Производство витаминов

Витамины не являются химическим семейством — это функциональная категория, и у каждого промышленный маршрут задан его собственной химией. Четыре случая показывают весь диапазон.

B12: больше его никто не делает

Кобаламин — одно из самых сложных известных неполимерных природных соединений: корриновое кольцо вокруг иона кобальта, собираемое примерно тридцатью ферментативными стадиями. Его синтезируют только некоторые бактерии и археи. Ни растение, ни гриб, ни животное его не делают; животные получают его от микробного синтеза — в собственном кишечнике, в рубце или по пищевой цепи.

Из этого следует двоякое. Промышленно жизнеспособного полного химического синтеза нет — знаменитый лабораторный синтез этой молекулы занял более десяти лет и десятки химиков, — поэтому коммерческий B12 получают ферментацией, обычно с Pseudomonas denitrificans или пропионибактериями. Питательно же именно поэтому B12 является единственным нутриентом, который рацион, исключающий все продукты животного происхождения, надёжно дать не может, и поэтому обогащение или добавка являются требованием, а не предосторожностью. К утверждениям, что его дают отдельные растительные продукты, водоросли или ферментированные изделия, следует относиться скептически: некоторые из них содержат корриноидные аналоги, которые улавливаются частью методов анализа, но биологически неактивны у человека и могут даже конкурировать с настоящим B12.

Рибофлавин: ферментация вытеснила химию

Витамин B2 долго получали многостадийным химическим синтезом. Теперь его почти целиком производят ферментацией, используя природных сверхпродуцентов вроде гриба Ashbya gossypii или инженерную Bacillus subtilis.

Вытеснение было экономическим и экологическим, а не регуляторным: ферментационный маршрут короче по числу стадий, обходится без нескольких растворителей и реагентов и даёт меньше отходов на килограмм. Это ясный, хорошо задокументированный пример того, как биологический процесс обыгрывает устоявшийся химический по себестоимости, — что случается реже, чем подразумевает рекламная литература отрасли.

Витамин C: гибрид, а не ферментация

Производство аскорбиновой кислоты полезно как поправка к представлению, будто процессы бывают либо химическими, либо биологическими. Классический процесс Райхштейна химически превращает глюкозу в сорбит, применяет бактериальное окисление для получения сорбозы — одна биологическая стадия внутри химической последовательности, — а затем продолжает химически.

Вытеснивший его маршрут — двухстадийная ферментация до 2-кето-L-гулоновой кислоты, которую затем химически превращают в аскорбиновую. Современный процесс по-прежнему гибриден; изменилось лишь то, какую долю последовательности выполняют микробы. Ни один из маршрутов не является одноорганизменной ферментацией от сахара до витамина.

Витамин D3: фотохимическая реакция, а не синтез

Витамин D3 вообще не производят ферментацией. 7-дегидрохолестерин, промышленно получаемый из ланолина, облучают ультрафиолетом B. Фотон УФ-B раскрывает кольцо B стероида, давая превитамин D3, который затем за часы термически перестраивается в холекальциферол.

Это та же двухстадийная последовательность — фотохимическая, затем термическая, — что идёт в коже; поэтому синтез витамина D в организме зависит именно от УФ-B, а не от солнечного света вообще, и поэтому на него влияют стекло, солнцезащитные средства, широта и время года. Витамин D2, эргокальциферол, получают тем же облучением эргостерина из дрожжей или грибов, и он является веганской альтернативой; D2 и D3 не равноценны по способности повышать и удерживать уровень 25-гидроксивитамина D в крови, и D3 в целом эффективнее.