Производство и применение витаминов группы В

 

 

                        

 

                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                       ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В состав среды для роста продуцентов витамина В2 входят достаточно сложные органические вещества -- соевая мука, кукурузный экстракт, сахароза, карбонат кальция, хлорид натрия, гидрофосфат калия, витамины, технический жир. Грибы весьма чувствительны к изменению состава среды и подвержены инфицированию. Перед подачей в ферментер среду подвергают стерилизации, добавляя к ней антибиотики и антисептики. Подготавливают жидкую питательную среду и посевной материал культуры дрожжей в разных емкостях - ферментере и посевном аппарате.

В качестве посевного материала используют споры Е. ashbyii, выращенные на пшене (7 --8 дней при 29 -- 30 °С). После стерилизации жидкий посевной материал подается в ферментер. Процесс ферментации грибов для получения кормового рибофлавина длится 3 суток при температуре 28 -- 30 °С. Концентрация рибофлавина в культуральной жидкости может достигать 1,4 мг/мл. По завершении процесса ферментации культуральную жидкость концентрируют в вакууме, высушивают на распылительной сушилке (влажность 5 -- 10%) и смешивают с наполнителями.

В 1983 г. во ВНИИ генетики микроорганизмов сконструирован рекомбинантный штамм продуцента Bacillus subtilis, характеризующийся увеличенной дозой оперонов, которые контролируют синтез рибофлавина. Клонированием генов рибофлавинового оперона в одной из созданных плазмид был получен производственный штамм-продуцент витамина В2, способный синтезировать втрое больше по сравнению с Е. ashbyii количество рибофлавина всего за 40 часа ферментации.

Витамин В12 открыт в 1948 г. одновременно в США и Англии. В 1972 г. в Гарвардском университете был осуществлен химический синтез корриноидного предшественника витамина В12. Химический синтез корнестерона - структурного элемента корринового кольца витамина, включающий 37 стадий, в крупных масштабах не воспроизведен из-за сложности процесса.

Витамин В12 регулирует углеводный и липидный обмен, стимулирует образование предшественников гемоглобина в костном мозге; применяется в медицине для лечения злокачественной анемии, лучевой болезни, заболеваний печени, полиневрита и т. п. Добавление витамина к кормам способствует более полноценному усвоению растительных белков и повышает продуктивность сельскохозяйственных животных на 10-15%.

Первоначально витамин В12 получали исключительно из природного сырья, но из 1 т печени можно было выделить всего лишь 15 мг витамина. Единственный способ его получения в настоящее время- микробиологический синтез. Обнаружение витамина в качестве побочного продукта при производстве антибиотиков в значительной степени стимулировало поиск организмов-продуцентов витамина и изучение путей его образования. Однако механизмы регуляции биосинтеза витамина В12 до настоящего времени полностью не расшифрованы. Известно, что при высоких концентрациях витамин полностью репрессирует синтез ключевых ферментов своего новообразования.

Продуцентами витамина В12 при его промышленном получении служат актиномицеты, метанообразующие и фотосинтезирующие бактерии, одноклеточные водоросли. В 70-х годах XX в. интерес ученых привлекли пропионовокислые бактерии, известные еще с 1906 г. и широко использующиеся для приготовления препаратов животноводства. Выделено 14 видов пропионовокислых бактерий, продуцирующих витамин B12. Их физиологобиохимическая характеристика дана Л.И. Воробьевой. Для получения высокоочищенных препаратов витамина В12 пропионовокислые бактерии культивируют периодическим способом на средах, содержащих глюкозу, казеиновый гидролизат, витамины, неорганические соли, хлорид кобальта. Добавление в среду предшественника 5,6-диметилбензимидазола (способствует переводу неактивных форм в природный продукт) по окончании первой ростовой фазы (5 - 6 суток) стимулирует быстрый (18 - 24 часа) синтез витамина с выходом последнего 5,6 - 8,7 мг/л. Путем селекции, оптимизации состава среды и условий культивирования выход витамина В12 в промышленных условиях был значительно повышен. Так, выход витамина на среде с кукурузным экстрактом и глюкозой при поддержании стабильного значения рН близ нейтральных зон достигает 21-23 мг/л. Мутант пропионовокислых бактерий продуцирует до 30 мг/л витамина. Бактерии плохо переносят перемешивание. Применение уплотняющих агентов (агар, крахмал), предотвращающих оседание бактерий, а также использование высокоанаэробных условий и автоматического поддержания рН позволяет получить наиболее высокий выход витамина - 58 мг/л.

Из культуральной жидкости витамин В12 выделяют экстракцией органическими растворителями, ионообменной хроматографией с последующим осаждением из фракций в виде труднорастворимых соединений. В процессе получения витамина В12 с помощью пропионовокислых бактерий применяют дорогостоящую антикоррозийную аппаратуру, сложные и дорогие питательные среды. Усовершенствование технологического процесса идет в направлении удешевления компонентов питательных сред (замена глюкозы сульфитными щелоками) и перехода с периодического культивирования на непрерывный процесс. В последние годы исследуется возможность получения витамина с использованием иммобилизованных клеток пропионовокислых бактерий.

Таким образом, можно сделать вывод, что, во-первых, применение генной инженерии при синтезе витамина В2 – открыло новые возможности селекции высокоактивных продуцентов. 

Во-вторых, дробная подача компонентов в питательные среды обеспечило высокий уровень ферментации в производстве витамина.

В-третьих, применение иммобилизованных клеток при получении витаминов В12 и В3 привело к разработке новых конструкций биореакторов.

 

                  БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Аркадьева З.А., Безбородов А.М., Блохина И.Н. и др.; Под ред. Н.С. Егорова Промышленная микробиология: Учеб. Пособие для вузов/.- М.: Высш. Шк., 1989,
2. Березовский В. М. Химия витаминов. М.: Пищепромиздат, 1973.
3. Беэр А.А., Рубцов И. А. Синтез витаминов. М.: Пищепромиздат, 1956.
4. Букин В. Н.  Микробиологический синтез витаминов. М.: Пищепромиздат 1972.
5. Воробьева Л. И. Пропионовокислые бактерии и образование витамина В12. М.: 1976.
6. Дебабов В. Г., Лившиц В. А. Биотехнология. М.: Высшая школа, 1988.
7. Т.А. Егорова, С.М. Клунова, Е.А. Живухина; Основы биотехнологии: Учеб. пособие для высш. пед. учеб. заведений/.-М.: Академия, 2005,
8. Жданович Е.С. Исследования в области синтеза и разработки методов производства витаминов группы В. Доклад, докт. дисс. М., 1965.
9. Рысс С. М. Витамины. М.: Медгиз, 1955.
10. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И., Зурабян С.Э. Биоорганическая химия: руководство к практическим занятиям: учебное пособие.       - М., ГЭОТАР - Медиа, 2010
11. Труфанов А. В. Витамины и авитамины. М.: Пищепромиздат, 1950.
12. Хиггинса И.Д,  Биотехнология/под ред. Беста,Дж. Джонса/перевод с английского/под ред. А. А.Баева. — М.: Мир, 1988.
13. Шилов П. И., Яковлев Т. Н. Основы клинической витаминологии. М.: Медицина, 1964.
14. Шнайдмен Л. О. Производство витаминов. М.: Пищевая промышленность, 1973,
15. Витамин В12 и его клиническое применение/под ред. Багдасарова А. А. М.: Медгиз, 1956.