# 维生素（D3、B族、抗坏血酸）
工业规模维生素生产——B族维生素通过直接发酵、维生素C通过葡萄糖两步生物转化、维生素D3通过紫外光化学法——大宗抗坏血酸生产高度集中于中国，而欧盟则保留了核黄素及稳定性工程化饲料预混料的独特发酵产能。
Source: https://cn.bioecon.ru/technology/vitamins-d3-b-group-ascorbic-acid/
Updated: 2026-08-18
## 概述与价值链
标记：[EC：FAMI-QS饲料添加剂质量标准 | OECD：食品系统 | 监管机构：FDA（美国膳食补充剂cGMP）、EFSA（欧盟）、NMPA（中国）]
维生素——D3（胆钙化醇）、B族（核黄素、钴胺素）及抗坏血酸（维生素C）——通过直接微生物发酵、多阶段生物转化及紫外光化学相结合的方式进行工业化生产，供应动物饲料预混料、食品强化及药用/膳食补充剂市场。仅中国一国便占全球抗坏血酸、B族维生素及维生素D3前体供应量的70%以上，已以两步葡萄糖发酵路线取代经典的莱氏化学法，将环境影响及生产成本均降低约40%。DSM-Firmenich持续拓展其Humiome维生素B2平台，推出一款针对肠道菌群的核黄素产品，采用双层包衣设计，可将超过90%的维生素输送至结肠以支持肠道菌群健康，同时于2024年11月推出面向日本老年人健康长寿的多维生素解决方案。巴斯夫（BASF）推出Lutavit A/D3 1000/200 NXT，一款按固定5:1比例配制、适用于猪、家禽、反刍动物、水产养殖及宠物等各物种的复合维生素A及D3动物营养预混料，依托其50余年跨越油质维生素产品及微胶囊喷雾干燥颗粒的维生素制造经验。在中国，全球三大维生素C供应商之一的东北制药集团于2026年3月报告称，其各厂区正满负荷运转，年初两个月维生素C及吡拉西坦产量同比增长近15%，核心产品通过了多家国际客户审计。
维生素生产的关键方向：
1. **维生素C两步发酵：** 通过弱氧化醋酸杆菌将D-山梨醇生物转化为L-山梨糖，随后通过普罗代假单胞菌/巨大芽孢杆菌共生培养物将L-山梨糖转化为2-酮基-L-古龙酸，取代经典的莱氏化学法。
2. **核黄素（B2）发酵：** 由子囊菌阿舒假囊酵母（*Ashbya gossypii*）直接超量生产，该菌天然超量积累核黄素，形成鲜黄色结晶。
3. **钴胺素（B12）发酵：** 需补充钴离子及DMB前体的脱氮假单胞菌好氧发酵，或费氏丙酸杆菌两阶段发酵。
4. **维生素D3光化学法：** 对从羊毛脂中提取的7-脱氢胆固醇（或用于纯素D3的酵母源麦角固醇）进行紫外照射，随后热异构化为胆钙化醇。
### 行业价值链
```
[底物/前体来源（山梨醇、胆固醇、钴盐）] ──> [生物合成/生物转化] ──> [下游提取与纯化]
│
（结晶、微胶囊化）
│
[动物饲料预混料/食品强化/药用及补充剂] <──── [稳定化] <─── [合规认证（FAMI-QS/USP/EP）]
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### 价值链层级
| 层级 | 描述 | 关键输入/输出 |
|:---|:---|:---|
| **底物制备** | 制备前体底物（葡萄糖加氢制得的D-山梨醇、羊毛脂源胆固醇、钴盐）。 | **输入：** 葡萄糖、羊毛脂、钴盐。
**输出：** 维生素专用前体原料。 |
| **生物合成/生物转化** | 通过发酵或光化学方式将前体转化为目标维生素分子。 | **输入：** 前体原料、生产菌株或紫外光源。
**输出：** 含粗维生素的发酵液或反应混合物。 |
| **下游提取** | 通过离心、溶剂萃取或色谱法将维生素从生物质/反应副产物中分离。 | **输入：** 粗发酵液/混合物、萃取溶剂、色谱树脂。
**输出：** 纯化的维生素浓缩液。 |
| **结晶/纯化** | 将维生素结晶或进一步纯化至药用或饲料级规格。 | **输入：** 纯化浓缩液、结晶设备。
**输出：** 结晶或高纯度维生素物质。 |
| **微胶囊化/稳定化** | 用脂质/淀粉基质或抗氧化体系包覆维生素，防止在饲料制粒过程中氧化及受热。 | **输入：** 纯维生素物质、包覆材料、喷雾冷却/流化床设备。
**输出：** 稳定、耐热的维生素预混料颗粒。 |
| **合规认证** | 依据FAMI-QS、USP、EP或BP药典标准检测并认证成品。 | **输入：** 稳定化产品、质检实验室。
**输出：** 可供饲料/食品/制药领域分销的经认证维生素产品。 |
该行业的跨领域技术：
- **维生素C两步生物转化：** 一条共生细菌发酵路线（取代经典莱氏化学法），将D-山梨醇转化为2-酮基-L-古龙酸——即经内酯化生成抗坏血酸的直接前体。
- **阿舒假囊酵母核黄素超量生产：** 一种天然真菌超产菌株，可直接在发酵液中积累出肉眼可见的黄色维生素B2晶体。
- **维生素微胶囊化：** 喷雾冷却或流化床包覆技术，将维生素包裹于蜡质或氢化脂肪外壳中，保护其在高温饲料制粒（可达90°C）过程中免受氧化降解。
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## 美国
美国是全球最大的维生素补充剂及预混料消费市场，FDA的cGMP监管确保质量，同时国内生物技术创新瞄准下一代发酵路线。
### 纯素D3市场增长、精密发酵研发、FDA的cGMP监管
- **纯素D3市场增长：** 美国纯素维生素D3市场——来源于紫外照射地衣或专门合成麦角固醇的酵母菌株——持续取代传统羊毛脂源动物性D3，反映出更广泛的植物基消费需求。
- **精密发酵研发：** 美国生物技术开发商正致力于无细胞及微生物平台，直接从甲烷或二氧化碳原料合成成本高昂的B族维生素（尤其是B12），该领域正吸引风险投资。
- **FDA的cGMP监管：** FDA对膳食补充剂维生素物质保持严格的cGMP合规要求，定期对进口原料中的残留溶剂及重金属进行审计。
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## 中国
中国是无可争议的全球维生素生产霸主，通过超大规模发酵基础设施供应全球70%以上的抗坏血酸、B族维生素及维生素D3前体需求。
### 东北制药的维生素C领导地位、新和成的饲料维生素规模、两步发酵的主导地位
- **东北制药集团：** 全球三大维生素C供应商之一，于2026年3月报告称其各厂区正满负荷运转，年初两个月维生素C及吡拉西坦产量同比增长近15%，核心产品通过了多家国际客户审计。
- **新和成：** 饲料级维生素A、E、D3及B族维生素的主要生产商，运营着集中于中国维生素制造核心省份的大规模发酵基础设施。
- **两步发酵的主导地位：** 中国生产商用于维生素C的两步葡萄糖发酵路线已全面取代经典莱氏化学法，将环境影响及生产成本均降低约40%，同时政府强制推行的环保升级正推动生产商转向闭环用水系统及消除有毒氰化物中间体的全发酵法B12合成路线。
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## 欧盟
欧盟在面向高端动物饲料预混料的高稳定性、保护性维生素配方方面处于领先地位，保留了独立于亚洲供应的核黄素生产独特发酵产能。
### DSM-Firmenich的Humiome B2平台、巴斯夫的Lutavit预混料产品组合、EFSA的热稳定性标准
- **DSM-Firmenich：** 持续拓展其Humiome维生素B2平台，推出一款针对肠道菌群的核黄素产品，采用双层包衣设计，可将超过90%的维生素输送至结肠以支持肠道菌群健康，同时于2024年11月推出面向日本老年人健康长寿的多维生素解决方案。
- **巴斯夫：** 推出Lutavit A/D3 1000/200 NXT，一款按固定5:1比例配制、适用于猪、家禽、反刍动物、水产养殖及宠物等各物种的复合维生素A及D3动物营养预混料，依托其50余年跨越油质产品及微胶囊喷雾干燥颗粒的维生素制造经验。
- **EFSA的热稳定性标准：** 欧盟食品安全局对饲料制粒高温条件（可达90°C）下的维生素稳定性实施严格审查，推动欧洲生产商开发脂质-淀粉基质微胶囊化技术，同时德国及瑞士保留了基于阿舒假囊酵母的核黄素生产独特发酵产能，确保欧洲市场独立于亚洲B2供应。
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## 领先企业与研究机构
| 公司/机构 | 国家 | 核心产品/平台 | 技术特点 | 2026年状态 |
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| **DSM-Firmenich** | 🇨🇭 瑞士 | *Humiome* B2、多维生素解决方案 | 结肠靶向核黄素递送（2024-2025） | commercial |
| **巴斯夫** | 🇩🇪 德国 | *Lutavit* A/D3预混料 | 复合维生素A/D3预混料，50余年经验 | commercial |
| **新和成** | 🇨🇳 中国 | 饲料级维生素A、E、D3、B族 | 大规模发酵基础设施 | commercial |
| **东北制药** | 🇨🇳 中国 | 维生素C、吡拉西坦 | 全球前三维生素C供应商，满负荷运转（2026） | commercial |
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## 技术栈与创新
维生素生产技术栈将经典发酵生物学、固定化细胞生物转化与选择性物理化学分离方法相结合：
1. **维生素B2（核黄素）生产：**
- 子囊菌阿舒假囊酵母是核黄素的天然超产菌，超表达嘌呤及5-磷酸核酮糖合成途径的关键酶；核黄素在细胞质中积累，并以鲜黄色晶体形式释放至发酵液中。
2. **维生素B12（钴胺素）生产：**
- 脱氮假单胞菌（好氧工艺）或费氏丙酸杆菌（结合厌氧前体合成与好氧侧链连接的两阶段工艺）需在发酵培养基中补充钴离子及5,6-二甲基苯并咪唑（DMB）前体。
3. **维生素C（L-抗坏血酸）两步生物转化：**
- 第一阶段通过弱氧化醋酸杆菌将D-山梨醇氧化为L-山梨糖；第二阶段通过普罗代假单胞菌与巨大芽孢杆菌的共生培养物将L-山梨糖氧化为2-酮基-L-古龙酸（2-KLG），其中巨大芽孢杆菌为普罗代假单胞菌提供嘌呤及生长因子；最终化学步骤在加热及盐酸作用下将2-KLG内酯化并酯化，生成L-抗坏血酸。
4. **维生素D3（胆钙化醇）光化学法：**
- 前维生素7-脱氢胆固醇从羊毛脂中提取，随后在紫外照射（波长290-310纳米，准分子灯）下发生开环光化学反应，再经热异构化转变为胆钙化醇。
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## 价值链与生产管线
### 两步发酵法生产维生素C（L-抗坏血酸）的产业管线
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┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐
│ 1. 葡萄糖加氢制 │ ───> │ 2. 第一阶段生物转化 │
│ D-山梨醇 │ │ （山梨醇→山梨糖） │
└───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘
│
▼
┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐
│ 4. 过滤、酸化 │ <─── │ 3. 第二阶段生物转化 │
│ 与内酯化 │ │ （山梨糖→2-KLG） │
└───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘
│
▼
┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐
│ 5. 纯化、脱色 │ ───> │ 6. 离心、真空 │
│ 与结晶 │ │ 干燥与包装 │
└───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘
```
#### 阶段1：葡萄糖加氢制D-山梨醇
结晶D-葡萄糖溶于去离子水中，在120°C下经雷尼镍催化剂催化加氢，生成液态D-山梨醇，随后在离子交换树脂上去除残余镍离子。
#### 阶段2：第一阶段生物转化（山梨醇转山梨糖）
灭菌后的D-山梨醇培养基在100,000升发酵罐中以弱氧化醋酸杆菌进行好氧发酵，于32°C下经24至30小时将山梨醇完全氧化为L-山梨糖。
#### 阶段3：第二阶段生物转化（山梨糖转2-KLG）
L-山梨糖溶液转入第二发酵罐，接种普罗代假单胞菌/巨大芽孢杆菌共生培养物；受控发酵（以纯碱维持pH值6.5-7.0）历时48至60小时，析出2-酮基-L-古龙酸的钠盐。
#### 阶段4：过滤、酸化与内酯化
经圆盘离心机或超滤分离细胞；2-KLG钠盐溶液以盐酸酸化，析出游离KLG，随后在80°C下经酸催化内酯化，生成粗抗坏血酸。
#### 阶段5：纯化、脱色与结晶
粗抗坏血酸溶液经活性炭脱色，随后在阴离子及阳离子树脂柱上进行离子交换脱盐，再经真空蒸发及15°C下结晶。
#### 阶段6：离心、真空干燥与包装
白色抗坏血酸晶体经离心分离，在真空耙式干燥机中于55°C下干燥至水分低于0.1%，随后过筛并装入带铝内衬的纸板桶中。