Síntesis de vitamina C mediante procesos fermentativos

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Código: P193

La vitamina C: La vitamina C o ácido ascórbico es una de las sustancias de mayor importancia en la industria alimentaria, ya que se emplea como antioxidante bajo los códigos E300 a E304 como ácido o sus sales. Es muy habitual adicionarlo a bebidas refrescantes y zumos. Sin duda alguna sus propiedades para la salud son de una enorme importancia.

Proceso de obtención:  

En la producción de vitamina C (ácido ascórbico) existen dos requerimientos esenciales: que la síntesis sea quiral, debido a que sólo el L-enantiómero del ácido ascórbico es activo biológicamente y que la etapa final del proceso sea no oxidativa debido a que el ascorbato es muy fácilmente oxidado.

En 1934, Reichstein y Grüssner publicaron en la revista Helvetica Chimica Acta un artículo titulado "Una buena síntesis de ácido L-ascórbico (vitamina C)" (A good synthesis of L-ascorbic acid (vitamin C)). Este proceso denominado síntesis de Reichstein-Grüssner se sigue utilizando actualmente con pequeñas modificaciones. El proceso consta de varias etapas químicas y una conversión enzimática. La etapa de oxidación desde D-sorbitol a L-sorbosa se lleva a cabo mediante Acetobacter suboxydans en un proceso sumergido a 30-35°C, con agitación y aireación vigorosas. El sorbitol se añade a una concentración inicial del 20% en una solución nutritiva que consiste en 0,5% de extracto de levadura o líquido de maceración de maiz y CaCO3. La conversión está completada en 24h; concentraciones más altas de sorbitol prolongan el tiempo de conversión. En el proceso global se produce aproximadamente 1 kg de ácido L-ascórbico a partir de 2 kg de glucosa.

En 1982, Sonoyama desarrolló un proceso de fermentación en dos etapas. La primera etapa implica la oxidación de la glucosa por una especie del género Erwinia a ácido 2,5 diceto-D-glucónico (2,5-DKG). durante una incubación de 26h se forman 328 g/l de 2,5-DKG cálcico con una eficiencia del 94%. La segunda etapa, una reducción de 2,5-DKG a ácido 2-ceto-L-gulónico (2-KLG), la lleva a cabo Corynebacterium. En este proceso, una vez que Corynebacterium sp. ha crecido durante 16h, se le suplementa con el cultivo anterior de Erwinia esterilizado. Después de 66h de incubación se obtiene 2-ceto-L-gulonato cálcico con una eficiencia del 92%. Este último producto es transformado químicamente con facilidad a ácido L-ascórbico siendo el balance total, basado en consumo de glucosa, del 86%.

No obstante, el mejor camino para convertir la glucosa en 2-KLG debería ser el utilizar un único microorganismo que tuviera todos los enzimas que se requieren en esta conversión. Puesto que la conversión de D-glucosa en 2,5-DKG por Erwinia herbicola incluye varios pasos enzimáticos, mientras que la transformación de 2,5-DKG a 2-KLG por Corynebacterium requiere sólo uno, la estrategia más simple para convertir D-glucosa en 2-KLG era aislar el gen de la 2,5-DKG reductasa de Corynebacterium y expresarlo en Erwinia herbicola. Los científicos de la compañía Genentech lo llevaron a cabo en 1985 abriendo la posibilidad de un proceso en una sola etapa a partir de glucosa a ácido 2-ceto-L-gulónico.

Más información: Patentes US 5008193, US 6864376, ES 2285327