Реакції жирних кислот

Жирні кислоти реагують так же, як і інші карбонові кислоти, наприклад реакції етерифікації та кислотні реакції. Відновлення жирних кислот приводить до утворення жирних спиртів. Ненасичені жирні кислоти також можуть вступати в реакції приєднання, найбільш характерною і показовою є гідрогенізація, яку використовують для претворення рослинних жирів умаргарин. В результаті часткового гідрування ненасичених жирних кислот цис-ізомери, характерні для природіх жирів, можуть перейти в транс-форму. В реакції Варрентраппаненасичені жири можуть разщеплюватися в разплавленому лузі. Ця реакція має важливе значення для визначення структури ненасичених жирних кислот.

Автоокислення та пригіркання

Жирні кислоти за кімнатної температури піддаються автоокисленню і пригірканню. При цьому вони розкладаються на вуглеводні, кетони, альдегіди та невелику кількість епоксидів таспиртів. Важкі метали, які містяться в невеликих кількостях у жирах та оліях, прискорюють автоокислення. Щоб запобігти цьому, жири та оліхї часто обробляються хелатуючими реагентами, такими як лимонна кислота.

9.Опишіть методику одержання пеніциліну і лізину

Виробництво антибіотика пеніциліну - Хороший приклад використання періодичногокультивування з додаванням субстрату для отримання вторинної метаболіту.

З моменту відкриття в 1928 р. пеніцилін врятував, можливо, мільйони життів. Вперше він був використаний в широких масштабах під час другої світової війни, коли його застосовували головним чином для лікування солдатів, які страждають гонореєю - захворюванням, яке передається статевим шляхом. Коли антибіотик став доступний у великих кількостях, його стали використовуватидля лікування хвороб, більш небезпечних для життя, таких як пневмонія. До використання антибіотиків смертність від пневмонії досягала 30%. Дія пеніциліну пов'язано з придушенням синтезу клітинної стінки в деяких бактерій, особливо у грампозитивних бактерій (розд. 2.3.1 клітинна стінка). Гинуть тільки зростаючі клітини. Деякі бактерії містять плазміди, які роблять їх стійкими до пеніциліну (розд. 2.3.1 плазміди). До теперішнього часу відомо кілька сотень пені-циллином, молекули яких мають одну і ту ж базову структуру, але різні бічні ланцюга. Деякі з них є синтетичними, деякі - напівсинтетичними, деякі - природного походження. Вони мають різну специфічність; іншими словами, вони різняться за ефективністю впливу на різні бактерії. Це є хорошим стимулом для пошуку альтернативних форм антибіотика.

Спрямований скринінг відповідного штаму гриба PenicilUum, з якого виділили пеніцилін, був вперше зроблений на початку другої світової війни в США, незважаючи на те, що Флемінг відкрив пеніцилін в Англії (у PenicilUum notatum). Пошук було організовано ученим з Оксфордського університету сером Говардом Флорі (Н. Florey), якого підтримали американці, котрі мали великими ресурсами. Були досліджені культури та зразки грунтів з усього світу, проте виявилося, що найбільшою продуктивністю має штам PenicilUum chrysogenum, який виріс на цвілій дині, купленої на місцевому ринку. З тих пір завдяки селекції високопродуктивних мутантних штамів, а також розробці методів культивування, виділення та очищення, виробництво пеніциліну зросла приблизно в 2000 разів.

Вирішальне значення має склад середовища, Використовуваної в процесі ферментації. Кращим джерелом вуглецю є глюкоза. Глюкоза забезпечує зростання гриба, проте пригнічує продукцію ферментів, необхідних для синтезу пеніциліну. Тому зазвичай стимулюють швидке зростання гриба в перші 30-40 год, а потім додають глюкозу в низькій концентрації або контрольованими дозами, або постійно (тобто це періодичне культивування з додаванням субстрату). Джерелом азоту є дешевий білок, наприклад соєве або рибна мука. Крім того, в середу додають фосфат, карбонат кальцію і фенілоцтової кислоту, які підвищують вихід продукту, так як вони необхідні для утворення молекули пеніциліну. Оскільки пеніцилін є вторинним метаболітом, він утворюється вже після початкової, швидкої фази зростання. До первинних метаболітів, які формуються на першій фазі росту, відносяться, наприклад, такі продукти дихання, як двоокис вуглецю і етиловий спирт.

Посівний матеріал вирощують з суперечка гриба. Для інокуляції ферментера об'ємом 50 000 дм3 потрібно 3-5 тонн міцелію. Оскільки пеніцилін необхідний у величезних кількостях, для його виробництва побудований ферментер обсягом до 200 000 дм3. Щодня споживається близько 500 кг глюкози. Вихід пеніциліну сильно залежить від температури, яка може підніматися до 2 ° С на годину, тому потрібно уважно стежити за цим фактором. Необхідно також контролювати значення рН і підтримувати його між 65 і 70. Процес триває приблизно 15 діб.

Подальша переробка починається з видалення міцелію шляхом фільтрації. Пеніцилін залишається розчиненим у рідкій фазі середовища. Його екстрагують серією розчинників. При кожній екстракції видаляється частина домішок, так що пеніцилін стає все краще і краще, поки він не опиниться розчиненим у воді в чистому вигляді. Потім воду видаляють шляхом випарювання у вакуумі, а пеніцилін кристалізується у вигляді натрієвої або калієвої солі (сам по собі пеніцилін є слабкою кислотою).

Лизин – це незамінна амінокислота, входила до складу практично будь-яких білків, необхідна на шляху зростання, відновлення тканин, виробництва антитіл, гормонів, ферментів, альбумінів.

Нині встановлено, що лізин в організмі не лише структурним елементом білка, а й виконує низку дуже важливих біохімічних функцій — є попередникомкарнитина іоксилизина, сприяє транспорту кальцію зі стронцієм у клітини та інших.

Доведено, що лізин покращує апетит, сприяє секреції травних ферментів, запобігає карієс зубів в дітей віком.

ЗдебільшогоL-лизин використовують у ролі кормової добавки, що пов'язані з низьким кількістю цієї амінокислоти в рослинних кормах.

>Лизинсодержащие препарати можна використовувати у рослинництві. Застосування таких препаратів, містять крім амінокислот та інші біостимулятори, дає значне збільшення врожаю тепличних і польових сільськогосподарських культур.

З іншого боку, запропоновано використовувати препарати лізину на ролі харчовихатрактантов для дезорієнтації личинокпроволочников.

>Пантотенат лізину можна використовувати проти лейкопенії.Противоанемическим іанаболизирующим дією мають соліфитиновой кислоти і лізину,оксилизина.Ацетиласпартат лізину можна використовувати на лікування міокарда, інтоксикацій ендогенного чи екзогенного походження, захворювань печінці та т. буд.

>Образующиеся після ферментації клітини мікроорганізмів, поруч із матковими розчинами, зазвичай утилізують в білковий кормової продукт за технологією виробництва кормових дріжджів.

З отриманням лізину необхідно виключити небажані побічні процеси. Так, при недостатньою аерації може бути освітуаланина чи молочної кислоти замість синтезу лізину. Дуже важливим є концентрація дефіцитних амінокислот —гомосерина, метіоніну і треоніну серед. Для нормального розвитку і біосинтезу лізину культуроюBrevibacteriumsp. 22 оптимальної вважається концентрація треоніну в 800 мг, метіоніну — 200 мг на літр живильне середовище. З іншого боку, у розвиток культури необхідний тіамін у концентрації 200 мкг на 1 л середовища. Важливим регулятором процесу є біотин. Одна й та культураBrevibacteriumsp. 22 при концентрації біотину серед, рівної 1—4мкг/л, продукуєглутаминовую кислоту, а при концентрації 15— 20мкг/л — лізин. Вважають, що біотин змінює проникність клітинної оболонки. При концентрації біотину 2,5 мг/л стимулюється також освіту молочної кислоти.

Важливу роль граєтреонин, будучи обов'язковим чинником зростання на початковому етапі знають ферментації. Проте концентрування їх має бути велика, бо в подальших етапах ферментації (при синтезі лізину) може діяти як інгібітор ферментуаспартаткинази. Присутність лізину посилюєингибирующие властивості треоніну.

У виробничих умовах, якщо вихід лізину становить 35,7% від використовуваних цукрів,суммируемое перетворення глюкози, аміаку і кисню в лізин і клітинну біомасу можна описати рівнянням:

>100C₆H₁₂>O₆ +219O₂ +86NH₃35C₆H₁₄N₂>O₂ +16C₈H₁₃>O₄N +262CO₂ +380H₂>O +1669кДж

У правій частині даного рівняння перший член показує кількість лізину, одержуваного з глюкози. З 1 молекули глюкози утворюється 0,35 молекули лізину. Другий член характеризує освіту біомаси. З рівняння видно, що у переробку кожної молекули глюкози потрібно 2,19 молекули кисню. Це означає, що інтенсивність аерації під час зростання культури повинна бути 2—4 р 0₂ за годину на 1 л середовища.

 Технологічна схема виробництва

Залежно від призначення з культуральної рідини можна отримати роботу різні мікробіологічні препарати (рис. 1): рідкий концентрат лізину (>ЖКЛ), сухий кормової концентрат лізину (>ККЛ), кристалічний лізин.

Технологічна схема виробництва препаратів лізину

Для біосинтезу лізину використовуютьгомосериндефицитние мутантиауксотрофних бактерій пологів >Brevibacterium, >Micrococcus, >Corynebacterium.

Характеристика сировини, матеріалів

У промислових умовах перетворюється на ролі джерела вуглецю застосовують фуражне зерно, мелясу,гидрол, гідролізатицеллюлозосодержащего сировини, крохмаль, і навіть оцтову кислоту.

Приготування стерильних поживних середовищ

Усі продуценти лізину єбиотинзависимими мікроорганізмами. Кількість біотину серед має б бути значно вище (29мкг/л), ніж потрібно на шляху зростання та розвитку мікробної клітини (4–5мкг/л). Якщо знизити кількість біотину до 1–2мкг/л, біосинтез лізину сповільнюється, але водночас посилюється освітуглутаминовой кислоти.

Джерелом біотину, вітамінів й низки амінокислот є зазвичай кукурудзяний екстракт і бурякова меляса. Максимальний біосинтез лізину спостерігається на середовищах зсахарозой (табл. 1).

Істотне значення у процесі асиміляції вуглецевмісних сполук має їх концентрація в у живильному середовищі. Найбільше лізину отримано на середовищах, містять 10–12 % сахарози. За більш високих концентраціях сахарози питома швидкість зростання продуцента знижується й зменшується коефіцієнт конверсії цукру (Y_>P/P.S).

 Приготування посівного матеріалу

>Посевной матеріал готується на два стадії: спочатку у колбах, потім у посівних апаратах при аерації (>11/мин) і інтенсивному перемішуванні і автоматичному регулюванні температури (30⁰З) ірН=7 відповідно до регламентом.

Якщо ролі джерела вуглецю використовують оцтову кислоту (ацетат амонію), то, внаслідок яка пригнічувала діїацетат-ионов до зростання клітин при концентрації вище 2 %, здійснюють дробову подачу субстрату у його споживання.

>Промишленними продуцентами лізину єгомосериндефицитние мутантиауксотрофних бактерій пологів >Brevibacterium, >Micrococcus, >Corynebacterium.

КлітиниBrevibacteriumsp. 22 культури є нерухоміграмположительние палички довжиною 1,2—2,5мкм, а часом може мати овальну чи круглу форму.

Клітини мають максимальну довжину в логарифмічною фазі зростання. У швидкозростаючих клітин добре вираженийрибосомальнийбелоксинтезирующий апарат, а й у повільно зростаючих, але інтенсивно синтезують лізин —мембранная система. У клітин, інтенсивно синтезують лізин, велику активність виявляється ферменти циклуКребса, чимало з яких пов'язані з мембранами.

Серед джерел азоту найчастіше використовують солі амонію і кукурудзяний екстракт (отримують обробкою кукурудзяних макух сірчаної кислотою при 90–100 °З), кислотні гідролізати дріжджів чи казеїну. Останні містять необхідніауксотрофному штаму амінокислоти і вітаміни. Оптимальний співвідношення вуглецю й азоту серед становить 11 : 1 (за його збільшенні вихід лізину падає, при зменшенні накопичуєтьсяаланин). У у живильному середовищі також має утримуватися солі калію, магнію і фосфору (табл. 2).

Умови культивування

Загальна схема виробництва препаратів лізину представлена на рис. 2

Процес отримання лізину вимагає суворихасептических умов.

Вирощування виробничої культури продуцента лізину зазвичай здійснюється періодичним способом вферментаторах, обсяг яких складає 50, 63 чи 100 м³.Посевной матеріал у кількості 5–10 про. % від обсягу живильне середовище вступає у ферментатор. Відразу післязасева до нього подається повітря, нагрітий до 50 °З, з розрахунку 1 обсяг повітря на 1 обсяг живильне середовище на хвилину при тиску 0,12–0,13МПа.

Тривалість ферментації становить 55–72 год, процес проводять при інтенсивному перемішуванні середовища, температурі 28–32 °З, рН =7,07,5 (підтримується додаванням у середу аміачної води) та періодичною подачею стерильногопеногасителя.

Процес культивування і двох стадій. У добу клітини споживають близько 25 % вуглеводів і азотистих речовин; тим часом накопичується майже вся біомаса. У другий стадії швидкість накопичення біомаси різко знижується, але у ЯЖ відбувається накопичення лізину. Після закінчення процесу перестає споживатиметьсятитрующий агент (аміачна вода) і концентрація лізину становить 60–100 г/л, біомаси накопичується 10–15 г/л (СВ), коефіцієнт споживання цукру на розрахунку лізин становить 25–35 %.

Одержання препаратів лізину

Залежно від призначення з ЯЖ можна отримати роботу різні мікробіологічні препарати (рис. 2): рідкий концентрат лізину (>ЖКЛ), сухий кормової концентрат лізину (>ККЛ), кристалічний лізин.

Жидкий концентрат лізину

 Для отриманняЖКЛ іККЛ культуральне рідина, що містить 10–13 % СВ,подкисляют HCl до рН = 5,0 і додають 0,15% розчингидросульфита натрію для стабілізації лізину.Стабилизированную культуральне рідинаупаривают під вакуумом до 35–40 % СВ.

Сухий концентрат лізину (>ККЛ) отримують, висушуючиЖКЛ враспилительних сушарках до вологості 5–6 %. СухийККЛ дужегигроскопичен, тому відразу ж після нього його упаковують в поліетиленові мішки.

МеншгигроскопичнийККЛ отримують, висушуючиЖКЛ разом із наповнювачами (кісткової борошном, кормовими дріжджами, пшеничними висівками та інших.).

До складу кормових препаратів входять крім лізину та інші амінокислоти, і навіть вітаміни, макро- і мікроелементи (табл. 3).

Кристаллический лізин виділяють з ЯЖ після відділення біомаси.

Для отримання кормових продуктів придатні препарати лізину із вмістом основного речовини (>лизинмонохлоргидрата) від 70 % і від. У цьому допускається забарвлення кристалів до жовтої і ясно-коричневий кольору. До препаратів медичного призначення пред'являються жорсткіші вимоги; для парентерального харчування зміст основного речовини має не нижче 99 %.

За нормального перебігу процесу частка побічних амінокислот вбирається у 3 % від змісту лізину, частка мікробних клітин — 1,5 %. Для відділення біомаси від ЯЖ використовують саморозвантажувальні сепаратори, і навіть фільтрування знамивним шаром або на барабанномувакуум-фильтре, або на рамних фільтр-пресах із наступною промиванням осаду водою.

>Раствори, містять лізин, післяподкисления соляної кислотою (рН =5,05,2) і введення стабілізатора (>NaHSO₃) концентрують випарюванням в вакуумі до 45–50 % СВ. Отриманий концентрат піддають кристалізації, яку проводять при 5–12 °З протягом 1–2сут.Осадок відділяють відматочника в проточних промислових центрифугах і далі висушують враспилительной сушилці чи киплячому шарі. Готовий продукт, зазвичай, забарвлений в коричневий колір і має щонайменше 70 % основного речовини.

Іншим способом виділення лізину є іонообмінний процес. І тому розчин продуктуподкисляют H₂>SO₄ до рН =1,62,0, у результаті утворюєтьсядикатион амінокислоти. Після хемосорбції накатионите (>КУ-2х8), використовуваному в М⁺ чи >NH₄⁺ формі, відокремлюються домішки нейтральній і кислотною природи.Аминокислотиелюируют зкатионита 0,5–5 %гидроксида амонію, розчинупаривают,подкисляют HCl до рН =4,95,0, а концентраткристаллизуют при 5–12 °З, одержуючи кристалимонохлоргидрата лізину ясно-жовтого чи ясно-коричневого кольору, котрі післявисушивания містять 90–95 % основного речовини і 1,0–12,5 % золи. Для отримання препарату вищого рівня чистоти в схему очищення включають стадію обробки розчину активним вугіллям,перекристаллизацию з 50-ти% етанолу та ін.