第三章　维生素K2的生产

维生素K2的来源有两种：来自于食品补充和工厂生产。

天然来源的维生素K2

维生素K2在人体内存在并发挥重要的生理作用，但人体自身不能合成维生素K2，只能通过食物和肠道菌群发酵产物获得。在人们日常食用的各种典型食物中，维生素K2的含量也十分有限。在不同种类的食物中，维生素K2含量不同，有些食物中更是不含维生素K2，比如我们经常食用的蔬菜和水果中，维生素K2的含量就为0。有些食物含有较多的维生素K2，比如一些发酵食物（如奶酪）和黄油等，但这些食物的脂肪含量一般较高，如果为了满足我们人体每天必须摄取的90微克维生素K2，就得需要食用约200克的奶酪或600克的黄油。若改食用脂肪含量低的食物，如牛肉、鱼、牛奶等，由于这些食物中的维生素K2含量极低，为了满足机体需要，则必须食用1千克的牛肉、5千克的鱼或4升的牛奶（图3-1）。

图3-1　各种食物中维生素K2的含量（μg/100g食物）

维生素K2的生产

维生素K2的生产方式分为化学合成法和发酵法两大类。在化学合成法中，挪威Kappa公司以两种植物提取物为底物，采用定向合成技术合成MK-7，所得产品98%以上为反式结构；在我国，维生素K2主要以化学合成法生产，所得产品30%左右为反式结构。化学合成法存在产率低、副产物多、有机溶剂残留、生产环境危险和环保存在隐患等缺点。

发酵法生产维生素K2主要以纳豆菌发酵为主。微生物大规模、高密度连续深层发酵生产具有质量可控、安全、绿色、天然等优点，因此，通过纳豆菌发酵生产维生素K2是最安全、最有效率的生产方式。目前世界上仅有三家企业具备生产天然维生素K2的能力，分别为：我国的双骏生物科技有限公司、挪威的Nattopharma研发有限公司和印度的Viridis生物医药有限公司。天然维生素K2的规模化生产是工业生物技术生产维生素类营养品与医学生物学领域研究的一个热点，它不但需要微生物学、细胞学、发酵工程、制药工程、医学、药学等多学科的整合，还需要经典技术和新兴技术的组合，需要从菌种、发酵、下游工艺等实现过程可控、质量可控。

图3-2是一个高活性维生素K2-7（Extra Q7TM）的绿色生产和制造的简要总结。其生产过程具体表现为：采用非转基因大豆为发酵原料，用纳豆枯草芽孢杆菌进行发酵生产；分离和纯化采用膜集成工艺的物理方法。生产全程采用天然原料，避免有机溶剂参与，过程完全可控、可追溯。

图3-2　高活性维生素K2-7的绿色生产过程

发酵阶段

利用现代生物技术诱导高产菌株的生产，通过研发找到了合理的培养基配方，保证菌株表达高活性的维生素K2-7。在生产工艺上，通过使用振动台，小型发酵罐优化参数，控制培养液pH、溶解氧、糖渣和氮渣的含量等优化发酵过程，提高了维生素K2-7的产量（图3-3）。

图3-3　维生素K2-7的生产

分离纯化阶段

发酵完成后采用一系列物理萃取浓缩技术，科学、有效地进行维生素K2-7的分离纯化。首先，采用低温、高速离心技术去除发酵液中的杂质；然后通过膜浓缩技术萃取维生素K2-7，应用陶瓷膜清除发酵原料中的细菌和杂质；进而利用两级超滤膜浓缩原料，通过萃取法提取得到维生素K2-7。整个分离纯化过程采用非有机溶剂萃取方法，无二次污染和有机溶剂残留。最后，对维生素K2-7提取物进行过滤灭菌，得到高活性的100%全反式的维生素K2（MK-7）（图3-4）。

图3-4　维生素K2-7含量的检测

产品制备阶段

该环节主要采用纳米技术制备维生素K2-7颗粒，利用低温干燥技术制备维生素K2-7粉剂；或者直接将灭菌后成品分装生产油剂。无论哪一种制剂，在其中都没有添加任何防腐剂，而且产品可连续3年保持稳定的生物活性。