ВИРОБНИЦТВО ВІТАМІНІВ

План

1.Загальна характеристика вітамінів.

2. Виробництво і застосування В2.

3. Виробництво В12.

4. Виробництво β-каротину.

1.Загальна характеристика вітамінів

Вітаміни є групою незамінних органічних сполук різної хімічної природи, необхідних кожному організму в незначних концентраціях так як вони виконують у ньому каталітичну і регуляторну функції.

Нестача того чи іншого вітаміну порушує обмін речовин і нормальні процеси життєдіяльності організму, приводячи до розвитку паталогічних процесів. Вітаміни не утворюються у гетеротрофів. Здатністю до синтезу вітамінів володіють автотрофи, в основному рослини.

Більшість мікроорганізмів теж утворюють вітаміни, тому синтез вітамінів за участю мікроорганізмів став основою для розробки технологій промислового виробництва цих біологічно активних сполук.

Завдяки вивченню фізіології і генетики мікроорганізмів – продуцентів вітамінів і вияснення шляхів біосинтезу кожного з них, утворена теоретична основа для одержання мікробіологічним шляхом практично всіх необхідних на даний час вітамінів.

Але за допомогою ензимів ефективніше виробляти досить складні за структурою вітаміни: В2, В12, β-каротин (провітамін А), і попередники вітаміну D. Інші вітаміни або виділяють із природних джерел, або синтезують хімічним шляхом. Вітаміни застосовують, як лікувальні препарати, для збалансування кормових і харчових раціонів і для інтенсифікації біотехнологічних процесів.

2. Одержання вітаміну в2 (рибофлавін).

До 30-х років минулого століття рибофлавін виділяли із природного матеріалу. У найбільшій концентрації він міститься у моркві і печінці тріски. Із однієї тонни моркви можна отримати лише 1г рибофлавіну, а із однієї тони печінки – 6 г. У 1935 році виявлений активний продуцент рибофлавіну – гриб Eremothecium ashbuii, який може при вирощуванні на 1т поживного середовища синтезувати 25 кг вітаміну В2. Надсинтезу рибофлавіну добиваються таким шляхом: на дикі штами діють мутагенами, які порушують механізм ретроінгібування синтезу вітаміну В2, флавіновими нуклеотидами, а також зміною склад культурального середовища. Відбір мутантів ведуть за стійкістю до аналога вітаміна В2 – розеофлавіну.

До складу середовища для росту продуцентів вітаміну В2 входять досить складні органічні речовини – соєве борошно, кукурудзяний екстракт, сахароза, карбонат кальцію, хлорид натрію, гідрофосфат калію, вітаміни, технічний жир. Гриби досить чутливі до зміни складу середовища і можуть інфікуватися. Перед подачею в ферментер, середовище стерилізують додаючи до нього антибіотики і антисептики. Готують посівний матеріал культури дріжджів і рідке поживне середовище в різних ємностях – ферментері, і посівному апараті.

Як посівний матеріал використовують спори. E. аshbuii, вирощені на пшоні (7-8 днів при 29-30°С). Процес ферментації грибів при 28-30°С триває 3 доби. Концентрація рибофлавіну в культуральній рідині може досягнути 1,4 мг/мл. Після закінчення процесу ферментації, культуральну рідину концентрують у вакуумі, висушують на розпилювальній сушилці (вологість 5-10%) і змішують з наповнювачем.

У 1983 році в ВНІІ генетики мікроорганізмів, одержано рекомбінантний штам продуцента Bacillus subtilis, із збільшеною дозою оперонів, які контролюють синтез рибофлавіну. Шляхом клонування генів рибофлавінового оперона, в одній із створених плазмід, був одержаний промисловий штам – продуцент вітаміну В2, який може синтезувати втроє більшу, в порівняні з E. аshbuii, кількість рибофлавіну всього за 40 годин ферментації.