2. Схема биосинтеза витамина в 2.

Витамин В₂ (рибофлавин) по химической природе представляет собой азотистое основание: 6,7-диметилизоаллоксазин, соединенное с остатком спирта D-рибита. Рибофлавин содержится в клетках различных микроорганизмов, будучи коферментом в составе флавопротеинов.

Рибофлавин химически не устойчив, легко разрушается при кипячении и на свету. Рибофлавин способен легко окисляться и восстанавливаться, что лежит в основе биологического действия этого витамина.

В₂-авитаминоз у человека выражается в остановке роста, выпадении волос, поражении слизистых оболочек, быстрой утомляемости зрения, понижении работоспособности, нарушении нормального синтеза гемоглобина, патологические изменения возникают и в нервной системе.

Получают витамин В₂ из 3,4-диметиланилина и рибозы (химическим способом), а также микробиологическим способом.

Основными продуцентами рибофлавина являются микроорганизмы – это различные виды бактерий, актиномицеты, дрожжевые клетки, причем некоторые из них способны накапливать в культуральной среде до 1 мг/л витамина В_2.

В качестве промышленных продуцентов кормового рибофлавина используют отселектированные штаммы дрожжей Eremothecium ashbyii или штаммы бактерий Candida guilliermondii, Ashbyii gossypii, способные накапливать в культуральной среде 0,5 и более г целевого продукта. Учитывая изменчивость активных продуцентов указанных видов по способности синтезировать витамин В₂, необходим систематический поддерживающий отбор культур в процессе их эксплуатации на производстве. Рибофлавин накапливается в вакуолях дрожжевых клеток и придает культуре характерную желтую окраску. Для производственной ферментации готовятся отдельно жидкая питательная среда и посевной материал культуры дрожжей, выращенной в специальном посевном аппарате (инокуляторе).

Высокий выход рибофлавина у Eremothecium ashbyii коррелирует с азотом пуринов и другими азотистыми источниками, содержание которых должно быть достаточным. В качестве источников углерода применяют глюкозу или сахарозу, практикуют использование дрожжевого и кукурузного экстрактов, соевой муки, масла (жира). Жидкие питательные среды для получения инокулята и для основной ферментации могут несколько различаться между собой. Например, для получения посевного материала известна среда, содержащая сахарозу, пептон, кукурузный экстракт, калия дигидрофосфат, магния сульфат, подсолнечное масло, время выращивания продуцента на этой среде – 2 суток при 27 – 30 С (в зависимости от штамма продуцента). Ферментационная среда обычно включает кукурузную и соевую муку, сахарозу, кукурузный экстракт, калия дигидрофосфат, кальция карбонат, натрия хлорид, ненасыщенный жир. Перед подачей в ферментер она подвергается стерилизации.

Обычно ферментацию проводят в течение 5 суток при рН 5,5 – 7,7. После использования сахарозы (примерно через 30 ч) начинает заметно накапливаться витамин В₂, вначале – в мицелии, а затем – в культуральной жидкости. Всю биомассу можно подвергнуть высушиванию и полученный сухой продукт с остаточной влажностью 8 %, содержащий 1,5 – 2,5 % рибофлавина, 20 % белка, тиамна, никотиновую кислоту, пиридоксин, цианкобаламин, микроэлементы и другие вещества, рекомендуют для кормления животных.

В случае высоких выходных показателей по рибофлавину, витамин можно выделять в индивидуальном состоянии и, наряду с синтетическим рибофлавином, использовать в медицине.

По другой схеме получение витамина В₂ осуществляют следующим образом. В качестве посевного материала используются споры E.ashbyii, выращенные на пшене. Промытое пшено в течение 30 –35 мин выдерживают в молочной сыворотке для набухания, затем подсушивают и расфасовывают по 50 – 60 г в простерилизованные флаконы. Во флаконах пшено подвергается трехкратной стерилизации, после чего производят его засев водной суспензией спор культуры дрожжей. Флаконы с засеянной культурой в течение 7 – 8 дней инкубируют при 29 – 30 °С, после чего подсушивают в вакуум-сушильной установке и направляют для приготовления жидкого посевного материала, который после стерилизации подается в производственный ферментер.

Культивирование продуцентов рибофлавина проводят при 28 – 30 °С в течение 72 ч. Через каждые 8 ч по мере осуществления процесса ферментации отбирают пробы для контроля за развитием микробных клеток, составом среды и накоплением целевого продукта. Полученная культуральная жидкость по окончании ферментации содержит 1,4 мг/мл рибофлавина.

В целях стабилизации витамина в процессе высушивания культуральная жидкость подкисляется соляной кислотой до рН 4.5 – 5, после чего она концентрируется в вакуум-выпарной установке, производят дополнительную очистку на ионообменной установке; элюат затем выпаривают и полученный концентрат рибофлавина высушивают на распылительной сушилке.

Для Candidaguilliermondiiважно регулировать содержание железа в питательной среде; оптимальные концентрации колеблются, в среднем, от 0,005 до 0,05 мкг/мл. При этом определенные штаммы дрожжей могут образовывать за 5 – 7 дней до 0,5 г/л и более витамина. Однако для целей промышленного производства рибофлавина предпочитают использовать более продуктивные виды и штаммы грибов –E.ashbyiiиAshbyiigossypii.