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维生素B复合体之一。是很多动植物生长发育所必需的物质。与维生素H,辅酶R、生物活素Ⅱb,微生物增殖因子S.W.X一样,天然存在的均为d异构体,L型没有生物学活性。在生物体内,它几乎都是作为生物素酶的辅基与蛋白质的赖氨酸的ε-氨基形成共价键。其生理作用主要是由生物素酶引起的固碳作用及羧基转移反应。通过丙酰辅 酶A羧化酶,乙酰辅酶A羧化酶,甲基丙二酸单酰CoA羧基转移酶等反应参与糖和脂肪的代谢。在这些酶促反应中形成的N-羧基生物素作为中间产物。此外,作用机制虽不清楚,但可参与尿素合成、嘌呤合成和油酸的生物合成。它对于酵母、乳酸杆菌属(Lactobocillus), 根瘤细菌属(Rhizobium)等细菌的繁殖作用是必需的。利用这些微生物可进行生物素的定量测定。动物由于其肠道细菌可合成,所以不会引起缺乏症。如果以大量生卵蛋白鼠,由于生物素和卵蛋白中的抗生物素蛋白(维生素颉颃体)相结合而失活,因而会引起脱毛和皮肤炎。以氧取代生物素分子中的硫而形成的氧代生物素,去硫的脱硫生物素(存在于酵母、链孢霉中)可被微生物所利用。
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维生素H(Biotin)又名辅酶R、生物素,是一种水溶性B族维生素,为无色结晶性粉末。天然维生素H广泛存在于动物的肾、肝、胰等器官中以及蛋黄、酵母、牛奶中。近几年,国内外市场对维生素H的需求不断强劲增长,市场需求拉动了生产,我国维生素H的生产和出口大幅增加,市场前景十分广阔。
1、 应用状况
维生素H主要应用于医药卫生、营养强化剂、饲料添加剂、化妆保健品以及饮料等方面。维生素H具有广泛的生理作用,它是人体脂肪代谢及其它羧基化反应的重要辅酶,在脂肪代谢以及核酸与蛋白质合成方面有一定的作用,。缺乏维生素H会引起脱毛、皮炎、体重减轻等。临床主要用于维生素H缺乏症以及皮肤病的预防等。
维生素H是一重要的营养强化剂,英国提出维生素H参照营养摄入量为每天每人10μg -20μg。美国推荐的成人摄入量为每人每天30μg-100μg。我国《食品营养强化剂使用卫生标准》(GB4880-94)规定,维生素H用于婴幼儿食品时为0.1mg-0.4mg/kg,饮液0.02 mg -0.08 mg/kg。
维生素H也是重要的饲料添加剂,它是畜禽生长发育必不可少的一种生物催化剂,对畜禽生长发育过程中的很多因素,如增重、饲料转化、产肉、肉的品质、皮毛、产蛋等都有影响。一般每公斤饲料所需添加0.15μg的维生素H。用作饲料添加剂的维生素H通常加工成2%的制剂。
2、 生产概况
维生素H的结构较复杂,生产技术难度较大。生产方法有提取法、发酵法和化学合成法等。因天然维生素H广泛在于蛋黄、牛奶以及动物的肝、肾、胰等内脏中,故可从这些物质中提取维生素H,方法是用氧化铝色谱法提取,在真空下经蒸馏精制而得。但该方法产量小,成本高,产品主要用于生产生物学试剂,为教学及科研服务。发酵法可用微生物经发酵制得,此方法操作不易,收率不高,质量不够稳定。多年来,人们一直在研究采用化学合成方法生产维生素H,直到20世纪80年代初,这一难题才得以攻破。化学合成法是以2-氨基-3-巯钠丙酸为起始原料,与一氯醋酸缩合,再经过酰化、醋化、水解、脱羧、缩合、肟化、氢化、水解、环合等诸多反应而制得。
由于维生素H的生产工艺复杂,路线长,技术难度大,现在全世界只有几家企业掌握该产品的生产工艺,能够进行产业化生产。主要生产企业为瑞士罗氏公司、美国默克公司、日本住友株式会社、韩国西来集团等。每年的产量也很少,20世纪末,全世界年产量为45吨左右,现在达到60吨左右。
多年来,由于维生素H的化学合成法技术难度大,我国一直没有企业用合成法生产维生素H,仅有个别企业用发酵法生产。1997年,浙江新昌制药厂投入大量人力物力进行科技攻关。经过数年努力,终于打通了工艺路线,冲破了国际技术垄断,建成了我国第一条化学合成法生产维生素H的生产线。经过不断扩产,2002年,该企业维生素H的年生产能力已达到50吨。年产量也达到30余吨,占到世界总产量的一半左右,生产的维天素H绝大部分出口。2002年,该企业出口创江的一半来自维生素H产品,不久前,国家饲料工程技术中心维生素H生产基地在浙江新昌制药厂正式挂牌。
此外,全国有不少企业也准备投资生产该产品,如湖北广济药业集团准备上马年产5吨的维生素H生产线;河南援生制药公司拟与外商合资生产维生素H;四川绵竹汉旺黄磷有限公司承担的d-维生素H合成方法已通过省级科技鉴定,产品达到美国标准,已出口创汇。
3、 市场应用
生素H在饲料添加剂、医药卫生、化妆保健品及饮料方面具有广泛用途。特别是用于饲料添加剂,目前全球维生素H产量的大部分是用于这方面。以前的若千年里,世界市场对维生素H的需求一直不大。欧洲、北美以及日本、韩国等发达国家都是将动物骨头、内脏等加工成添加剂加到饮料中,这些物品本身含有天然维生素H,因而无须另外再加维生素H。欧洲"疯牛病"事件发生后,人们发现导致疯牛病的原因是饲料中添加了动物骨粉、内脏等物质。从此以后,欧美等发达国家纷纷弃用动物骨粉、内脏,改用化学合成的各种维生素作为饲料添加剂,一段时间竟然供应紧张,价格也不断攀升。而且国外经销在要货时往往要求生产厂家出具证明,以证实提供的维生素H确为化学合成法生产的,而不是天然物品中提取出来的。现在我国维生素H产品出口顺畅,市场价格为每公司近3万人民币。
来我国市场上维生素H的应用量不大,大部分用于医药卫生方面。前几年,我国医药用维生素H每年都从国外进口,进口量约为每年1-1.5吨。如日本田边制药公司1998年5月获准向中国出口维生素H原料药,规格为铁听装,分为每听100g、500g、1公斤、5公斤等4种包装。
相比,我国维生素H很少用于饲料添加济。从长远看,随着我国经济的快速发展,13亿人民生活水平的不断提高,对肉类、家禽、蛋类等食物的需求将持续、大量增加。据统计,目前我国饲料年产量约为5000万吨,如按每公斤饲料添加0.15μg维生素计算,就需要维生素H7.5吨。我国现在人均年占有饲料为30多公斤,而日本为200公斤,西欧为300公斤。如果达到发达国家的水平,我国市场仅饲料添加剂每年需要的维生素H就达50到70吨。可以预算,今后维生素H在我国市场的发展空间是十分巨大的。
4、发展建议
4.1扩大产量,增加出口
素被称为"万年青"产品,维生素H国内外市场长期看好,发展潜力很大。当前国际市场维生素H需求旺盛,价格走高,我国产品出口顺畅。国内医药及精细化工企业应抓住机会,大力发展这一产品,以成为国际上维生素H的生产大国。
根据我国国情和历史经验,现在全国医药及精细化工企业太多,市场竞争无序。只要一个产品商场行情看好,出口顺畅,有钱可赚,就会有众多企业一哄而上,重复建设,最终导致"自相残杀",迫使不少企业下马。因此,选择开发维生素H这种科技含量高,工艺难度大,一般企业因技术、人才、资金等因素不易参于的产品,以图长期稳定的发展,不失为一条可持续发展的路子。
4.2科技攻关,改进工艺
维生素H的生产中,工艺繁、步聚多,难度大,反应不易撑握,影响到收率和成本在。其技术含量在所有维生素产品中是最高的。生产企业应加大科技投入,加强与大专院校、科研单位的合作,下大力气攻关,创出我国独有的高科技含量的工艺路线。也可利用当世界医药及化工产品的加工生产向中国转移的有利时机,走外联的道路,和国外公司合资生产,借助外因的先进工艺技术,成为世界维生素H的一个生产基地。
4.3加强推广,扩大内需
我国是个13亿人口的大国,但目前国内市场维生素H的用量少得可怜,仅1吨左右,且大部分用于医药方面,其它方面用量很少,今后市场发展空间十分广阔。特别是饲料添加剂和食品营养剂方面,可以借鉴发达国家的成功经验,大力开发含有维生素H等多种维生素的优质饲料添加剂以及各种营养食品、婴儿食品、饮料等。企业应加强这方面的应用研究以及宣传推广,加大市场开发。这样既能促进我国畜禽业和食品工业的发展,又可发展中国维生素H工业。