Міністерство освіти і науки україни національний університет харчових технологій

Кафедра біотехнології та мікробіології

Курсова робота

з дисципліни «Основи наукових досліджень»

на тему: «Одержання ергостерину – попередника вітаміну D₂ при використанні дріжджів Saccharomyces cerevisiae.

Ділянка виробничого біосинтезу»

Виконала студентка групи БТЕК – 3 – 3 Соловей Б.В.

Керівник, д.б.н., проф. Пирог Т. П.

К иїв НУХТ 2013

ЗМІСТ

РЕФЕРАТ 3

ВСТУП 4

АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

РОЗДІЛ 1. Значення вітамінів у життєдіяльності людини 7

1.1. Вплив вітамінів на біохімічні процеси в організмі 8

1.2. Галузі застосування та потреба на ринку 14

РОЗДІЛ 2. Методи одержання та промислові способи виробництва ергостерину 20

2.1. Джерела одержання ергостерину 20

2.2. Вплив основних факторів і параметрів на процес біосинтезу ергостерину 20

ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА РОБОТИ

РОЗДІЛ 3. Характеристика кінцевого продукту біосинтезу – ергостерину 23

РОЗДІЛ 4. Обгрунтування вибору технологічної схеми 29

4.1. Обгрунтування вибору біологічного агента 29

4.2. Обгрунтування вибору складу поживного середовища 31

4.3. Обрахунок складу поживного середовища 33

4.4. Обгрунтування способу проведення біосинтезу 36

4.5.Обгрунтування вибору ферментаційного обладнання 38

РОЗДІЛ 5. Характеристика біологічного агента 42

5.1. Морфолого-культуральні ознаки 42

5.2. Фізіолого-біохімічні ознаки 44

5.3. Таксономічний статус 45

5.4. Схема біотрансформації ростового субстрату в ергостерин 45

РОЗДІЛ 6. Опис технологічного процесу біосинтезу ергостерину 49

6.1. Розрахунок кількості стадій підготовки посівного матеріалу 49

6.2. Опис технологічного процесу 49

6.3. Контроль виробництва 66

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 77

Реферат

Робота присвячена вивченню процесу біосинтезу ергостерину – попередника вітаміну D₂, продуцентом дріжджів роду Saccharomyces cerevisiae. Складається зі вступу, шести розділів, графічних матеріалів та списку використаної літератури.

Курсова робота викладена на 80 сторінках друкованого тексту, в тому числі 4 таблиці, 5 рисунків, 3 схеми формату А3.

У роботі надано обґрунтування та викладено технологічний процес ділянки біосинтезу виробництва ергостерину, який включає блок допоміжних робіт та стадії вирощування культури продуцента.

Складено аналітичний огляд літератури щодо властивостей та галузей застосування ергостерину та вітамінів. Зазначена пропозиція використання як продуцента ергостерину модифікованого штаму S. cerevisiae Y-E-1, за допомогою якого вдалося значно збільшити концентрацію сухої біомаси дріжджів та концентрацію ергостерину. Наведене оптимальне поживне середовище для досягнення таких результатів. Його визначали експериментально та довели, що культивування з вуглеводним підживленням виявилось ефективним для підвищення концентрації дріжджів, а отже, й ергостерину.

Ключові слова: Saccharomyces cerevisiae, ергостерин, вітаміни, поживне середовище, біосинтез.

ВСТУП

Фармацевтична галузь відіграє важливу роль в економіці України, оскільки є важливим сегментом національного ринку, багато в чому визначає національну і оборонну безпеку країни, відрізняється великою наукоємною і розвиненою кооперацією. Українська фармацевтична промисловість виробляє близько 1400 із 3000 препаратів, що продаються в Україні. Фармацевтичні компанії України виробляють лікарські засоби майже в усіх формах (твердих, рідких, порошкоподібних тощо). Основними групами є серцево-судинні препарати, анальгетики, вітаміни, засоби для лікування респіраторної та ендокринної систем, шлунково-кишкового тракту і антибіотики [1].

У групі провідних вітчизняних виробників лікарських засобів (щомісячний випуск понад 5,1 млн. грн. – 1 млн. USD) знаходяться ЗАТ «ФФ «Дарниця», Корпорація «Артеріум» (ТОВ «Київмедпрепарат» і АТ «Галичфарм»), ТОВ ФК «Здоров’я», ЗАТ НВЦ «Борщагівський ХФЗ», ВАТ «Фармак».

Кожний із цих гігантів фарміндустрії займає близько 10 % ринку вітчизняних лікарських засобів. Далі йде група більш ніж з трьох десятків підприємств, продукція кожного з них займає від 1% до кількох відсотків ринку. Серед них – АТ «Індар», АТ «Київський вітамінний завод», АТ «Стиролбіофарм» та інші [2].

Зараз близько чверті споживаних в Україні препаратів виготовляється вітчизняними виробниками, а решта – імпортується.

Хіміко-фармацевтична промисловість виробляє медикаменти, лікарські препарати, вітаміни, антибіотики. Найбільші хіміко-фармацевтичні підприємства знаходяться в Києві (виробниче об'єднання «Дарниця») і Харкові (хіміко-фармацевтичне об'єднання «Здоров'я»). Великі – у Тернополі (фармацевтична фабрика), Львові (хіміко-фармацевтичний завод), Артемівську (фармацевтична фабрика), Умані (вітамінний завод). В Житомирі працює завод з її первинної обробки [3].

Мікробіологічна промисловість виробляє цінні продукти з нехарчової сировини (вуглеводні, нафта і газ тощо), а також з відходів промислової переробки цукрових буряків, кукурудзи тощо. Випускає кормові дріжджі, амінокислоти, вітаміни, ферментні препарати, антибіотики, препарати для захисту рослин від шкідників і хвороб. Найбільшими підприємствами мікробіологічної промисловості є Кременчуцький завод білково-вітамінних концентратів, Немішаєвський завод біохімічних препаратів (Київська область) та Ладижинський завод ферментних препаратів (Вінницька область) [4].

Вітаміни - група низькомолекулярних біологічно активних органічних сполук, різноманітної структури та складу, що необхідні для правильного розвитку та життєдіяльності організмів.

Вітамін D₂ використовують з лікувальною метою проти хвороби рахіту. Нестача вітаміну D₂ погіршує абсорбцію кальцію в кишківнику, у зв’язку з чим його вміст в крові також зменшується. Це викликає підвищену активність паращитовидних залоз, тому рівень кальцію в крові утримується на невисокому рівні за рахунок мобілізації його із запасів організму. Одночасно спостерігається підвищене виділення нирками фосфору, оскільки гіперпродукція паратиреоїдного гормону знижує реабсорбцію фосфору в ниркових каналах. Загальновідомо, що при нестачі вітаміну D₂ в організмі відбувається порушення мінералізації в процесі кісткоутворення, що призводить до серйозних змін в кістковому скелеті [5, 6].

В умовах тривалої недостатності сонячного опромінення (робітники, зайняті на підземних роботах, шахтарі, працівники метрополітену, підводники та ін.) працюючі повинні піддаватися систематичному дозованому опроміненню у фотаріях, а при необхідності забезпечуватися харчуванням підвищеної D-вітамінної активності [7].

Рослини, як правило, не містять вітамінів групи D, проте серед стеринів рослинних жирів виявлено провітамін вітаміну D₂ – ергостерин. Основним вторинним метаболітом дріжджів є також ергостерин.

Актуальність теми. Ергостерин є попередником сполук, які мають D – вітамінну та гормональну активність, тому ергостерин дріжджів становить інтерес для вирішення проблеми авітамінозів групи D у дітей і молодняку тварин, що є гострим питанням у багатьох країнах світу, у тому числі й в Україні [8].

Новизна. Біологічний агент Saccharomyces cerevisiae є найкращим продуцентом ергостерину – попереднику вітаміну D₂ – ергокальциферолу, адже під час комбінованої дії на клітини дріжджів радіометричної речовини і рентгенівського випромінювання вихід стеринів S. cerevisiae збільшується на 109 % по відношенню до контролю [22]. Слід зазначити, що культивування з вуглеводним підживленням також виявилось ефективним для підвищення концентрації ергостерину. Так, для штаму S. cerevisiae Y-E-1, визначення дослідним шляхом оптимального складу поживного середовища дало змогу збільшити майже до 100 г/л концентрацію сухої біомаси дріжджів і майже до 2 г/л концентрацію ергостерину [30].