Биологическая роль витаминов. Традиционные методы получения. Принцип микробиологического синтеза витаминов

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Витамины представляют собой группу незаменимых органических соединений различной химической природы, необходимых любому организму в ничтожных концентрациях и выполняющих в нем каталитические и регуляторные функции. Недостаток того или иного витамина нарушает обмен веществ и нормальные процессы жизнедеятельности организма, приводя к развитию патологических состояний.

Известно, что многие микроорганизмы способны к синтезу целого ряда витаминов. Благодаря изучению физиологии и генетики микроорганизмов — продуцентов витаминов и выяснению путей биосинтеза каждого из них создана теоретическая основа для получения микробиологическим способом практически всех известных в настоящее время витаминов. Однако наиболее востребованными оказались разработки технологий промышленного микробиологического производства лишь особо сложных по строению витаминов: В₂, В₁₂, β-каротина (провитамин А) и предшественников витамина D. Остальные витамины либо выделяют из природных источников, либо синтезируют химическим путем.

Витамины - объекты международной торговли. Так, витамин В₁₂российского производства экспортируют в Польшу, Германию, Чехию, Словакию и другие страны. Витамины используются в качестве лечебных препаратов, для создания сбалансированных пищевых и кормовых рационов и для интенсификации биотехнологических процессов.

Получение витамина B_12.

Витамин В 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, участвует в метаболизме незаменимых аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, 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. Механизмы регуляции биосинтеза витамина B₁₂ до настоящего времени полностью не расшифрованы. Известно, что при высоких концентрациях витамин полностью репрессирует синтез ключевых ферментов своего новообразования.

Продуцентами витамина В_]2 при его промышленном получении служат актиномицеты, метанообразующие и фотосинтезирующие бактерии, одноклеточные водоросли. В 70-х гг. XX в. интерес ученых привлекли пропионово-кислые бактерии, было выделено 14 видов этих бактерий, продуцирующих витамин В₁₂ (Л.И. Воробьевой дана физиолого-биохимическая характеристика этих бактерий).

Для получения высокоочищенных препаратов витамина В₁₂ пропионовокислые бактерии культивируют периодическим способом на средах, содержащих глюкозу, казеиновый гидролизат, витамины, неорганические соли, хлорид кобальта. 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 способствует наиболее высокому выходу 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 В,₂ 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.

Сотрудниками Института биохимии им. А.Н. Баха РАН разработана простая и дешевая технология получения витамина В₁₂ при культивировании комплекса термофильных микроорганизмов, производящих метановое брожение (целлюлозо-разлагающие, углеводсбра-живающие, аммонифицирующие, сульфит-восстанавливающие и метанообра-зующие бактерии). Этот процесс промышленного получения витамина B_i₂ -пример безотходной и экологически чистой технологии. Сырьем для ее реализации служат массовые отходы, а конечными продуктами - биогаз (65% метана, 30% диоксида углерода), используемый как топливо, и биомасса метановых бактерий - источник биологически активных соединений, активирующих, например, рост молочнокислых бактерий.

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 738; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!