaandlacticacidosis,andWernickeKorsakoffsyndrome,whosemanifestationsconsistofnystagmus,ophthalmoplegia,andataxiaevolvingintoconfusion,retrogradeamnesia,cognitiveimpairment,andconfabulation.Patientsonastrictthiamine-deficientdietdisplayastateofseveredepletionwithin18days.Themostmoncauseofthiaminedeficiencyinaffluentcountriesiseitheralcoholismormalnutritioninnonalcoholicpatients.Treatmentbythiaminesupplementationisbeneficialfordiagnosticandtherapeuticpurposes.Keywords:Thiamine;vitaminB1;beriberi;Wernicke-Korsakoffsyndrome;neuropathy;cardiomyopathy.第一章文献综述维生素是维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子有机化合物，由于体内不能合成，或合成量不能满足机体的需要,故必须不断从食物中摄取。维生素约有20种，他们的化学结构各异，通常按照溶解性质将维生素分为脂溶性和水溶性两大类，水溶性维生素能溶于水，其中维生素B1就属于水溶性。维生素和其它药物不同,他们不会因为副作用和耐药性而不断被淘汰和更新.同时由于人和动物肌体不能合成或者合成量不能满足机体的需要,所以人和动物对维生素的需求是永无止境的,人们常常将维生素产品称为常青产品或万岁产品,称维生素产业为永远的朝阳产业。维生素B1又称硫胺素或抗神经炎素，19世纪末荷兰医生艾克曼从米糠中提取制得的，是人们最早发现的一种维生素，由嘧啶环和噻唑环结合而成。为无色结晶体，溶于水，在酸性溶液中很稳定，在碱性溶液中不稳定，易被氧化和受热破坏。维生素B1主要存在于种子的外皮和胚芽中，如米糠和麸皮中含量很丰富，在酵母菌中含量也极丰富。瘦肉、白菜和芹菜中含量也较丰富。目前所用的维生素B1都化学合成的产品。1.1生产方法1.1.1化学合成法国内外维生素B1工业生产主要有丙二腈氨甲基嘧啶路线、丙烯腈乙酰氨甲基嘧啶路线、丙烯腈甲酰氨甲基嘧啶路线几种。国外常用丙二腈路线，此路线简短，但原料价格贵、成本高。国内采用后两种路线，丙烯腈乙酰氨甲基嘧啶路线条件温和，价格便宜，是国内普遍采用的，但成本较高，而丙烯腈甲酰氨甲基嘧啶路线是近两年国内工业化开发成功的最新路线，虽然路线较长，但成本较低。维生素B1的主要生产原料表1-1主要原辅材料、产品理化性质名称分子式理化特性燃烧爆炸性毒性毒理邻氯苯胺琥珀色液体，有氨味，在空气中颜色变黑，密度1.2125g/m3，沸点208.8，不溶于水，溶于酸和大多数有机溶剂。遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。受高热分解，产生有毒的氮氧化物和氯化物气体。毒害品，LD50：256mgkg(小鼠经口)。甲酸甲酯C2H4O2无色液体，具有愉快的香味。沸点31.5，熔点-99.8，蒸气压585.7mmHg/25，相对密度0.987/15/15，辛醇/水分配系数logKow=0.03，与醇互溶，蒸气相对密度2.07，水中溶解度230000mg25，嗅阈值5006875mg/m3。爆炸极限4.523%，闪点-19，自燃点449。吸入蒸气会刺激鼻子，恶心，中枢神经系统抑制，呼吸困难，严重时可因肺水肿而死亡。食入后会产生严重的酸毒症，并导致肾病。LC50大鼠吸入5200mg4hr，LD50小鼠经口675mg/kg，大鼠475mg/kg，皮肤4000mg/kg。未被IARC等机构列为致癌物质。氢氧化钠NaOH分子量：40.01白色不透明固体，易潮解。易溶于水、乙醇、甘油，不溶于丙酮，熔点：318.4沸点：1390；相对密度(水=1)2.12本品不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液。与酸发生中和反应并放热。具有强腐蚀性硝酸钠NaNO3分子量：85.01,无色透明或白微带黄色的菱形结晶，味微苦，易潮解；易溶于水、液氨，微溶于乙醇、甘油；熔点：306.8，沸点：380(分解)；相对密度(水=1)2.26强氧化剂。遇可燃物着火时，能助长火势。与易氧化物、硫黄、亚硫酸氢钠、还原剂、强酸接触能引起燃烧或爆炸。燃烧分解时，放出有毒的氮氧化物。受高热分解，产生有毒的氮氧化物。急性毒性：LD503236mg/kg(大鼠经口)氨基丙腈C3H6N2分子量70.1，无色透明液体，略有氨味，呈中性，易溶于水和有机溶剂，密度1.011，沸点185。纯净无水氨基丙腈很稳定。无毒甲醇纳CH3ONa分子量：54.02，白色无定形易流动粉末，无臭；溶于甲醇、乙醇；沸点：450；相对密度(水=1)1.3；相对密度(空气=1)1.1遇水、潮湿空气、酸类、氧化剂、高热及明火能引起燃烧。本品蒸气、雾或粉尘对呼吸道有强烈刺激和腐蚀性。吸入后，可引起昏睡、中枢抑制和麻醉。对眼有强烈刺激和腐蚀性，可致失明。盐酸HClHCl的水溶液，纯品为无色有刺激性气味的液体，工业品略带黄色，相对密度1.187，易溶于水，有强烈的腐蚀性。熔点-114.8，沸点-84.9浓盐酸在空气中发烟，触及氨蒸发会生成白色云雾。其气体对动植物有害，是极强的无机酸。盐酸乙脒C2H6N2HCl白色或微黄色晶体,易溶于醇,不溶于丙酮,乙醚。加到碱液中,则游离析出乙脒,呈强碱性,微加热则分解为氨和醋酸熔点164-166无小苏打NaHCO3白色单斜晶系晶体粉末至结晶性块状物。相对分子量84.01，相对密度是2.162.22。微溶于水。无本品有毒，多量可引起碱中毒，大鼠口腔注射LD504300mg/kg。氯化铵NH4Cl无色立方晶体或结晶性粉末。无臭，有清凉感，略有吸湿性。相对分子量53.49，相对密度是1.526微溶于乙醇和甲醇，溶于水和甘油。无无双氧水(35%)H2O2无色透明液体。无臭，略有特殊气味。相对分子量34.02，相对密度是1.4649。不溶于石油醚，溶于乙醇和乙醚，与水可任意混溶。无无硫酸H2SO4分子量：98.08(3.0)；与水混溶。无一级无机酸腐蚀；车间空气中最高容许浓度为2mg/m3，口服浓硫酸1mg即可致死。氯代丁内脂C6H7O3Cl分子量：162.57淡黄色澄明油状液体，相对密度1.1624，不溶于水，易溶于有机溶剂无无5,6-二甲苯并咪唑C9H10N2无色针状结晶,能溶于醇和酸，微溶于热水，分子量146.19。熔点201-206无甲醇CH3OH无色透明液体。易燃，易挥发。有刺激性气味。相对分子量32.04。相对密度0.7915折射率为1.3292。能与水、乙醇、乙醚、丙酮、苯等混溶，也溶于氯仿。熔点-97.80，沸点64.7，闪点16、12（闭式）。其蒸气与空气可形成爆炸混合物，爆炸极限6.0-36.5（体积分数）。本品有毒，饮后可致盲，蒸气刺激眼睛，也可致盲。口服甲醇1g/kg可导致失明。二硫化炭CS2无色液体，溶于水、乙醇、乙醚等无硫酸铵（NH4）2SO4无色斜方晶体。密度1.769溶于水不溶于乙醇。无无维生素B1易潮解，有微弱的特臭，味苦。熔点248（分解）溶于水和甘油。稍溶于乙醇，不溶于乙醚和苯无无1.1.2微生物合成法微生物法合成维生素B1是先分别合成嘧啶环和噻唑环结构后，再经酶反应聚合而成。如图2-6所示，丙氨酸（VI）与甲硫氨酸（VII）反应生成3-(4-甲基-5-噻唑啉基)丙氨酸（VIII），然后经4-甲基-5-(B-羟乙基)噻唑单磷酸（IX），由此噻唑环部分形成。嘧啶环部分则由氨甲酰磷酸（I）与B-甲基天冬氨酸(II)聚合，形成N-氨甲酰-B甲基天冬氨酸（III），转化为甲基二氢乳清酸（IV）后，经2-甲基-4-氨基-5-羟甲基嘧啶，由ATP转化为单磷酸酯，再转化为焦磷酸酯（V）。最后，噻唑环和嘧啶环两部分在硫胺单磷酸合成酶存在下缩合形成单磷酸硫胺素(X)。大肠杆菌和啤酒酵母均是维生素B1的产生菌，它们能合成2-甲基-4-氨基-5-羟基嘧啶和4-甲基-5-(B-羟乙基)噻唑。将大肠杆菌腺嘌呤或维生素B1缺陷型菌株移种于含有限量维生素B1的培养基中，在其中生长的细胞即可解除其生物合成维生素B1的阻遏，使维生素B1高产。从啤酒酵母中分离的产生维生素B1突变型菌株，可用于生产富含维生素B1的啤酒。此外，SalmonellatypHimerium和Streptomycescarlsberlsbergensis也能产生维生素B1。1.2世界维生素B1生产的发展现状应用领域的不断扩大推动着维生素市场的持续增长，竞争激烈，维生素现已成为国际医药与保健品市场的主要大宗产品之一。据有关资料，20世纪末，全世界医药、营养保健品、食品、化妆品、饲料等行业每年消耗的各种维生素原料的市值已达25亿美元。巨大的市场空间，吸引了不少弄潮儿，也酝酿着变幻的风云。维生素用于药品、营养药品、饲料添加剂和食品添加剂，维生素产业的发展设计到医药工业、精细化工、饲料工业和食品工业等多个领域。几十年来，国际市场对维