АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Одержання вітаміну В12 за допомогою термофільних мікроорганізмів

Для тваринництва працівниками Інституту біохімії ім. А.Н.Баха, було розроблено просту і дешеву технологію одержання вітаміну В12. За цією технологією ферментацію здійснюють термофільні мікроорганізми, які здійснюють метанове бродіння.

На першій фазі процесу (10 – 12 днів) розвиваються термофільні зброджуючі вуглеводневу сировину бактерії (). Результатом цього є утворення жирних кислот і аміаку.

У другій фазі, коли у середовищі рН 8,5, починають переважати метанутворюючі бактерії – головні продуценти вітаміну. Збагачення середовища чистими культурами метанутворюючих бактерій збільшують вихід активних форм вітаміну В12.

Джерелом водню в живильному середовищі є ацетонбутилова і спиртова барда, яку надають заводи, що переробляють зерно і мелясу. Для оптимізації живильного середовища до нього додають сполуки кобальту (хлорид кобальту – 4 г/ м³), який входить в склад молекули вітаміну В12 та субстрати для росту метанутворюючих бактерій – низькомолекулярні жирні кислоти і нижчі спирти, що дозволяє значно підвищити вихід вітаміну.

Підготовлені середовища звільняють в декантаторі від грубих частинок і безперервно додають в нижню частину ферментера (метантенка) ємністю 4200м³, одночасно в ферментер поступає посівний матеріал культури мікроорганізмів, які спочатку вирощують у спеціальних апаратах.

Для вирощування продуцента потрібні анаеробні умови, так як навіть сліди кисню подавляють ріст бактерій. При створенні анаеробних умов в середовище подають СО2, чи гази, які виділяються у процесі ферментації. Кожного дня із метантенка відбирають 25 – 30% об’єму середовища. Продукт ферментації стабілізують, підкислюючи соляною чи фосфорною кислотою до рН 6,3 – 6,5 і додаванням 0,2 – 0,25% сульфату натрію, що попереджує руйнування вітаміну при тепловій обробці, особливо в лужному середовищі. Потім відібрана частина культуральної рідини дегазується і концентрується у вакуумі: концентрат висушується в розпилювальній сушилці до вологості 10 – 15% і змішується з наповнювачем. Готовий кормовий препарат, який має назву КМВ–12 (концентрат мікробний вітамін), до складу його входять крім вітаміну В12. (2,5%), ще й В1, В2, В6, а також пантотенова і фолієва кислоти, біотин, незамінні амінокислоти.

Процес промислового одержання вітаміну В12 – приклад безвідходної і екологічно-чистої технології.

Одержання вітаміну В12 за допомогою бактерій Pseudomonasdenitrificans:

Ряд штамів родини Pseudomonas утворює в значних кількостях В12, але найчастіше використовують мутант Pseudomonas denitrificans, у якого в результаті мутагенезу рівень вітаміну В12 вдалося підняти з 0,6 мг/л до 60 мг/л.

Чистий вітамін В12 отримують в результаті проведення слідуючих стадій:

1. Культуральну рідину з клітинами Pseudomonas denitrificans (3,3л) нагрівають 30 хвилин при 120°С, після чого охолоджують, доводять рН до 8,5, додають KCN, перемішують протягом 16 годин при температурі 25°С, додають ZnCl2 (200г), доводять рН до 8,0, перемішують і фільтрують.

2. Отриманий фільтрат піддають триразовій екстракції 350 мл крезолу і вуглецевого тетрахлориду. Отримують органічний екстракт І.

3. До органічного екстракту І додають 500мл н-бутанолу і піддають триразовій екстракції 100 мл води. Отримують водний екстракт.

4. Водний екстракт піддають триразовій екстракції 30 мл суміші крезолу і вуглецевого тетрахлориду. Одержують органічний екстракт ІІ.

5. До органічного екстракту ІІ додають200 мл ацетону і 120 мл ефіру. Отримують неочищений вітамін В12.

6. Неочищений вітамін розчиняють в 10 мл метанолу, проводять хроматографію на активованому алюмінії (4г), потім піддають елюції 2% оцтовою кислотою в метанолі, осаджують ефіром. Таким чином отримують чистий вітамін В12.

Виробництво β-каротину

Каротиноїди містяться в багатьох тваринних і рослинних тканинах. Щороку у природі їх утворюється близько 100 млн. т. і більша їх частина міститься у фруктах, овочах, молочних і морських продуктах, які мають відповідний колір: від жовтого до яскраво-червоного.

Одержують каротиноїди виключно з рослин, або мікроорганізмів. Мікробіологічне виробництво β-каротину є у багатьох країнах: Франції, Польщі, США, Росії тощо. β-каротин – провітамін А, перетворюється у вітамін в мембранах тонкого кишківника людини і запасається в печінці (у вигляді ефір-пальмітату). Потреба людини 1,5 – 2 мг на добу, при нестачі розвивається куряча сліпота, спостерігаються зміни шкіри, волосся, нігтів.

Використовується переважно як харчовий барвник для забарвлення маргаринів, сиру, кремів, десертів. Також використовують як кормову добавку у тваринництві (КПМК – кормовий препарат мікробіологічного каротину), що покращує колір жовтка яєць, курчат, збільшує приріст, несучість курей, репродуктивні властивості великої рогатої худоби. Каротиноїди застосовують в косметичній галузі і в медицині як дубильний препарат. Їх дія пов’язана із взаємодією з вільними радикалами в організмі, тому вони здійснюють профілактику деяких форм злоякісних пухлин.

У промисловості каротиноїди одержували в основному хімічним синтезом, а також з червоної пальмової олії, борошна люцерни, з моркви (1кг містить 60 мкг β-каротину).

Все більше розвивається і набирає обертів мікробний синтез. Препарат за біологічною активністю значно кращий хімічного, але останній у декілька разів дешевший ніж з рослинної сировини.

Структура: Відомо більше 400 природних каротиноїдів, з них біологічно активні лише 10. Це ненасичені похідні ізопрену містять 40 атомів вуглецю. На обох кінцях β-каротинового ланцюга є β-іонові кільцеві структури, які обумовлюють провітамінну активність. З нього можна одержати 2 молекули вітаміну А.

Продуценти: β-каротин утворюють переважно мікроскопічні гриби і водорості, ксантофіли, бактерії і гриби. Самий високий вихід одержують з гриба Blaneslea trispora (1 г біомаси утворює 3-8 тис. мкг вітаміна)- гетероталічний гриб, що утворює (+), і (-) міцелій. β-каротин утворює (-) штам, але значно менше ніж при змішуванні (+) і (-) штамів.

Двохстадійний процес розроблений в Італії (фірма Farmoceutici). Попередньо спори змішують із стерильним піском, висівають (+) - на косий агар, а потім в колбу з оптимальним середовищем. (-) – в колбу – після чого їх змішують у ферментері 170л.

На 1 стадії: (накопичення біомаси)

Поживне середовище: кукурудзяний екстракт, кукурудзяний крохмаль К2НРО4, тіамін, вода.

Культура повністю забезпечена N, кількість якого в другому періоді синтезу каротину знижують; інкубація 40 годин, температура 26°С з перемішуванням і аерацією.

2 стадія - 800 л. ферментер, інкубація 185 годин, 26°С, перемішування і аерація.

Середовище – барда (залишок спиртового виробництва), кукурудзяний крохмаль, соєва олія, насіння бавовни, МnSO4, тіамін, керосин (ізопіазид, етоксихін). Через 48 годин вносять 1 г/л β-іонона, 5 мл/л керосину і безперервно розчин глюкози, всього 42 г/л. Активатори біосинтезу. β-каротину – ізопіазид, β-іонон, олія, керосин, дія останнього виражається у збільшенні проникності клітинної стінки, що попереджує інгібування синтезу кінцевим продуктом. Оскільки β-каротин нестабільний, до міцелію додають антиоксиданти: α-нафтол, аскорбінова кислота, лецитин. Після закінчення ферментації міцелій відділяють, висушують і стабілізують. Може використовуватись як КПМК. Для вивільнення каротиноїдів з висушеного під вакуумом і подрібненого міцелію, використовують гідрокарбонові і хлоргідрокарбонові розчинники. Потім переосадження і кристалізація у розчинниках (етанол-бензин + етанол). 75 – 92% каротиноїдів – це β-каротини. Іноді екстрагують олією.

Вихід продукту 50 мг/100мл культурованої рідини КПМК до 1430 мг/л каротину.

Для збільшення рентабельності мікробіологічного способу необхідне удосконалення продуцента і здешевлення середовища.

Мікробіологічним методом одержують і вітамін D₂ (ергокальциферол), використовуючи дешеву вуглеводневу сировину і стимулюючи синтез дією на культуру дріжджів ультрафіолетовим промінням.

Дата добавления: 2015-11-25 | Просмотры: 429 | Нарушение авторских прав