30. Витамины

Витамины - группа незаменимых органических низкомолекулярных соединений различной химической природы, оказывающих в низкой концентрации сильное и многофакторное биологическое действие на организм за счет активации ферментативных реакций. Витамины характеризуются следующими особенностями: проявляют выраженную биологическую активность в малых дозах; не являются источником энергии или пластического материала.

Методы получения витаминов: выделение из растительного сырья; химический синтез; микробиологический синтез.

Методом микробиологического синтеза целесообразно производить особо сложные по строению соединения. В настоящее время методом микробиологического синтеза в промышленном масштабе получают витамины В₂, В₁₂, предшественники витамина D и β-каротин. Синтез аскорбиновой кислоты через стадию биотрансформации D-сорбита в L-сорбозу осуществляют с использованием уксуснокислых бактерий.

31. В2

В основе строения флавинов, к которым относится рибофлавин лежит гетероциклическая изоаллоксазиновая система, представленная тремя конденсированными циклами: ароматическим (А), пиразиновым (В) и пиримидиновым (С). К азоту пиразинового кольца присоединен спирт рибит.

Продуцентами рибофлавина в природе являются высшие растения, дрожжи, мицелиальные грибы и бактерии. Большинство микроорганизмов образует свободный рибофлавин и две его коферментные формы – ФМН и ФАД. Из многих бактерий и плесневых грибов выделены аналоги РФ и их коферментные формы. Изучение особенностей биосинтеза РФ различными группами микроорганизмов показало, что он, как правило, образуется в больших количествах, чем нужно для удовлетворения потребности клетки в этом витамине. Среди прокариот флавиногенной группой считают микобактерии и ацетонобутиловые бактерии. Из актиномицетов значительные количества РФ синтезируют Nocardiae ritropolis. Среди плесневых грибов наиболее активные продуценты рибофлавина – грибы рода Aspergillus (Asp. niger).Активные продуценты рибофлавина Eremothecium ashbyii,Ashbyii gossypii .

Путь синтеза рибофлавина установлен в результате исследований, выполненных с грибом Eremothecium ashbyii, на мутантах Saccharomyces cerevisiae, Pichiaguillier mondii и мутантах бактерий Вас. subtilis. Расшифровке пути способствовали исследования с мечеными соединениями и осуществление ранних реакций биосинтеза invitro. Предшественником РФ служит гуанозинтрифосфат (ГТФ). Пуриновое кольцо ГТФ локализуется в гетероциклическом ядре РФ, а рибозное ядро включается в рибитильную цепь РФ.

Кормовой концентрат РФ получают с помощью гриба Eremothecium ashbyii. Недостаток культуры Е. Ashbyii – ее нестабильность [1].

Технологическая схема получения кормового препарата рибофлавина представлена на рисунке. В инокуляторе 8 культуру выращивают в течение 21-26 ч, затем переводят ее в ферментер 7 с питательной средой, содержащей: кукурузную муку, соевую муку, кукурузный экстракт, свекловичный сахар, КН₂РО₄, СаСО₃, NaСI и технический жир. Среду стерилизуют в смесителе 6 при 120-122°С в течение часа. Культивирование в ферментере ведут до начала лизиса клеток и появления спор (определяют микроскопически). Температура культивирования 28-30°С, давление воздуха в ферментере (1-2)*10⁴ Па, расход воздуха 1,5-2,0 л в минуту на 1 л культуральной жидкости. Выход РФ около 1200 мкг/мл. Для получения кормового препарата РФ культуральную жидкостькость упаривают под вакуумом 10 до содержания 30-40%. Сироп высушивают в распылительной сушилке 11, сухую пленку дробят в дробилке 12 до состояния порошка, который расфасовывают [1].

32. В12

Получение витамина В12 .

Этот витамин был открыт одновременно в США и в Англии. В 1972 г. В Гарвадском университете был осуществлен химический синтез витамина В12 , включающий 37 стадий его получения, что лишало возможности организовать промышленное производство этого витамина. С другой стороны это производство было необходимо, так как витамин В12 очень важен в коррекции определенных нарушений в организме человека и животных. Он регулирует углеводный и липидный обмен, участвует в метаболизме незаменимых аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, стимулирует образование гемоглобина, применяется для лечения злокачественной анемии, лучевой болезни, заболеваний печени и в других случаях.

Сначала витамин В12 получали исключительно из природного сырья (1 тонна печени – 15 милиграмм витамина). Единственный способ его получения в настоящее время – это микробиологический синтез в промышленном масштабе. Интересно, что обнаружение витамин В12 как побочного продукта при производстве антибиотиков стимулировало поиск продуцентов этого витамина.

Продуцентом витамина В12 являются пропионовокислые бактерии из рода Propionibacterium. Применение мутантов и добавление в среду предшественника витамина В12 - 5,6 диметилбензимидазола (5,6 ДМБ) резко повышает продуктивность продуцента. Этому способствует также добавление в питательные среды кукурузного и мясного экстракта, соевой муки, рыбной муки. Выращивание пропионовых бактерий производится периодическим методом в анаэробных условиях на среде с кукурузным экстрактом, глюкозой, солями кобальта и сульфатом аммония. Образующиеся кислоты нейтрализуются щелочью. Через 72 часа после начала ферментации вносят предшественники - 5,6 ДМБ. Длительность ферментации – трое суток. Полученную массу сепарируют, стабилизируют нитритом натрия, охлаждают, нейтрализуют, коагулируют белки и фильтруют. Очищают на ионообменной смоле, кристаллизуют и проводят химическую очистку продукта. Далее следует получение различных лекарственных форм поливитаминных препаратов. Для увеличения производства витамина В12 перспективным является применение генной инженерии при получении гибридных штаммов