Comment la vitamine C est-elle produite ?

La synthèse chimique constitue aujourd’hui le principal mode de production de la vitamine C, aussi bien pour les usages pharmaceutiques que cosmétiques. Elle repose majoritairement sur le procédé de Reichstein, mis au point dans les années 1930 et encore utilisé, sous des formes optimisées, à l’échelle industrielle. Ce procédé permet de transformer le D-glucose, issu le plus souvent de l’amidon de maïs, en acide L-ascorbique, la forme biologiquement active de la vitamine C.

La vitamine C synthétique est strictement identique, sur le plan chimique et biologique, à la vitamine C naturellement présente dans les végétaux.

Plusieurs étapes successives sont nécessaires, combinant chimie organique et biotechnologie, afin d’obtenir le bon stéréoisomère. Dans un premier temps, le glucose est hydrogéné en D-sorbitol grâce à un catalyseur au nickel de Raney. Ce sorbitol est ensuite oxydé par fermentation microbienne pour donner de la L-sorbose, une étape clé qui assure la configuration stéréochimique correcte de la molécule. Les groupes hydroxyles de la L-sorbose sont alors protégés par formation d’acétals en présence d’acétone et d’acide sulfurique à basse température, avant une oxydation chimique réalisée classiquement avec du permanganate de potassium en milieu alcalin.

La dernière étape correspond à la fermeture du cycle lactone, permettant la formation de l’acide ascorbique. Elle peut être obtenue soit par chauffage en milieu aqueux, soit par estérification suivie d’un traitement au méthoxyde de sodium, puis une acidification finale. Des variantes plus modernes du procédé incluent également une oxydation directe en présence d’oxygène et d’un catalyseur au platine, visant à améliorer les rendements.

Chez Typology, nous utilisons des dérivés stables de vitamine C obtenus à partir du D-glucose par le procédé de Reichstein-Grüssner, combinant des étapes chimiques et une étape microbiologique.

La fermentation bactérienne est une alternative intéressante à la synthèse chimique pour la production industrielle de vitamine C. Elle ne permet pas, dans la plupart des cas, d’obtenir directement l’acide ascorbique, mais vise à produire son précurseur immédiat, l’acide 2-céto-L-gulonique (2-KGA), qui sera ensuite converti chimiquement en vitamine C. Pour cela, des micro-organismes complémentaires doivent être utilisés, comme Gluconobacter oxydans, Ketogulonicigenium vulgare et différentes espèces de Bacillus.

En effet, K. vulgare est capable de produire le 2-KGA, mais cette bactérie ne peut fonctionner de manière optimale qu’en présence de souches auxiliaires, telles que les Bacillus. Ces dernières fournissent des métabolites essentiels, des sidérophores favorisant l’absorption du fer, et contribuent à réduire le stress oxydatif auquel K. vulgare est très sensible. Des analyses protéomiques et métabolomiques ont montré que la sporulation, c'est-à-dire l'émission de spores, et la lyse partielle des Bacillus libèrent des nutriments indispensables à la croissance et à l’activité métabolique de K. vulgare, améliorant ainsi les rendements de production du 2-KGA.

Ce procédé est reconnu pour son efficacité, mais il présente des contraintes industrielles importantes, comme des temps de fermentation longs et des phases de stérilisation supplémentaires.

Plus récemment, des avancées en ingénierie métabolique ont permis de simplifier ce schéma en développant des fermentations reposant sur des consortiums microbiens synthétiques mieux contrôlés. Par exemple, la modification génétique de G. oxydans afin de limiter sa consommation de sorbitol permet de réduire la compétition avec K. vulgare et de renforcer leur mutualisme. D'autres travaux ont également montré qu’il est possible de produire directement de la vitamine C à partir du glucose en utilisant des bactéries génétiquement modifiées, comme Escherichia coli exprimant des gènes de biosynthèse végétaux, même si ces rendements restent aujourd’hui insuffisants pour une exploitation industrielle.

Enfin, la vitamine C peut être obtenue par extraction à partir de sources naturelles, telles que les fruits, les légumes, certaines feuilles ou encore les algues. Historiquement, cette voie reposait surtout sur des extractions aqueuses ou acides classiques, efficaces mais parfois longues, consommatrices d’énergie et peu sélectives. Ces dernières années, le développement de techniques d’extraction dites “vertes” a renouvelé l’intérêt de cette approche, en cherchant à concilier rendement, respect de l’environnement et préservation de cette molécule particulièrement sensible à l’oxydation et à la chaleur.

Parmi ces méthodes innovantes figurent l’extraction assistée par ultrasons, l’extraction assistée par micro-ondes, l’extraction par liquide pressurisé ou encore l’extraction par fluide supercritique. Elles reposent sur l’utilisation de conditions douces et de solvants écocompatibles, comme l’eau ou des solutions faiblement acidifiées. Plusieurs travaux illustrent l’efficacité de ces approches. Par exemple, l’extraction de la vitamine C à partir du camu-camu, un fruit naturellement riche en acide ascorbique, a montré que l’extraction acide permettait d’atteindre des rendements élevés, tandis que l’extraction par liquide pressurisé offrait une alternative plus propre et mieux contrôlée. De même, l’optimisation de l’extraction assistée par micro-ondes, notamment en utilisant des solutions à base d’acide citrique, a permis d’obtenir des taux d’extraction élevés à partir de légumes comme le bok choy, tout en limitant l’oxydation de la vitamine C.

Si l’extraction naturelle est plus complexe à standardiser à grande échelle que la synthèse chimique, elle représente une voie pertinente qu'il faudra explorer à l'avenir pour des applications alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques.

• SALVADOR A. & al. Environmentally friendly LC for the simultaneous determination of ascorbic acid and its derivatives in skin-whitening cosmetics. Journal of Separation Science (2008).

• VAID F. & al. Formulation and stability of ascorbic acid in topical preparations. Systematic Reviews in Pharmacy (2011).

• TELANG P. Vitamin C in dermatology. Indian Dermatology Online Journal (2013).

• YUAN Y.-J. & al. Reorganization of a synthetic microbial consortium for one-step vitamin C fermentation. Microbial Cell Factories (2016).

• PISANO R. & al. Advances in ascorbic acid (vitamin C) manufacturing: Green extraction techniques from natural sources. Processes (2023).

• CUI X. & al. Impact of anaerobic fermentation liquid on bok choy and mechanism of combined vitamin C from bok choy and allicin in treatment of DSS colitis. Foods (2025).