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 邻氯 苯胺
分子式
NH2Cl理化特性 燃烧爆炸性 毒性毒理
琥珀色液体，有氨味，在遇明火、高热或毒害品，LD50：256mg空气中颜色变黑，密度与氧化剂接触，／kg(小鼠经口)。
3
1.2125g/m，沸点有引起燃烧爆炸
208.8℃，不溶于水，溶的危险。受高热于酸和大多数有机溶剂。 分解，产生有毒
的氮氧化物和氯化物气体。
2
甲酸 甲酯
氢氧 化钠
硝酸钠 氨基 丙腈
甲醇纳 C2H4O2 无色液体，具有愉快的香爆炸极限4.5～吸入蒸气会刺激鼻子，
味。沸点31.5℃，熔点23%，闪点-19℃，恶心，中枢神经系统抑-99.8℃，蒸气压自燃点449℃。 制，呼吸困难，严重时585.7mmHg/25℃，相对密可因肺水肿而死亡。食度0.987/15℃/15℃，辛入后会产生严重的酸醇/水分配系数毒症，并导致肾病。LC50logKow=0.03，与醇互溶，大
鼠
吸
入
蒸气相对密度2.07，水中5200mg/m3/4hr，LD50小溶
解
度
鼠经口675mg/kg，大鼠230000mg/L/25℃，嗅阈475mg/kg，皮肤＞值500～6875mg/m3。
4000mg/kg。未被IARC等机构列为致癌物质。
NaOH 分子量：40.01白色不透本品不会燃烧，具有强腐蚀性 明固体，易潮解。易溶于遇水和水蒸气大水、乙醇、甘油，不溶于量放热，形成腐丙酮，熔点：318.4℃ 沸蚀性溶液。与酸点：1390℃；相对密度(水发生中和反应并=1)2.12
放热。
NaNO3 分子量：85.01,无色透明强氧化剂。遇可 急性毒性：或白微带黄色的菱形结燃物着火时，能LD503236mg/kg(大鼠经晶，味微苦，易潮解；易助长火势。与易口) 溶于水、液氨，微溶于乙氧化物、硫黄、醇、甘油；熔点：306.8℃，亚硫酸氢钠、还沸点：380℃(分解) ；相原剂、强酸接触对密度(水=1)2.26
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。
C3H6N2 分子量70.1，无色透明液纯净无水氨基丙无毒
体，略有氨味，呈中性，腈很稳定。 易溶于水和有机溶剂，密度1.011，沸点185℃。
CH3ONa 分子量：54.02，白色无遇水、潮湿空气、本品蒸气、雾或粉尘对
3
定形易流动粉末，无臭；酸类、氧化剂、呼吸道有强烈刺激和溶于甲醇、乙醇；沸高热及明火能引腐蚀性。吸入后，可引点：>450℃；相对密度(水起燃烧。 =1)1.3；相对密度(空气=1)1.1
盐酸
HCl
色有刺激性气味的液体，沸点-84.9℃ 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。 触及氨蒸发会生成白HCl的水溶液，纯品为无熔点-114.8℃，浓盐酸在空气中发烟，
盐酸 乙脒
小苏打
氯化铵
双氧水(35%)
硫酸
工业品略带黄色，相对密度1.187，易溶于水，有强烈的腐蚀性。
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
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2.16～2.22。微溶于水。
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。
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。
H2SO4
分子量：98.08(3.0℃)；与水混溶。
熔点 ℃
无
无
无
无
色云雾。其气体对动植物有害，是极强的无机酸。
无
本品有毒，多量可引起碱中毒，大鼠口腔注射LD504300mg/kg。
无
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。
164-166
氯代丁内C6H7O3Cl 分子量：162.57淡黄色澄脂
明油状液体，相对密度1.1624，不溶于水，易溶于有机溶剂
5,6-二甲苯 并咪唑 甲醇
C9H10N2 无色针状结晶,能溶于醇
和酸，微溶于热水，分子量146.19。
无 无
熔点 201-206℃
无
CH3OH 无色透明液体。易燃，易 熔点-97.80℃，本品有毒，饮后可致
挥发。有刺激性气味。相沸点64.7℃，闪盲，蒸气刺激眼睛，也对分子量32.04。相对密点16℃、12℃（闭可致盲。口服甲醇度0.7915．折射率为式）。其蒸气与空1g/kg可导致失明。 1.3292。能与水、乙醇、气可形成爆炸混乙醚、丙酮、苯等混溶，合物，爆炸极限也溶于氯仿。
6.0％-36.5％（体积分数）。
无 无
无
二硫化炭 CS2 无色液体，溶于水、乙醇、乙醚等
硫酸铵 （NH4）2SO4 无色斜方晶体。密度
1.769溶于水不溶于乙醇。
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，Salmonella typHimerium和Streptomyces carlsberlsbergensis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，国际市场对维生素的需求一直在稳定增长，特别是近20多年来，科学研究的深入发展，使维生素的应用领域不断扩大。现在，维生素已经成为人们日常生活中不可缺少的医药和保健产品，世界维生素市场中动物饲料工业所占比重最大（约占50%）,其次是食品添加剂工业（约占20%~25%）和医药工业（约占25%~30%）。据报道，全世界每年维生素的产销量已达30万t;全世界用于药品、营养药品、食品、化妆品和饲料等行业的各种维生素原料每年已达25亿美元。
1.3国内维生素B1生产的发展现状
我国维生素工业起源于50年代末，当时主要以生产医药用原料为目的。进入70
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