1.5 Технология получения

Ретинол–это циклический, непредельный, одноатомный спирт. Образуется в кишечнике и печени из провитаминов (альфа-, бета-, и гамма-каротины) под действием фермента каротиндиоксигеназы до альдегидной формы ретинола – ретиналя (альфа- и гамма-каротины расщепляются с образованием 1 молекулы, а бета-каротин - 2молекулы ретиналя). Далее фермент алкогольдегидрогеназа переводит ретиналь в ретинол.

Каротиноиды - пигменты,их много в вывсших растениях, водорослях, в клетках некоторых микроорганизмов; животные организмы их не синтезируют.

Бета- каротина много содержится в моркови,тыкве,облепихе, люцерне, салате, черной смородине,чернике,крыжовнике,персиках,абрикосах и др.

Среди микроорганизмов бета-каротин синтезирует фототрофы, актиномицеты, плесневые грибы, дрожжи.

Основной продуцент Blakesleatrispora (+) b (-) штаммы.

К примеру, 1г моркови содержит 60мкг бетакаротина; при культивировании B.trispora 1 г биомассы содержит 3-8 тыс.мкг провитамина.

Промышленное производство ретинола осуществляется микробиологическим и химическим синтезами.

Микробиологический синтез основан на использовании B.trisporaв качестве субстрата применяется пшеничная или рисовая мука, растительное масло (хлопковое,кукурузное или подсолнчное). Вносят стимуляторы синтеза бета-каротина В-ионон цитрусовая меласса, а так тжетиамин.Свет усиливает выход этого пигмента.

Стадии выделения целевого продукта витамина А существенно различается в зависимости от того, накапливается продукт в клетке или он выделяется в культуральную жидкость, или же продуктом является сама клеточная масса. Наиболее сложно выделение продукта, накапливающегося в клетках. Для этого клетки необходимо отделить от культуральной жидкости, разрушить (дезинтегрировать) и далее целевой продукт отчистить от массы компонентов разрушенных клеток. Выделение продукта облегчается, если он высвобождается (экстретируется) продуцентом культуральной жидкости

Первым этапом на пути к очистке витамина является разделение культуральной жидкости и биомассы – сепарация. Иногда сепарация предшествует специальная обработка культуры – изменение рН, нагревание, добавление коагулянтов белка. Существуют различные методы сепарации: флотация, фильтрация, центрифугирование. Центрифугирование и фильтрация в некоторых производственных процессах реализуются в комбинации. Наиболее перспективной для осаждения биомассы содержащей витамин являются центрифуги-сепараторы, в которых биомасса осаждается на стенки вращаемого цилиндра.

Вторым этапом на пути к отчистки целевого продукта является разрушение клеток. Разрушение клеток (дезинтеграция) проводят физическим, химическим, химико-ферментативными методами.

Наиболее индустриальное значение имеет физическое разрушение:

1) ультразвуком;

2) с помощью вращающихся лопастей и вибраторов- метод, обычно используемый в пилотных и промышленных установках;

3)встряхиванием со стеклянными бусами;

4)Продавливание через узкое отверстие под высоким давлением

5) раздавливание замороженной клеточной массы;

6)растиранием ступки

7)осмотическим шоком

8)замораживание-оттаиванием

9)сжатием клеточной суспензии с последующим резким снижением давления (декомпрессия)

Физические способы разрушения более экономичны, чем химические, химико-ферментативные.

Осторожны и избирательное разрушение клеточной стенки возможно, при использовании химический и химико-ферментативных методах:

Лизис клеток антибиотиками, некоторые поверхностно активными веществами, а так же глицином; автолиза клеток при лимитированном по определенному субстрату росте или их лизис при заражении бактериофагами.

Выделение целевого продукта из культуральной жидкости или гомогената разрушенных клеток проводят путем его осаждения, экстрации или адсорбции.

Осаждение растворенных веществ возможно физическими (нагреванием, охлаждением, разбавление или концентрирование раствора) или химическими воздействиями, переводящими отделяемый продукт в малорастворимое состояние.

Экстракцию можно подразделить на твердо-жидкофазнеую, при которой из твердой фазы переходит в жидкую и жидко-жидкофазную перевод продукта из одной жидкой фазы в другую

К твердо-жидкофазной эктракции относится простое обливание твердого образца водой с целью извлечения из него растворимых веществ, например, солей металлов из руд, подвергнутых бактериальной обработке, или растворимых продуктов из массы субстрата при твердофазном культивировании.

Жидко-жидкофазная экстракция органическим растворителям часто применяются для извлечения из культуральной жидкости антибиотиков, витаминов, каратиноидов, липидов, некоторых гидрофобных белков.

Полностью избежать нагревание, губительно для многих ценных веществ позволяют методы холодовой экстракции (криоэкстракция). Криоэкстракция осуществляется растворителями, кипящими при низких температурах и находящимися при комнатной температуре в газообразном состоянии

Для экстракции неполярных органических соединений можно использовать жидкий пропан или бутан. При последующем осторожном нагревании до нуля градуса Цельсия кипящей растворитель улетучивается, и продукт остае6тся в чистом виде. Криоэкстракция может использоваться в комбинации с криоконсервацией клеток.

Адсорбция – экстракции, при которой экстрагирующим агентом является твердое тело. Оно заключается в связывании вещества поверхностью твердого т ела из жидкой или газовой фазы. Традиционно применяемыми адсорбентами являются древесный уголь.

Лиофилизация

Высушивание материала проводится в лиофильных установках при следующем режиме: замораживание содержимого ампул или флаконов до температуры в материалах не выше 55° С проводят в течение от 2 до 3 часов. Значение вакуума в период сублимации и досушивания колеблется в пределах от 4 до 7 Па. После чего включают обогрев полок и доводят постепенно температуру до 40°С. Время лиофилизации при минусовых температурах в материале колеблется в пределах от 12 до 16 часов при температуре выше 0° С от 10 до 14 часов. Время досушивания препарата до температуры в материале от 18° С до 25° С составляет от 4 до 6 часов, при температуре обогрева полок не выше 35.

После окончания высушивания ампулы и флаконы запаивают под вакуумом. Запаянные вакуумы и закрытые флаконы проверяют визуально на отсутствие трещин. Все ампулы с вакциной проверяются на вакуум. Остаточная влажность споровой массы в ампулах не должна превышать 2,5%.

Схема 1. Технология приготовления витамина А

Заключение

Витамины, группа незаменимых для организма человека и животных органических соединений, обладающих очень высокой биологической активностью, присутствующих в ничтожных количествах в продуктах питания, но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности. Современная научная информация свидетельствует об исключительно многообразном участии витаминов в процессе обеспечения жизнедеятельности человеческого организма. Одни из них являются обязательными компонентами ферментных систем и гормонов, регулирующих многочисленные этапы обмена веществ в организме, другие являются исходным материалом для синтеза тканевых гормонов. Витамины в большой степени обеспечивают нормальное функционирование нервной системы, мышц и других органов и многих физиологических систем. От уровня витаминной обеспеченности питания зависит уровень умственной и физической работоспособности, выносливости и устойчивости организма к влиянию неблагоприятных факторов внешней среды, включая инфекции и действия токсинов.

Маленьким детям витамины абсолютно необходимы: недостаточное их поступление может замедлить рост ребенка и его умственное развитие. У малышей, не получающих витамины в должных количествах, нарушается обмен веществ, снижается иммунитет. Именно поэтому производители детского питания обязательно обогащают свои продукты (молочные смеси, овощные и фруктовые соки, пюре, каши) всеми необходимыми витаминами

Список используемой литературы:

1. Л.П. НИКИТИНА, А.А. Савченко, Е.Н. Анисимова, А.Г. Борисов, А.Е. Кондаков. Витамины как основа Иммунометаболической терапии. — Красноярск.: КрасГМУ, 2011

2. Н.В. СОЛОВЬЕВА. КЛИНИЧЕСКАЯ ВИТАМИНОЛОГИЯ. — Чита, 2002. 

3. В. А. Девятнин. Витамины. — М.: Пищепромиздат, 1948

4. Викторов А. П., Войтенко А. Г. Препараты витамина А в фокусе безопасности // Провизор : журнал. — 2008. — № 09.

5. Асонов Н.Р. Практикум по микробиологии. М. Агропромиздат.1998.

6. Берек М.,Лиепиньш Р.М. Биотехнология.Агропромиздат. 1990

7. Ескендирова.С.З. Биотехнология микроорганизмов УМК Астана 2003

8. Кухар Е.В., Сураншиев Ж.А. УМК Биотехнология микроорганизмов. Астана 2008

9. Егоров Н.С.,Самуилов В.Д. Биотехнология.Высшая школа,1998

10. Тихонов И.В.,Воронин Е.С. Основы биотехнологических процессов. Москва,2000

11. http://bibliofond.ru/