Структура
Каротиноїди – високо насичені похідні ізопрену, зустрічаються у природі – тетратерпеноїди, що складаються з 4х ізопренових залишків і скелета з 40 атомів вуглецю.
На малюнку показана структура каротиноїду, що виник завдяки мікробній ферментації. На обох кінцях β-каротинової молекули існують β-іонові кільцеві структури, що обумовлюють провітамінну активність β-каротину.
Каротиноїді поділяють на каротиноїдні вуглеводи – α-, β-, γ-каротини, лікопін, гідроксивмісні рослинні каротиноїди – ксантофіли, каротиноїди, що містять карбонільні групи, і каротиноїди – похідні карбонових кислот. Є і такі, структуру яких ще не встановлено.
Технологічна схема
Найвищий вихід β-каротину отримують з грибом Blakeslea trispora. Це гетероталічний гриб, що створює (+) і (-) міцелій. β-каротин створює (-) штам, але в набагато меншій кількості, ніж при змішуванні (+) і (-) – штамів. Утворення β-каротину індукують триспорові кислоти, що діють як статеві гормони, але не як попередники β-каротину. Вони виникають з β-каротину. При додаванні три спорових кислот до (-)-штаму віхід β-каротину дуже збільшується. інший активатор біосинтезу – ізоніазид – особливо в комбінації з β-іоном. Тільки сам β-іон є токсичним для грибів, а в присутності рослинних олій він діє як стимулятор каротиногенеза. Сам β-іон не включається до складу молекули β-каротину і може бути заміщений рядом речовин, такими як терпени, циклогексанон з його триметильними похідними. Вихід β-каротину вдвічі збільшується при додаванні до середовища очищеного керосину, позитивна дія якого може бути пов’язана з індукцією деяких ферментів чи зі зміною (збільшенням) проникності клітинної мембрани, що запобігає інгібування синтезу кінцевим продуктом. Оскільки β-каротин є мало стабільним поза клітинами, до міцелію додають антиоксиданти: α-нафтол, аскорбінову кислоту, лецитин. β-каротин отримують в подруженій культурі (+)- і (-)- штамів гриба. Оскільки β-каротин утворює (-)- штам, його кількість має превалювати над (+)-штамом. Процес з двох стадій розроблений в Італії. 1ша стадія – накопичення біомаси, 2га – утворення каротину. В період росту культура має бути повністю забезпечена необхідною кількістю азоту, а в період накопичення каротину кількість азоту в середовищі зменшують. Вуглець має бути у надлишку на обох стадіях. На 1й стадії проводять сумісне культивування (+)- та (-) – штамів Bl.trispora в середовищі, що містить розчинений крохмаль, бавовняну олію і керосин. При цьому утворюється 3,5 г/л три спорових кислот, які екстрагують з біомаси і додають в культуру (-) - Bl.trispora , що вирощується в середовищі такого ж складу, але з додатковим вмістом β-іону. При такому культивуванні отримують до 1,2г/л β-каротину.
Більш високий вихід β-каротину можна отримати за використання способу, представленого на наступній схемі: по закінченню ферментації грибний міцелій відокремлюють, висушують і стабілізують. Він може бути безпосередньо використаний як добавка до корму тваринам. Для вилучення каротиноїдів із висушеного під вакуумом і подрібненого міцелію використовують гідро карбонові чи хлоридгідрокарбонові розчинники. Потім проводять пере осадження і кристалізацію в розчинниках (етанол, суміш бензину та етанола 1:1 - 4). 75-92% каротиноїдів йдуть на β-каротин. Іноді екстракцію каротиноїдів проводять очищеними рослинними оліями і отримують олійні розчини.
З декількох ізомерів каротину для людини має найбільше значення β-каротин, в організмі він є найактивнішим. Його значення полягає в тому, що він є попередником вітаміну А, також науково доведені його властивості як антиоксиданта. Якщо людиною споживається велика кількість каротину, частина його утворює необхідну кількість вітаміну А, частина що залишилась, діє у клітинах як антиоксидант, на рівні клітинних мембран він нейтралізує дію вільних радикалів, що утворюються у організмі, й можуть призвести до виникнення злоякісних пухлин. Вітамін А забезпечує нормальний фізіологічний стан шкіри, також він стимулює утворення слизу епітеліальними клітинами слизових оболонок (органи дихання, кишечник, сечовивідні канали). Крім того він грає важливу роль у функціонуванні органів зору (є компонентом світлочутливого білка сітківки ока).
Список використаної літератури
http://www.biophys.msu.ru/science/complex_systems/ carotenoid_synthesis/
http://www.lutein.ru/library/2007/07/10/library_15.html
http://ostriv.in.ua/index.phpoption=com_content&task=view&id=7462&Itemid=-5
http://referatwm.ru/load/fotosintez/319-1-0-3723
http://referat.repetitor.ua
http://www.tnpu.edu.ua/kurs/85/lex.html