Промышленная. ПромБТ. Витамин а циклический, непредельный одноатомный спирт, образуемый в слизистой кишечника и печени из провитаминов , , каротинов под воздействием фермента каротиноксидазы
 Скачать 12.31 Kb.
|
|
Витамин А - циклический, непредельный одноатомный спирт, образуемый в слизистой кишечника и печени из провитаминов: α-, β-, γ-каротинов под воздействием фермента каротиноксидазы. Наибольшей активностью обладает β-каротин, так как образует две молекулы ретинола; другие - только одну. Каротиноиды - широко распространенная группа природных пигментов, образуемых высшими растениями, водорослями и некоторыми микроорганизмами. В организме человека и животных каротины не образуются. Основные источники β-каротина для животных – растительные корма, человек получает β-каротин также из продуктов животного происхождения. β-Каротин можно получить из ряда растительных объектов – моркови, тыквы, облепихи, люцерны. Бета-каротин - биологически активное вещество природного происхождения, относящееся к каротиноидам, представляющим собой многочисленную группу желто-оранжевых пигментов, синтезируемых высшими растениями, водорослями, грибами и бактериями.Широко используется не только в промышленном производстве фармацевтических препаратов, но также в качестве нутрицевтиков, кормовых добавок для животных, функциональной косметики и пищевых красителей. У высших растений и водорослей бета-каротин локализован в хромопластах. У грибов каротиноиды встречаются только у некоторых видов, например, Blakeslea trispora синтезирует бета-каротин в мицелии. У бактерий I каротиноиды локализованы в клеточных мембранах. Человек и животные не способны синтезировать каротиноиды и получают их с растительной пищей, в которых на долю бета-каротина приходится до 30%. Бета-каротин используется при наследственном заболевании, характеризующемся чувствительностью к свету (эритропоэтическая протопорфирия или EPP). Он также используется для предотвращения некоторых видов рака, болезней сердца, катаракты и многих других состояний.В качестве лечебного средства каролин применяют в комплексной терапии, связанной с нарушением регенерации эпителия (язвенной болезни желудка, и 12-перстной кишки, эрозивного гастрита, дуоденита, гепатита, холецистита, неспецифического язвенного колита, дисбактериоза, при острых респираторных заболеваниях). При хронических бронхолегочных и гинекологических заболеваниях, заболеваниях кожи (раны, ожоги, отмороI жения, трофические язвы, кератозы, псориаз, экзема и другие дерматозы). В качестве лечебно-профилактического средства, каролин ветеринарного качества рекомендуется применять для нормализации обмена веществ, при профилактике задержания последа, послеродовых эндометритов и нарушений воспроизводительной функции у коров и свиноматок, повышения молочности свиноматок и сохранности поросят, повышения выводимости и сохранности цыплят, улучшения качества яиц. Среди микроорганизмов β-каротин синтезируют фототрофные бактерии, актиномицеты, плесневые грибы, дрожжи. При этом, содержание β-каротина у микроорганизмов во много раз превышает содержание этого провитамина у растений. Так, в 1 г моркови присутствует всего 60 мкг β-каротина, в то время как в 1 г биомассы мицелиального гриба Blakeslea trispora – 3-8 тыс.мкг. Микробиологический синтез основан на использовании Blakeslea trispora, в качестве субстрата применяется пшеничная или рисовая мука, растительное масло (хлопковое, кукурузное или подсолнечное). Вносятся стимуляторы синтеза β-каротина В-ионон или цитрусовая меласса, тиамин, а также свет, обладающий стимулирующим эффектом. Вначале (+) женские и (-) мужские штаммы мицелия выращивают раздельно. Затем их смешивают в биореакторе, непосредственно перед ферментацией. Соотношение (+) и (-) штаммов должно быть 1/15, т.е. мужские штаммы должны преобладать в 15 раз. При слиянии разнополого женского (+) и мужского (-) мицелия образуется зигота, которая синтезирует в 5-17 раз больше бета-каротина, чем каждый штамм в отдельности. Ферментация сопровождается аэрацией и перемешиванием. Длительность ферментации - 6-7 дней. Накопление бета-каротина наблюдается во второй фазе развития, после прекращения роста мицелия. В культуральной среде уменьшается концентрация липидов вследствие их активной переработки в бета-каротин. Концентрация бета-каротина достигает 2000мг/л. По окончании ферментации биомасса сепарируется, подвергается распылительной сушке до 7% остаточной влаги. Для промышленного использования можно предложить питательную среду с 30%-ным глютеном и 0,5%-ной концентрацией сахаров в ржаном или овсяном гидролизате для глубинного культивирования мицелия гриба Blakeslea trispora. Далее в зависимости от назначения, цели применения используются различные технологии: - если необходим в качестве кормового концентрата – после сушки порошок смешивается с наполнителем и гранулируется; - для применения в качестве пищевой добавки – экстрагируется маслом, концентрируется, промывается этанолом. В результате получают каротин в масле (подсолнечное или другое) с содержанием 2,0-2,5 г/кг провитамина. Используется как пищевая добавка к хлебу, маслу; - для медицинских целей – экстрагируют фреоном, очищают от органических примесей и получают кристаллы оранжево-красного цвета. Выпускается в капсулах для приема через рот. Каротиноиды можно выделить из микроорганизмов рода Aleuria, Blakeslea, Corynebacterium, Flexibacter, Fusarium, Halobacterium, Phycomyces, Pseudomonas, Rhodotorula, Sarcina, Sporobolomyces и др. Активными синтетиками β-каротина являются представители различных групп микроорганизмов. В качестве промышленных продуцентов перспективными являются мицелиальные грибы Phycomyces blakesleeanus и Blakeslea trispora, а также пигментированные дрожжи. Выделение продукта. Основные затраты связаны со сбором культуры и выделением продукта. Сбор D. salina представляет собой процесс более трудный, чем сбор других водорослей, поскольку она представляет собой одноклеточный организм, в котором отсутствует клеточная стенка. При высокой плотности и вязкости рассола ее содержание составляет лишь 1 г/л. Стадия выделения клеток является сложным процессом, включающим биологические и химические методы, фильтрацию под давлением с использованием носителей (диатомит), флокуляцию, процессы, основанные на зависимости плавучести и гидрофобности от концентрации солей, и др. Для экстрагирования каротина можно использовать обычные органические растворители, однако это не всегда соответствует требованиям потребителей к «натуральным» продуктам. Более приемлемым является использование горячего растительного масла или газа в суперкритическом состоянии. Побочными продуктами производства каротина являются глицерин, выход которого может достигать 30 масс. % от сухой биомассы, и высококачественная протеиновая мука, остающаяся после экстрагирования. Убихинон. Убихиноны, или коферменты Q (КоQ), представляющие собой 2,3-диметокси-5-метилбензохиноны (рис. 15.7.21) с различным числом звеньев изопреноидной боковой цепи, играют важную роль в окислительно-восстановительных реакциях живых организмов и обнаружены у многих представителей животного и растительного мира. Основной путь получения убихинонов в настоящее время — биотехнологический. Наибольший интерес с практической точки зрения представляет получение высших гомологов: убихинона-9 и убихинона-10. Источником получения убихинона-9 могут служить растительные ткани (каллус риса), каллус опухолевой ткани Carthamus tinctorius, однако главным источником убихинона-9, по-видимому, следует считать различные микроорганизмы, содержание кофермента в которых очень высоко, например биомасса гриба Aspergillus awamori (продуцент глюкоамилазы). Убихинон-10 применяется в ряде стран в качестве лечебного средства. Высоким содержанием КоQ10 отличаются отдельные представители бактерий Rhodospirillum, Pseudomonas, Gluconobacter, Agrobacterium, Rhizobium, а также дрожжей Rhodotorula, Criptococcus, Sporobolomyces. Выращивание культур Agrobacterium sp. KY-8585 или KY-8593 на средах, содержащих по 4 % мелассы, сахарозы, кукурузного экстракта, а также минеральные соли, при строгом соблюдении режимов аэрации и перемешивания и регулировании скорости роста бактерий позволяет получать до 200 мг убихинона-10 с 1 л КЖ при содержании его в клетках до 5,1 мг/г сухой биомассы. Убихинон-10 можно также получать при культивировании дрожжей Trichosporon ATCC 20566 на отходах переработки древесины (сульфитных щелоках). Штамм отличается устойчивостью к фурфуролу и хорошо усваивает РВ щелока. Клетки содержат 0,84 мг кофермента в 1 г СВ. Два основных пути увеличения производства убихинона: -Первый предполагает использование микробов, которые естественным образом продуцируют кофермент Q10, в качестве биокатализаторов ферментации и оптимизацию параметров ферментации для достижения промышленного уровня производства. Однако микробы, продуцирующие естественный кофермент Q10, обычно трудноизлечимы в условиях промышленной ферментации. - Второй изучаемый путь к производству кофермента Q10 - это создание Escherichia coli, способной биосинтезировать эту молекулу, чтобы воспользоваться ее более благоприятными ферментационными характеристиками и хорошо изученным набором генетических инструментов, доступных для этой бактерии. Хотя во многих исследованиях предпринимались попытки чрезмерного производства кофермента Q10 в E. coli с помощью генной инженерии, производственные титры все еще остаются ниже, чем у естественных микроорганизмов, продуцирующих кофермент Q10. Текущие исследования предоставляют знания, необходимые для устранения узких мест, связанных с производством коэнзима Q10 из платформы штамма E. coli, и параметров ферментации, которые могут значительно увеличить производственные титры от естественных микробных продуцентов. https://www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-999/beta-carotene https://studizba.com/lectures/56-veterinariya/858-medicinskaya-veterinarnaya-biotehnologiya/16012-poluchenie-beta-karotina.html https://studfile.net/preview/5355096/page:5/ https://bio-x.ru/articles/mikrobiologicheskiy-sintez-beta-karotina-gribom-blakeslea-trispora-na-krahmalsoderzhashchih https://findpatent.ru/patent/217/2177506.html |