Микроорганизмы содержат много витаминов, которые чаще всего входят в состав ферментов. Состав и количество витаминов в биомассе зависят от биологических свойств данной культуры микроорганизмов и условий культивирования. Некоторые витамины микроорганизмы синтезируют, другие напротив усваивают в готовом виде из окружающей среды. Культура, способная синтезировать какой-либо витамин, называется автотрофной по отношению к нему, если культура не способна синтезировать данный витамин, она является авто-гетеротрофной.
Витамины синтезируют в основном химическим путем или получают из естественных источников. Однако эргостерин, рибофлавин (В2), витамин В12 и аскорбиновую кислоту (микроорганизмы используются как селективные окислители сорбита в сорбозу при производстве витамина С) получают микробиологическим путем. Для синтеза витаминов В1, В2, В6, В12 и аскорбиновой кислоты также используют кефирные грибки, а бифидобактерии – группы В, РР (никотиновая кислота) и Н, однако пока эти микроорганизмы не используются как продуценты витаминов в промышленных масштабах.
Изменяя условия среды, содержание отдельных витаминов можно увеличить. Так, количество рибофлавина зависит от интенсивности аэрации и содержания железа в среде. Количество витаминов в клетках, а также их выделение из последних можно изменить при помощи микроэлементов. Существует производство рибофлавина на основе использования дрожжеподобных грибов Eremothecium ashbyii и Ashbia gossypii. Рибофлавин продуцируется также видами Clostridium и Ascomycetes. Микроводоросль Dunalieiia viridis культивируется с целью получения β-каротина.
Микроорганизмы являются источником получения липидов специального назначения с заранее определенными свойствами. Микробные жиры заменяют растительные (а в ряде случаев и превосходят)и могут использоваться в разных отраслях промышленности, с.-х., медицине.
Получение пищевых ароматизаторов микробиологическим путем может быть более выгодным и продуктивным, чем их химический синтез или другие традиционные способы. Так, в США был разработан экологически безопасный биокаталитический способ синтеза ванилина из глюкозы с
использованием генетически модифицированного штамма E. coli и грибного фермента дегидрогеназы. Аромат ванилина при биотехнологическом его получении оказался в несколько раз интенсивнее обычного.
Весьма перспективно использование грибных культур в качестве продуцентов сырных, грибных, рыбных ароматизаторов. Освоены биотехнологические способы получения веществ, имитирующих ароматы земляники, малины, банана, кокоса, яблока, персика, миндаля.
Микроорганизмы являются важным источником получения полимерных материалов на основе полисахаридов. Ценным микробным полисахаридом является декстран, образуемый бактериями рода Leucomonstoс. Декстран служит основой получения медицинских препаратов (кровезаменителей) и препаратов для биохимических исследований — сефадексов и др. молекулярных сит. Нуклеозиды, нуклеотиды и их производные также можно получать с помощью микроорганизмов.
Большинство пищевых красителей синтезируют химическим путем, но некоторые натуральные пигменты микроорганизмов могут быть с успехом использованы в качестве красителей для пищевых продуктов. Так, из гриба Monascus получен натуральный красный пищевой краситель. Из бактерий с Канарских островов получен розовый краситель для мороженого, крема, мыла. Такие красители безвредны и придают стойкий цвет продуктам, что позволяет предположить, что в будущем микробиологическому производству красителей будет уделяться больше внимания, чем в настоящее время.
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-20; Нарушение авторского права страницы
источник
Витамины — группа низкомолекулярных органических веществ, которые в очень низких концентрациях оказывают сильное и разнообразное биологическое действие [14].
К витаминам относятся витамины группы В (водорастворимые) и витамины А, D, Е, К (жирорастворимые).
Витамин В1 (тиаминхлорид) содержит бициклическую систему из пиримидинового и тиазольного колец. Достаточно устойчив в кислой среде, но быстро инактивируется при нагревании в нейтральных и щелочных растворах. В виде кофермента тиаминпирофосфата (кокарбоксилазы) витамин В1 участвует в окислительном декарбоксилировании б-кетокислот и в транскетолазной реакции. Витамин В1 могут синтезировать многие микроорганизмы, но некоторые из них не способны осуществлять такой процесс и нуждаются в добавлении витамина в питательные среды (Leuconostoc species, Candida species и др.) [1, 17, 18].
Витамин В2 (рибофлавин) относится к светочувствительным соединениям. При облучении его ультрафиолетом в нейтральном или кислом растворе отщепляется остаток рибита и образуется 6,7-диметилаллоксазин (люмихром), а в щелочной среде — 6,7,9-триметилизоаллоксазин (люмифлавин). Рибофлавин (витамин В2) функционирует в коэнзимных формах, представляющих собой его фосфорные эфиры: флавиномононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД).
Продуцентами рибофлавина являются дрожжи, мицелиальные грибы и бактерии. Большинство микроорганизмов образует свободный рибофлавин и две его коферментные формы — ФМН и ФАД. Из многих бактерий и плесневых грибов выделены аналоги рибофлавина и их коферментные формы. Основной формой флавинов, выделяемых микроорганизмами в среду, является рибофлавин. Среди прокариот флавиногенной группой считают микобактерии и ацетонобутиловые бактерии. Из актиномицетов значительные количества рибофлавина синтезируют Nocardia eritripolis. Среди плесневых грибов активные продуценты рибофлавина — грибы рода Aspergillus и вид A. niger. Активные продуценты витамина В2 Eremothecium ashbyii, Ashbyii gossypii, образующие игольчатые аскоспоры, дрожжеподобные грибы, входящие в класс Ascomycetes, порядок Endomycetales, семейства Spermophtoraceae. Некоторые мутантные дрожжи, отдельные бактерии (например, Lactobacterium species) нуждается в добавлении витамина В2 извне [14, 17, 18].
Витамин В5 (пантотеновая кислота, пантоил-в-аланин) образуется большинством микроорганизмов. Пантотеновая кислота входит в состав коферментов А и ацилпереносящего белка (АПБ), производные которых участвуют более чем в 70 ферментативных реакциях. АПБ участвует в биосинтезе жирных кислот.
Холин (гидроксид в-оксиэтилтриметиламмония) — сильное основание, полностью диссоциирующее в воде на ионы холина и гидроксила. Холин может выступать субстратом для некоторых флавиновых ферментов в митохондриях у отдельных эукариотических организмов. Холин входит в состав соответствующих фосфатидов и обнаруживается в мембранах многих микроорганизмов [1, 17].
Витамин В6 (пиридоксин) является предшественником пиридоксальфосфата — кофермента всех трансаминаз, который выступает переносчиком аминогрупп. Группа витамина В6 включает три родственных соединения: пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин, которые в биологических системах легко превращаются друг в друга. Активной формой витамина В6 является пиридоксальфосфат и его аминоформа — пиридоксаминфосфат. Витамин В6 образуется большинством микроорганизмов.
Витамин Н (биотин) — производное имидазола; в виде простетической группы входит в состав ряда ферментов, катализирующих реакции включения СО2 в органические соединения (ацетил-СоА-карбоксилазы, метилмалонил-транскарбоксилазы, пируваткарбоксилазы и др.). Биотин образуется многими микроорганизмами, включая некоторых представителей нормальной микрофлоры кишечника человека [1, 14, 18].
Витамин В8 (инозитол) — производное циклогексана. Он может находится в виде семи оптически неактивных и двух оптически активных форм. У кислотоустойчивых бактерий обнаружена оптическая его форма — мио-инозитол, который является составной частью липидов. Инозитол входит в состав фосфолипидов, локализующихся в мембранах микроорганизмов, и в форме инозитолгексафосфата (фитиновой кислоты) связывает двухвалентные катионы.
Витамин В9 (фолиевая кислота, фолацин) — олигопептид с молекулярной массой более 350 Да. Синтезируется одними микроорганизмами и необходим извне для других, например для Streptococcus faecalis. Фолиевая кислота участвует в переносе одноуглеродных фрагментов при метаболизме аминокислот, а также в образовании пуринов и тимина [1, 17].
Витамин С (аскорбиновая кислота) проявляет окислительно-восстановительные свойства. Уксуснокислые бактерии трансформируют многоатомный спирт сорбитол в сорбозу, являющуюся исходным продуктом при синтезе L-аскорбиновой кислоты. Участие витамина С в окислительно-восстановительных реакциях у микроорганизмов остается проблематичным.
Витамин В3 (никотиновая кислота, витамин РР, ниацин) является производным пиридина и синтезируется подавляющим большинством микроорганизмов. В виде нуклеотидов НАД+ и НАДФ+ выступает коферментом во многих оксилительно-восстановительных реакциях, катализируемых оксидоредуктазами. Это во многом зависит от способности пиридинового кольца находиться во множественных резонансных формах, обеспечивающих относительную стабильность.
Парааминобензойная кислота (ПАБК) — предшественник фолиевой кислота. Относится к разряду водорастворимых витаминов группы В. ПАБК — антагонист сульфаниламидов (антиметаболит) и поэтому снимает их губительное действие в силу структурного сходства молекул [1, 17, 18].
Витамин В12 (кобаламин) обычно выделяют из культуральной жидкости в виде цианкобаламина, способного восстанавливаться в кобаламин. Среди неполимерных соединений витамин В12 имеет самое сложное строение. Это б(5,6-диметилбензимидазол)-кобамидцианид. Сложная корриновая циклическая система витамина В12, с которой координационно связан атом кобальта, по химическому строению сходна с порфириновой циклической системой гемма и гемопротеинов.
Витамин В12 и родственные корриноидные соединения находят в клетках микроорганизмов. Активно продуцируют витамин В12 представители рода Propionibacterium. Природные штаммы пропионовокислых бактерий образуют 1,0-8,5 мг/л корриноидов, но получен мутант P. shermanii М-82, с помощью которого получают до 58 мг/л витамина. Eubacterium limosum способны к высокому накоплению В12 в клетках. Истинный витамин В12 в значительных количествах синтезирует Nocardia rugosa. Активные продуценты обнаружены также среди представителей рода Micromonospora. Высокой кобаламинсинтезирующей активностью обладают метаногенные бактерии, например Methanosarcina barkeri, M. vacuolata и отдельные штаммы галофильного вида Methanococcus halophilus. Корриноиды синтезируют строго анаэробные бактерии из рода клостридий. Как кофермент витамин В12 необходим при образовании метана различными анаэробными бактериями, участвует в реакциях трансметилирования [14].
Витамин В13 (оротовая кислота) — производное пиридина. Синтезируется в клетках различных дрожжей. Оротовая кислота стимулирует рост некоторых бактерий и других микроорганизмов.
Витамин В15 (пангамовая кислота, D-глюконодиметилацетат) — эфир D-глюконовой кислоты и полностью алкилированной аминоуксусной кислоты. Обнаруден в клетках многих эукариот и, в частности, пивных дрожжей. Пангамовая кислота содержит лабильные метильные группы и может принимать участие в реакциях метилирования и трансметилирования.
Витамин N (липоевая кислота) образуется многими прокариотическими и эукариотическими микроорганизмами. Как кофермент липоевая кислота ковалентно связывается амидной связью с группой лизина и составе апофермента. Учавствует в оксилительном декарбоксилировании б-кетокислот [1, 18].
Витамин А и D жирорастворимые, построены из блоков изопреноидного типа. Они образуются в клетках некоторых микроорганизмов в форме провитаминов, например у пигментных коринебактерий и дрожжей. В мембранах клеток облигатных галлофилов Halobacterium sp. изопреноиды защищают клетки от фотохимического повреждения.
Эргостерин — исходный продукт производства жирорастворимого витамина D2. В группу витаминов D объединяют родственные соединения, важнейшими из которых являются витамины D2 и D3. Витамин D2 (эргокальциферрол) образуется при ультрафиолетовом облучении эргостерина, витамин D3 (холекальциферрол) образуется из 7-дегидрохолестерина.
Источником эргостерина являются дрожжи и плесневые грибы. Эргостерин — основной стерин дрожжей, на который приходится 60-90% от других стеринов: содержание эргостерина составляет 0,2-0,5%, но в некоторых случаях достигает 10% от сухой биомассы дрожжей. Бактерии, как правило, синтезируют низкое количество стеринов. Обычно содержание стеринов в их клетках составляет 0,001-0,1 мг/г сухой биомассы. Стерины обнаружены у Lactobacillus arabinosus, L. pentosus, Escherichia coli, Azotobacter chroococcum, Micromonospora sp., Streptomyces griseus, Sphaerotillis natans, Rhodospirillum rubrum [14].
Витамины Е и К не типичны для микроорганизмов.
Первыми факторами роста, потребность в которых была обнаружена у микроорганизмов, были витамины группы В. Почти все витамины этой группы играют роль коферментов или входят в состав коферментов.
Известно около 15 витаминов, по которым микроорганизмы могут быть ауксотрофными. По потребности в витаминах отдельные ауксотрофы заметно отличаются друг от друга. К числу более требовательных микроорганизмов относятся простейшие и молочнокислые бактерии, которые нуждаются в 5-6 витаминах для своего роста; чаще всего проявляется потребность в биотине и тиамине. Среди водорослей и динофлагеллят очень распространена потребность в витамине В12. Концентрации витаминов, необходимые для максимального роста микроорганизмов, различны, но в общем довольно низки и составляют обычно 1-50 ммкг витамина на 1 мл. Рибофлавин часто требуется в сравнительно больших количествах, в то время как на другом конце шкалы находится биотин, необходимое содержание которого в среде обычно чрезвычайно мало (около 0,2 ммкг/мл).
Ауксотрофные организмы чаще всего нуждаются в тиамине, биотине, никотиновой кислоте, рибофлавине, пиридоксале, пантотеновой кислоте, липоевой кислоте, тетрагидрофолиевой кислоте, п-аминобензойной кислоте. Кроме того, имеется еще три группы витаминов, необходимых для роста некоторых микроорганизмов. Сюда относятся кобамиды (витамины группы В12), которые принадлежат к числу незаменимых для роста некоторых молочнокислых бактерий и простейших, и железопорфирины (гемы, феррихром и другие родственные соединения), необходимые для поддержания роста микроорганизмов рода Haemophilus, а также штаммов гриба Pilobolus. Как было обнаружено, некоторые микобактерии нуждаются также в хинонах, таких, например, как убихинон (кофермент Q8) и витамин К [8].
источник
Микробиологические процессы играют значительную роль при получении индивидуальных веществ разного назначения (табл. 17.4). С помощью микроорганизмов получают как простые органические и неорганические вещества, так и соединения со сложной структурой, химический синтез которых невозможен или крайне неэффективен и дорог. В качестве продуцентов используются как микроорганизмы, выделенные из естественных мест, так и мутанты и искусственно «сконструированные» штаммы.
Некоторые индивидуальные соединения, получаемые с помощью микроорганизмов
Saccharomyc.es cerevisiae Kluyveromyces fragilis Zymomonas mobilis Thermoanaerobacter sp. Гомоацетогены
Ацетон, бутанол, изопропанол
Бактерии родов Enterohacter, Serratia
Метаногенные сообщества микроорганизмов
Бактерии рода Gluconobacter
Бактерии родов Klebsiella, Acetobacter, Leuconostoc
Azotobacter sp., Alcaligenes eutrophus
Грибы родов Aspergillus, Mucor, Trichoderma, бактерии рода Bacillus
Гиббереллины (стимуляторы роста растений)
Представители родов Penicillium, Streptomyces, Bacillus
Аминокислоты (глутамат, лизин)
Представители родов Rhizopus, Arthrobacter, Mycobacterium
Грибы родов Ashbya, Eremothecium, Blakeslea, Sacchammyces, бактерии родов Pseudomonas, Propionibacterium
Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Bacillus
subtilis, Pseudomonas putida, Pichia pinus и другие
Наряду с химическим синтезом органических кислот и спиртов из нефти на современном этапе разрабатываются и производственные процессы получения этих соединений биотехнологическим путем. Спирты (в основном, этанол) — это традиционные соединения, которые легко получить с помощью микроорганизмов. Производство спирта может быть основано на использовании пищевых субстратов и отходов пищевых производств, а также технического сырья, которое подвергают гидролизу, в том числе неферментативному, с образованием сахаров. Например, можно получать спирт на древесных опилках, подвергнутых щелочному гидролизу. Новым направлением в биотехнологии спиртов является применение в качестве продуцентов термофильных анаэробных бактерий, обладающих собственными мощными гидролазами. В этом случае достигается значительное ускорение процесса, так как исключается стадия предварительного гидролиза сырья, а повышенная температура культивирования увеличивает скорость реакций. Повышение активности и стабильности процесса получения спирта из растительной массы может быть достигнуто также при использовании устойчивых микробных ассоциаций. Высокий выход конечного продукта возможен при многократном применении иммобилизованных клеток микроорганизмов.
Для получения некоторых органических кислот используют плесневые грибы, осуществляющие неполные окисления, а ряд аминокислот образуют коринебактерии. L-формы аминокислот можно синтезировать исключительно микробиологическим путем.
Преобразование сельскохозяйственных отходов в биогаз (метан в смеси с углекислым газом) осуществляется под действием естественно сложившихся метаногенных микробных сообществ в анаэробных условиях. Такие микробные сообщества основаны на тесных взаимодействиях микроорганизмов разных систематических и физиологических групп. Процесс начинается с гидролиза биополимеров растительного и животного сырья и отходов внеклеточными ферментами клостридий. Далее продукты гидролиза подвергаются брожениям разных типов под действием энтеробактерий, клостридий, МКБ и других бродильщиков с образованием смеси летучих жирных кислот, спиртов и газов. Потом продукты брожения используются бактериями-синтрофами, продуцирующими субстраты метаногенеза (Н2, С02 и ацетат). Завершающая стадия процесса заключается в образовании биогаза метаногенными археями. Переработку отходов сельского хозяйства в биогаз проводят в специальных резервуарах (метантенках) при 54—56°С. Загружаемое сырье содержит некоторое количество кислорода, но он быстро используется естественной аэробной и факультативно анаэробной микробиотой сельскохозяйственных отходов. Повышение температуры процесса не только увеличивает скорость переработки, но и способствует обеззараживанию перерабатываемых отходов. Микробиологическая переработка растительного и животного сырья является наиболее эффективным способом уничтожения сельскохозяйственных отходов, сопровождающееся получением полезных продуктов.
Молекулярный водород выделяется при некоторых видах брожения и при азотфиксации. В качестве продуцентов водорода в настоящее время изучают фототрофные микроорганизмы, способные расти при освещении на очень простых средах (например, пурпурные бактерии). Повышение выхода газа может быть достигнуто путем иммобилизации клеток на пористом стекле или внутри гранул различных гелей.
Убеждение в конечности запасов полезных ископаемых и необходимости перехода на возобновляемые источники энергии диктует необходимость разработки производственных биотехнологических процессов получения биотоплив (спиртов, органических кислот и газов) наряду с уже имеющимися химическими путями синтеза топлива из нефти. Спирты (в частности, этанол) давно известны как традиционные энергосоединения и легко могут быть получены с помощью микроорганизмов разных групп, использующих различные виды сырья. Применение микробных сообществ способствует повышению активности и стабильности процесса получения биотоплива из растительной массы и других сельскохозяйственных отходов. Как перспективное возобновляемое биотопливо в настоящее время рассматривают молекулярный водород. Метан в смеси с углекислым газом (биогаз) может быть получен при микробиологической переработке растительного и животного сырья в сельском хозяйстве или при уничтожении промышленных и бытовых отходов. Такая конверсия является не только наиболее эффективным способом преобразования отходов, но и сопровождается получением полезных энергопродуктов. Использование микроорганизмов для получения биогаза позволяет комплексно решать проблемы малой энергетики, получения новых возобновляемых энергоресурсов и перехода к безотходным технологиям.
Значительное место микробиологические процессы занимают в фармацевтической промышленности, в первую очередь при производстве витаминов, антибиотиков, ферментов и стероидных гормонов. Сложный по химической структуре витамин В12 синтезируют для медицинских целей бактерии родов Pseudomonas и Propionibactenum. Кормовой препарат витамина В12 получают при экстракции осадков мегантенков. Витамин В2 (рибофлавин) в больших количествах образуют фитопатогенные грибы, выделяя его избыток в среду.
Основными продуцентами при производстве антибиотиков служат плесневые грибы рода Penicillium и бактерии родов Streptomyces и Bacillus. Синтез антибиотиков у микроорганизмов происходит после окончания активного роста культуры, причем на состав продукта сильно влияют компоненты среды и условия культивирования. Получение продуцента антибиотика включает не только его выделение из природной среды, но и часто генетическое преобразование. Отбор мутантов с нарушенной регуляцией вторичного метаболизма и применение генно-инженерных методов позволяют в тысячи раз увеличить выход конечного продукта. Для повышения антибиотической активности иногда проводят химическую модификацию полученного продукта. Использование таких полусинтетических антибиотиков — один из путей преодоления множественной лекарственной устойчивости болезнетворных микроорганизмов.
Стероидные гормоны являются регуляторами метаболизма животных и человека, их широко используют в медицине. Выделение из животного сырья не может обеспечить потребности в этих препаратах, так как в животном организме стероидов синтезируется крайне мало. Химический синтез стероидов из растительного сырья (растительных стеринов) оказался очень дорогим и неэффективным, поскольку требовал проведения тонкой трансформации, затрагивающей только один-два определенных атома стероидного ядра (рис. 17.3). В то же время некоторые микроорганизмы способны специфически отщеплять или присоединять атомы и группы в нужном положении, тем самым превращая низкоактивные стероиды растительного происхождения в гормональные препараты.
Рис. 173. Реакции микробной трансформации стероидного ядра
Так, актиномицеты, микобактерии и коринебактерии применяют для получения преднизолона, а некоторые грибы — для образования кортизона и гидрокортизона. Такие модификации микроорганизмы осуществляют после прекращения роста. Растительные стероиды, нерастворимые в воде, добавляют в культуру в виде тонкодисперсной суспензии, а трансформированные продукты выделяются микроорганизмами в среду. Таким образом, при производстве стероидных гормонов микробиологический процесс используют как одну из стадий синтеза препарата. Перспективны генно- инженерные технологии получения некоторых таких препаратов, когда гены, кодирующие синтез гормонов человека, вводят в геном кишечной палочки или пекарских дрожжей.
Микробные ферменты нашли применение не только в медицине, но и в других отраслях человеческой деятельности. Так, ферменты диастаза, амилаза, протеаза, липаза, целлюлаза, образуемые плесневыми грибами родов Aspergillus, Trichoderma, Rhizopus, способствуют пищеварению, стреп- токиназа бактерий рода Streptococcus и коллагеназа представителей рода Clostridium применяются при заживлении ран. Протеазы грибов, сгрспто- мицегов и бацилл добавляют к стиральным порошкам для удаления белковых загрязнений, в пищевой промышленности используют для осветления фруктовых соков пектиназы бактерий рода Египта, для производства сладостей — диастазу аспергилла и инвертазу пекарских дрожжей.
Ряд таких соединений (органические кислоты, аминокислоты, витамины, ферменты) может быть использован в качестве кормовых добавок, улучшающих структуру и усвоение кормов. С помощью микроорганизмов получают ряд веществ для диагностики и лечения заболеваний (вакцины, сыворотки, антитела, интерферон и т.д.). Для получения вакцин, сывороток и препаратов для животноводства и сельского хозяйства используют как живые ослабленные или видоизмененные возбудители, так и убитые клетки, либо их отдельные части (антигены), которые вводят во время прививки в здоровый организм, чтобы с профилактической целью научить его вырабатывать антитела. Вакцина — это собственно возбудитель (антиген), а сыворотка — это полученные на антиген готовые антитела, вводимые уже заболевшему человеку или животному для быстрого ответа на инфекцию.
Сравнительно новым направлением в медицине и ветеринарии является использование так называемых пробиотиков, т.е. культур микроорганизмов,
«дружественных» высшим животным и человеку. Такие препараты, чаще всего содержащие молочнокислые бактерии, применяют для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний разной этиологии. Исследования показывают, что молочнокислые микроорганизмы ингибируют развитие нежелательных бактерий в желудочно-кишечном тракте путем образования молочной кислоты и выработки ряда антибактериальных веществ (низин, бактериоцины), а также препятствуя колонизации эпителия кишечника гнилостными и патогенными микроорганизмами. Молочнокислые бактерии и другие пробиотические виды (родов Bacillus, Escherichia и др.) помогают поддерживать правильные пути переваривания пищи и способствуют нейтрализации токсических веществ, образуемых некоторыми представителями микробиоты кишечника. Эти свойства наиболее выражены у представителей родов Lactobacillus (L. acidophilus, L. bulgancus), Lactococcus (L. lactis), Bifidobacterium (В. bifidum). Штаммы микроорганизмов, используемые для биопрепаратов, должны обладать не только высокой и стабильной активностью образования молочной кислоты и антибактериальных метаболитов, но и значительной жизнеспособностью.
Гиббереллины, полученные микробиологическим путем, успешно применяют в сельском хозяйстве для стимуляции роста растений, особенно винограда. Исследования последнего времени показывают перспективность изучения ризосферных микроорганизмов как продуцентов ряда фитогормонов. Препараты для защиты сельскохозяйственных растений создают на основе микроорганизмов-антагонистов фитопатогенных грибов (обычно бактерий родов Pseudomonas и Azotobacter и грибов рода Trichodeimd), которые либо вносят в почву, либо обрабатывают ими семена и корни высаживаемых растений. Хорошие результаты показывают препараты на основе псевдомонад, азотобактеров и триходермы. К сожалению, в лабораторных условиях и в природной обстановке активность таких препаратов существенно различается, так как, попадая в почву, вносимые микроорганизмы не всегда способны выдержать конкуренцию с естественной микробиотой почвы. В настоящее время бурно развивается направление по борьбе с вредителями сельского хозяйства биологическими методами. Микробиологическая часть этих методов включает применение бактерий и грибов, вырабатывающих энтомопатогенные субстанции. Например, белковые кристаллы некоторых бацилл (Bacillus thuringiensis) вызывают паралич у личинок перепончатокрылых при попадании в их кишечник. Энтомопатогенный препарат представляет собой высушенные клетки бацилл, которые культивируют до начала споруляции, когда образуются белковые кристаллы токсина. Перед применением порошок разводят в воде и распыляют на листья растений. Для защиты растений также используют культуры возбудителей инфекционных болезней насекомых и грызунов, вызывающих эпизоотии среди этих вредителей, но не патогенных для других животных.
Биопрепараты комплексного действия на основе микроорганизмов рассматриваются как заменитель химических препаратов (минеральных удобрений, пестицидов и т.д.) в традиционном земледелии. Во многих странах используют препараты клубеньковых бактерий для предпосевной обработки семян бобовых растений. Наиболее эффективен этот прием в случае посева культур бобовых на вновь осваиваемых площадях, так как позволяет обеспечить тесный контакт потенциальных симбионтов. Это обеспечивает быстрое образование клубеньков и активную симбиотическую азотфиксацию. Обработка семян препаратами для посева давно возделываемых бобовых культур на прежних площадях также дает прибавку к урожаю за счет обеспечения контакта растения с высокоактивными видоспецифичными штаммами клубеньковых бактерий. Применение таких биопрепаратов позволяет не только снизить дозы минеральных азотных удобрений, но и повышает содержание белка и витаминов в зерне бобовых. Препараты на основе клубеньковых бактерий имеют разные названия (нитрагин, нитразон, ризоторфин и др.), но при их приготовлении используют стерильные или нестерильные носители (почва, торф), содержащие необходимые питательные вещества. В них вносят суспензию клубеньковых бактерий, иногда выдерживают препарат в термостате для подращивания культуры, а затем фасуют в тару различного объема. Перед посевом препарат разводят водой и обрабатывают им семена.
Использование в качестве биопрепаратов связанных с корнями культур микроорганизмов обусловлено не только их способностью к ассоциативной азотфиксации, но и выработкой биологически активных по отношению к растениям веществ (стимуляторов роста, витаминов, антибиотических соединений, активных против фитопатогенных микроорганизмов). Для приготовления препаратов используют чистые или смешанные культуры представителей родов Azotobacter, Azospirillum, Agrobacterium, Arthrobacter, Enterobacter, Bacillus, Pseudomonas и др. Водной суспензией препарата обрабатывают поверхность семян либо корневую систему растений. Как правило, положительные результаты применение препаратов дает на хорошо окультуренных, богатых органикой почвах (в теплицах, оранжереях). В настоящее время предлагается широкий спектр препаратов под разными названиями и на основе разных микроорганизмов (азотобактерин, азори- зин, агрофил, мизорин, ризоагрин, псевдобактерин и т.д.).
Цианобактериальные препараты применяют в ряде стран на обводненных и затопляемых почвах, например, при выращивании риса. Массу цианобактерий получают в специальных бассейнах, внося туда маточную культуру (обычно это представители родов АпаЬаепа и Nostoc). В некоторых странах Азии в качестве «зеленого удобрения» используют водный папоротник азолла, несущий на листьях симбиотического диазотрофа АпаЬаепа azollae. Размножают растение в небольших водоемах, а потом запахивают в почву рисовников либо переносят на поверхность воды рисовых полей. Отмирающая масса папоротника разлагается, и соединения азота становятся доступными растениям риса.
Ряд биопрепаратов применяют для активизации микробиологических процессов в почвах. Это, например, фосфобактерин на основе спор Bacillus megaterium для повышения доступности фосфора для растений; бактогу- мин, содержащий смешанную культуру микроорганизмов разных физиологических групп, для изготовления биологически активных грунтов; комплексные биопрепараты почвенных бактерий для применения под овощные и плодовые культуры, в основном, в защищенном грунте и т.д.
Многие микробные полисахариды находят применение в промышленности, медицине и научных исследованиях в качестве загустителей, смазочных материалов, гелей для иммобилизации, молекулярных сит и сорбентов. Природные термопластики (поли-р-гидроксимасляная кислота) рассматриваются как добавки в полимерные упаковочные материалы, способствующие более быстрому микробному разложению таких отходов. С помощью микроорганизмов получают также вещества для научных исследований (НАДН, НАДФН, цитохромы, убихиноны, пигменты и т.д.).
источник
Микробы — производители витаминов
Мы уже знаем, что витамины — важные компоненты ферментов, без которых последние не могли бы выполнять свои биохимические функции. Поэтому каждая клетка, каждый организм нуждаются в витаминах. Нуждаемся в них и мы. Отсутствие в пище хотя бы одного из витаминов приводит к нежелательным расстройствам организма, как это видно из таблицы 13.
Всем известно, что витамины находятся в различных пищевых продуктах, но мало кто знает, что некоторые витамины (С, D, группы В) получают в настоящее время заводским путем с помощью микробов.
Витамин В 2 (рибофлавин) получают из продуктов жизнедеятельности дрожжей. Кроме них, для этой цели используются также грибы Eremothecium ashbyii и Ashbya gossypii, паразиты хлопчатника и других растений. За свою «вредительскую» деятельность они расплачиваются с нами, производя столь необходимый нам рибофлавин.
В 1 л жидкой культуральной среды, в которой выращиваются эти микроскопические грибы, содержится около 1 г рибофлавина, столько же, сколько в 500 л коровьего молока. Теперь эти микробы — продуценты витамина В 2 выращиваются в огромных 100 000-литровых емкостях, откуда через каждые 4–5 дней выделяют по 100 кг витамина. Достаточно сказать, что такое количество рибофлавина содержится в 50 миллионах литров молока.
Накопление новых данных о витаминах сопровождалось и расширением наших сведений об их влиянии на микроорганизмы. Во многих случаях микробы оказали помощь в выделении витаминов и в их химическом изучении. Приведем пример из недавнего прошлого, показывающий, каким образом микробы способствовали решению загадки, связанной со злокачественнным малокровием.
Злокачественное малокровие — болезнь, выражающаяся в пониженной выработке организмом красных кровяных телец (эритроцитов). Уже давно при лечении этой болезни применяли препараты, выделяемые из печени и содержащие химически неизвестное в те времена вещество. В 1948 году было обнаружено, что это вещество влияет на рост молочнокислых бактерий Lactobacillus lactis. Их размножение зависело от присутствия в питательной среде какого-то стимулирующего вещества. Констатация этого факта была первым шагом к тому, чтобы при помощи бактерий выделить из печени это вещество в чистом виде. Теперь-то мы знаем, что этим стимулятором является витамин В 12.
Сведения о новом витамине постепенно пополнялись. Оказалось, что его продуцентами являются многие бактерии и актиномицеты; некоторые из них (как, например, упомянутые молочнокислые бактерии) должны получать его для своего роста и развития в уже готовом виде. Микробы, обитающие в одном из отделов желудка жвачных (в рубце), как нам уже известно, сами вырабатывают витамин В 12.
Дальнейшие исследования показали, что некоторые актиномицеты — продуценты антибиотиков — образуют значительные количества этого витамина. В настоящее время в промышленном масштабе витамин В 12 вырабатывается в основном при помощи этих микроорганизмов. Для его получения используют также микроорганизмы, живущие в осадках сточных вод.
Ученым удалось установить химический состав нового витамина. Строение его молекулы имеет много общего со структурой красящего вещества крови (гемоглобина) и хлорофилла. В состав молекул этих веществ входят атомы металлов: в молекуле гемоглобина содержится атом железа, в молекуле хлорофилла — атом магния, а в молекуле витамина В 12 — атом кобальта (этот витамин иногда называют цианокобал амином).
Витамин В 12 используется для приготовления чистого медицинского препарата, а в неочищенном виде его вместе с некоторыми антибиотиками добавляют к кормам домашних животных.
Микробы, вырабатывающие витамин В 12, однако, не столь усердны, как продуценты рибофлавина. Но химикам стоит поработать над усовершенствованием метода выделения витамина В 12 даже в том случае, если на миллион частей культуральной среды будет получено лишь пять частей витамина. Ведь важность витамина огромна: суточной его дозы (1 миллионная часть грамма) вполне хватает для обновления крови при некоторых видах малокровия, вызванных недостатком этого витамина или неспособностью организма получать его из пищи.
В последние годы началось промышленное производство еще одного витамина — биотина. Вырабатывают это вещество дрожжи из рода Sporobolo-myces. Биотин используется в медицине, а в неочищенном виде добавляется в корма.
Дрожжи Saccharomyces carlspergensis используются в биологическом производстве эргостерина, из которого при помощи ультрафиолетовых лучей получают витамин D. Эргостерин, как мы помним, был выделен еще в прошлом веке из зерен злаков, пораженных спорыньей. В 1927 году было установлено, что эргостерин под действием ультрафиолетовых лучей преобразуется в витамин D и приобретает свойства, очень важные для лечения рахита.
Образование подобных веществ характерно и для бактерий. Так, уксуснокислые бактерии применяются при производстве витамина С. Основным сырьем для его получения служит глюкоза, которая химическим путем превращается в соединение, называемое сорбитом. Затем сорбит при помощи уксуснокислых бактерий превращается в сорбозу, а из нее уже химическим путем получают витамин G.
источник
Биологическая роль витаминов определяется их каталитическим, некоферментным и антимутагенным действием. Многие витамины (практически все витамины группы В) входят в состав коферментов различных ферментов, например, витамин В2 – в состав коферментов ФАД, ФМН, витамин В5 – в состав НАД и НАДФ, витамин В3 – в состав КоА и т. д.
Некоферментные функции витаминов заключаются в участии их в регуляции синтеза нуклеиновых кислот, белков, в формировании структуры клеточных мембран. Важное значение имеет антимутагенное действие витаминов С, Е (α-токоферола) и β-каротина (провитамина А). Эти витамины могут нивелировать как спонтанные мутации, так и мутации, индуцированные ионизирующими излучениями и канцерогенами.
В природе источником витаминов являются главным образом растения и микроорганизмы. Животные получают витамины с пищей, а также в результате жизнедеятельности микроорганизмов кишечника. Организм человека многих витаминов не синтезирует.
Мировой рынок витаминов составляет более 70 тыс. т в год. Около 50% от общего объема производства составляет витамин С. Ведущее место в производстве витаминов занимает швейцарский концерн «Hoffman La Roche», на долю которого приходится 50–70% от общего объема производства витаминов.
Большая часть витаминов производится химическим синтезом. Микробиологическим путем получают витамины В2, В12, D2, С (стадия биотрансформации D-сорбита в L-сорбозу), β-каротин.
12.1. Технология кормового препарата витамина В12
Витамин В12 имеет самое сложное строение среди неполимерных соединений. Молекула витамина включает корриновое кольцо из четырех пятичленных азотсодержащих гетероциклов, связанных с атомом кобальта четырьмя координационными связями. Все разнообразие аналогов витамина В12 обусловлено природой верхнего и нижнего лигандов атома кобальта. В истинном витамине В12 (цианкобаламине) верхним лигандом является цианогруппа. Ее место могут занимать другие заместители: группа -ОН – оксикобаламин, -СН3 – метилкобаламин, 5-дезоксиаденозил – аденозилкобаламин и др. При этом образуются производные витамина, обладающие биологической активностью для животных и человека.
Нижним лигандом атома кобальта в молекуле витамина В12 является специфическое азотистое основание – 5,6-диметилбензимидазол (5,6-ДМБ), которое в природе встречается только в этом соединении. Непосредственным предшественником 5,6-ДМБ является рибофлавин. Наличие 5,6-ДМБ определяет биологическую активность корриноидов. Микроорганизмы могут синтезировать производные витамина, содержащие в качестве нижнего лиганда другие заместители: 5-оксибензимидазол (производное имеет название фактор III), 5-метоксибензимидазол (фактор IIIm), метиладенин (фактор А), аденин (псевдовитамин В12). Нижний лиганд может отсутствовать (фактор В). Биологической активностью обладают лишь формы, содержащие в качестве нижнего лиганда 5,6-ДМБ. В меньшей степени биологически активны фактор III и фактор IIIm. Псевдовитамин В12 и фактор А активностью не обладают.
Промышленным способом получения витамина В12 является микробиологический синтез (химический синтез осуществлен, но отличается большой сложностью). В природе корриноиды обнаруживают в растениях, развивающихся в симбиозе с азотфиксирующими бактериями. Происхождение этих корриноидов окончательно не установлено. Организм животных и человека не способен к самостоятельному синтезу витамина В12. Не образуют корриноиды дрожжи и мицелиальные грибы. Способность к биосинтезу корриноидов широко распространена среди прокариот.
Путь биосинтеза витамина В12 известен. Общим интермедиатом на начальном этапе биосинтеза корриноидов является аминолевулиновая кислота, которая образуется у большинства микроорганизмов в результате конденсации глицина и янтарной кислоты в виде сукцинил-КоА.
Препараты витамина В12 широко применяются в медицине (лечение лучевой болезни, злокачественного малокровия, болезни Боткина, дистрофии, язвы желудка и т. д.), а также для обогащения кормов (улучшают усвоение белка и повышают прирост массы животных на 10–15%).
Мировое производство витамина В12 составляет около 10 т в год, из которых 6,5 т – на медицинские цели. В промышленном производстве в качестве продуцентов витамина В12 используют пропионовокислые бактерии (Propionibacterium shermanii), актиномицеты (Nocardia rugosa), термофильные (реже мезофильные) метаногенные бактерии.
Кормовой препарат витамина В12 для нужд животноводства получают термофильным метановым сбраживанием жидких отходов микробиологического производства органических растворителей – ацетоно-бутиловой и спиртовой барды, содержащей сухих веществ 2,2–2,6% и 6,0–8,0% соответственно. В состав сухих веществ барды входят белки, аминокислоты, углеводы, летучие жирные кислоты, витамины, неорганические соединения.
Для метанового брожения применяют декантат ацетоно-бутиловой барды (рис. 12.1). Осадок взвешенных веществ, содержащий мертвые клетки продуцентов ацетона и бутанола, используют в качестве кормовой добавки. Декантированную барду охлаждают со снижением температуры от 100 до 55–57°С (температура метанового сбраживания). Выход корриноидов значительно увеличивается при добавлении к барде метанола (5 кг/м 3 ) и хлорида кобальта (5 г/м 3 ). Непрерывное сбраживание барды осуществляют в железобетонных метантенках объемом 2000–4000 м 3 по одно- или двухступенчатому режиму. При термофильном метановом брожении в анаэробных условиях развивается биоценоз бактерий, осуществляющих сложный взаимосвязанный процесс расщепления органических веществ до СО2 и СН4. Можно выделить четыре основные группы бактерий: гидролизующие (расщепляют биополимеры), углеводсбраживающие, сульфатвосстанавливающие и метанобразующие.
В первой фазе процесса развиваются бактерии-аммонификаторы (разлагают белки, пептиды, аминокислоты до жирных кислот и аммиака) и бродильщики. В результате образования аммиака и нейтрализации жирных кислот рН ферментационной среды повышается до 7,0–7,5. Наступает вторая фаза брожения, в которой интенсивно развиваются сульфатвосстанавливающие и метанобразующие бактерии.
В производственных условиях метановое брожение целесообразно осуществлять в двух последовательно соединенных метантенках (по двухступенчатому режиму), что приводит к специализации бактерий, развивающихся в аппаратах первой и второй ступеней, в соответствии с фазами брожения и сокращению продолжительности процесса с 3,0–3,5 сут (сбраживание в одну ступень) до 2,5–3,0 сут (две ступени сбраживания). Процесс метанового брожения протекает устойчиво и не нуждается в условиях асептики.
В сброженном растворе накапливается 4–5 г/м 3 корриноидов, из которых в среднем 50% приходится на истинный витамин В12, 30% – на фактор III. Установлено, что группа метанобразующих бактерий синтезирует около 75% витамина В12 от общего количества.
Рис. 12.1. Технологическая схема получения кормового концентрата витамина В12 из послеспиртовой барды:
1 – сборник барды; 2 – поверхностный конденсатор; 3 – декантатор; 4 – сборник декантата; 5 – теплообменник;
6 – анаэробный реактор; 7 – стабилизатор бражки; 8 – теплообменник; 9 – газоотделитель; 10 – газгольдер
Видовая принадлежность анаэробных бактерий, продуцирующих витамин В12, окончательно не установлена. Подтверждена продукция корриноидов метанобразующими бактериями Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicum.
Установлено, что кокковые формы, составляющие 8–10% от всех бактерий, синтезируют примерно 65% корриноидов, а палочки (90–92%) продуцируют остальные 35% корриноидов.
В процессе брожения образуется биогаз (в среднем 20 м 3 на 1 м 3 жидкой среды), имеющий следующий усредненный состав (%): СН4 – 65, СО2 – 30, Н2 и Н2S – 5.
Сброженная барда имеет величину рН 7,5–8,0. В щелочной среде витамин В12 неустойчив, поэтому для стабилизации витамина метановую бражку подкисляют до рН 5,5–6,0 и вводят 0,2–0,3% сульфита натрия. Перед подачей на упаривание для обеспечения безопасности процесса бражку подвергают дегазации нагреванием в теплообменнике до 90–95°С с последующим отделением газов в объемном сепараторе. Дегазированную бражку сгущают до 20% сухих веществ упариванием в трех- или четырехкорпусных вакуум-выпарных установках. Концентрат высушивают в распылительной сушилке при температуре теплоносителя на входе в сушилку 280°С. Продукт – кормовой препарат витамина – представляет собой порошок коричневого цвета и содержит витамин В12 в количестве не менее 100 мг/кг, а также сырой протеин – не менее 25%.
Витамин В12 для медицинских целей получают культивированием бактерий Propionibacterium shermanii периодическим методом при температуре 28–30°С в анаэробных условиях с соблюдением правил асептики на питательной среде, содержащей глюкозу (40 г/л), кукурузный экстракт (40 г/л), сульфат аммония (2 г/л) и хлорид кобальта (0,005 г/л); рН среды 6,8–7,0. Ферментация протекает в две фазы. В первой фазе продолжительностью 65–70 ч бактерии интенсивно размножаются с накоплением пропионовой и уксусной кислот, подлежащих нейтрализации, и предшественника витамина В12 – фактора В (без нижнего лиганда). На долю фактора В приходится более 80% от всех синтезированных корриноидов (остальное – цианкобаламин (8–10%), псевдовитамин В12 и фактор А).
Вторая фаза ферментации начитается с момента внесения в среду 5,6-ДМБ в количестве 10–20 г/м 3 , в результате чего происходит трансформация неактивных аналогов в истинный витамин В12. Продолжительность второй фазы 24 ч. К концу процесса культуральная жидкость содержит около 30 мг/л витамина В12, накопленного в клетках бактерий.
Биомассу отделяют сепарацией и экстрагируют из нее витамин водой, подкисленной до рН 4,5–5,0, при температуре 85–90°С в течение часа. После отделения остатка биомассы раствор охлаждают, доводят рН до 6,8–7,0 и осаждают белки коагуляцией в присутствии Al2(SO4)3 или FeCl3. Осадок отделяют фильтрованием, а раствор витамина очищают на ионообменной смоле СГ-1, с которой витамин В12 элюируют водным раствором аммиака. Элюат упаривают и дополнительно очищают на колонке с окисью алюминия (очистка кобаламинов от аналогов). Элюируют витамин В12 водным ацетоном и кристаллизуют из раствора при температуре 3–4°С в течение 24–48 ч. Кристаллы промывают ацетоном, затем диэтиловым эфиром и сушат под вакуумом.
12.2. Технология кормового препарата витамина В2
Витамин В2 (рибофлавин) в промышленных условиях производят для кормовых целей. Продуцентами рибофлавина в природе являются высшие растения, дрожжи, мицелиальные грибы и бактерии. Большинство микроорганизмов образуют свободный рибофлавин и две его коферментные формы – ФМН и ФАД. Основной формой флавинов, синтезируемых микроорганизмами, является рибофлавин. Гетероциклическая система рибофлавина представлена тремя конденсированными циклами: ароматическим (А), пиразиновым (В) и пиримидиновым (С). К пиразиновому кольцу присоединен спирт рибит:
Рибофлавин – светочувствительное оранжево-желтое красящее вещество. Водные растворы рибофлавина флуоресцируют на свету, давая желто-зеленое окрашивание. Флуоресцирующая способность витамина используется при его количественном определении. Окислительно-восстановительные свойства флавинов обусловлены наличием в составе молекулы системы, способной к обратимому окислению и восстановлению:
С этим связана биологическая роль витамина В2, которую в клетках выполняют моно- и динуклеотидные формы рибофлавина.
Путь синтеза рибофлавина в микробных клетках установлен. Предшественником рибофлавина является гуанозинтрифосфат.
Микроорганизмы, как правило, синтезируют рибофлавин в больших количествах, чем необходимо для удовлетворения потребности клетки. Например, дрожжеподобные грибы синтезируют до 6 г/дм 3 рибофлавина, в то время как потребность в нем не превышает 0,1 мг/дм 3 . Высокой рибофлавинпродуцирующей способностью отличаются дрожжеподобные грибы Eremothecium ashbyii (до 2,5 г/дм 3 витамина В2) и Ashbya gossypii (до 6 г/дм 3 ), применяемые в промышленном производстве витамина В2.
Для большинства микроорганизмов выход рибофлавина увеличивается при дефиците железа в среде. Предполагают, что ионы железа участвуют в регуляции синтеза рибофлавина. Однако для штаммов-сверхсинтетиков E. ashbyii и A. gossypii дефицит железа не влияет на рибофлавинсинтетическую активность. Считают, что указанные продуценты рибофлавина являются природными мутантами с нарушенной регуляцией синтеза витамина.
Получены мутантные штаммы бактерий Bacillus subtilis, способные синтезировать витамин В2 в количестве до 6 г/дм 3 . В отечественной практике используют гриб Eremothecium ashbyii. Колонии гриба имеют оранжевый цвет. Интенсивность окраски колоний коррелирует с рибофлавинсинтетической способностью. Недостаток культуры – нестабильность при хранении. Гриб легко теряет способность к сверхсинтезу витамина, поэтому осуществляют систематический отбор наиболее интенсивно окрашенных колоний. Культура A. gossypii (применяется за рубежом) более стабильна, хорошо развивается, используя в качестве источника углерода углеводы (глюкозу, сахарозу), но лучше всего – соевое и кукурузное масло.
Рибофлавин накапливается в мицелии в виде желтых кристаллов, к концу ферментации около 80% рибофлавина выходит из клеток в результате автолиза.
Гриб E. ashbyii образует на дрожжевой агаризованной среде (дрожжевой экстракт 0,2–0,4%, пептон 0,3%, глюкоза 1%) после шести дней роста ярко-оранжевые колонии диаметром 5–8 мм. На соевой агаризованной среде (мука соевая 4,0%, сахароза 2,0%) колонии гриба имеют диаметр 17–25 мм. Для получения посевного материала отбирают типичные колонии с интенсивной окраской. В качестве субстрата для получения спорового материала используют подготовленное пшено высшего качества. Флаконы со стерильным пшеном засевают суспензией (смыв культуры с агаризованной среды) и инкубируют при температуре 30°С в течение 8–9 сут. Пшено после прорастания гриба приобретает ярко-желтый цвет. Полученный посевной материал хранят в темноте при комнатной температуре.
Материалом из флакона засевают качалочные колбы и выращивают культуру 10–14 ч. В качалочных колбах и посевных аппаратах используется среда, содержащая кукурузный экстракт 2%, сахарозу 1%, фосфат калия 0,1% и технический жир 0,5%. Величина рН среды 6,8–7,2. Продолжительность ферментации в посевных аппаратах 24–27 ч при температуре 28–32°С и уровне аэрации 50–60 м 3 /(м 3 ·ч).
Среда для производственной ферментации содержит соевую муку, кукурузный экстракт, мел, технический жир. В первые сутки культивирования гриб накапливает биомассу, а затем переходит к спорообразованию. В этот период интенсивно синтезируется рибофлавин. Примерно с 60-го часа ферментации начинается автолиз культуры и переход рибофлавина в среду. Продолжительность ферментации 65–68 ч, процесс проводят в условиях асептики.
Культуральную жидкость стабилизируют подкислением до значения рН 4,5–5,0, упаривают под вакуумом до содержания сухого вещества 18–20%, концентрат высушивают распылением в мягких условиях (температура сушильного агента на входе в сушилку 150–160°С). Продукт содержит 20–40 г витамина на 1 кг препарата.
Примерно 70% рибофлавина, произведенного в мире, получают путем химического синтеза из рибозы.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
источник
Витамин D — это группа родственных соединений, в основе которых находится эргостерин, который обнаружен в клеточных мембранах эукариот. Поэтому, например, пекарские или пивные дрожжи применяют для получения эргостерина как провитамина, обладающего антирахитическим действием. Содержание эргостерина в дрожжевых клетках колеблется в пределах 0,2-11 %.
При недостатке в организме гормона 1,25-дигидрокси-холекальциферола, предшественником которого является витамин D, у детей развивается рахит, а у взрослых — остеомаляция.
Трансформация эргостерина в витамин D2 (кальциферол) происходит под влиянием ультрафиолетового света. При этом разрывается связь в кольце (позиции 9,10) и образуется двойная связь в боковой цепочке (позиции 22, 23). Эта последняя гидрирована в витамине D3. Физиологическая активность этих витаминов равноценна.
Кроме дрожжей, продуцентами эргостерина могут быть мицелиальные грибы — аспергиллы и пенициллы, в которых содержится 1,2-2,2 % эргостерина.
Получение эргостерина в производственных условиях можно подразделить на следующие этапы: размножение исходной культуры и накопление инокулята, ферментация, сепарирование клеток, облучение ультрафиолетовыми лучами, высушивание и упаковка целевого продукта.
Так, применительно к дрожжам, инокулят получают на средах, обеспечивающих полноценное развитие клеток, после чего основную среду с ацетатом (активатором биосинтеза стеринов), обогащенную источником углерода и содержащую пониженное количество азота, засевают сравнительно большим количеством инокулята . Ферментацию дрожжей проводят при максимальной для конкретного штамма температуре и выраженной аэрации (2 % О2 в газовой фазе).
Спустя трое-четверо суток клетки сепарируют и подвергают вакуум-высушиванию. Затем сухие дрожжи облучают ультрафиолетовыми лучами (длина волны 280-300 нм). Облученные сухие дрожжи применяют в животноводстве; в промышленности их выпускают под названием «кормовые гидролизные дрожжи, обогащенные витамином D2».
В случае получения кристаллического витамина D2 клетки продуцента гидролизуют соляной кислотой при 110 оС, затем температуру снижают до 75-78 оС и добавляют этанол. Смесь фильтруют при 10-15 оС, оставшуюся после фильтрации массу промывают водой, высушивают, измельчают, нагревают до 78 оС и дважды обрабатывают тройным объемом этанола. Спиртовые экстракты объединяют и упаривают до 70 %-го содержания сухих веществ.
Полученный «липидный концентрат» обрабатывают раствором едкого натра. Эргостерин кристаллизуют из неомыленной фракции концентрата при 0 оС. Его можно очистить повторными кристаллизациями. Кристаллы высушивают, растворяют в этиловом эфире, облучают УФЛ, эфир отгоняют, раствор витамина D2 концентрируют и кристаллизуют.
Продуцентами витамина В12 являются пропионовые бактерии, которые и в естественных условиях образуют этот витамин.
Учитывая важную функцию витамина в организме человека (он является противоанемическим фактором), его мировое производство достигло 10 т в год, из которых 6,5 т расходуют на медицинские нужды, а 3,5 т — в животноводстве.
Отечественное производство цианкобаламина базируется на использовании культуры P. freudenreichii var.shermanii, культивируемой в периодическом режиме без доступа кислорода. Ферментационная среда обычно содержит глюкозу, кукурузный экстракт, соли аммония и кобальта, рН около 7,0 поддерживают добавлением NH4OH; продолжительность ферментации — 6 суток; через трое суток в среду добавляют 5,6-диметилбензимидазол — предшественник витамина В12 и продолжают ферментацию еще трое суток.
Цианкобаламин накапливается в клетках бактерий, поэтому операции по выделению витамина заключаются в следующем: сепарирование клеток, экстрагирование водой при рН 4,55,0 и температуре 85-90 С в присутствии стабилизатора (0,25 %-й раствор нитрита натрия).
Экстракция протекает в течение часа, после чего водный раствор охлаждают, нейтрализуют раствором едкого натра, добавляют коагулянты белка (хлорид железа (III) и сульфат алюминия) с последующим фильтрованием. Фильтрат упаривают и дополнительно очищают, используя методы ионного обмена и хроматографии, после чего проводят кристаллизацию витамина при 3-4 С из водно-ацетонового раствора. Все операции по выделению витамина необходимо проводить в затемненных условиях (или при красном свете) из-за высокой светочувствительности витамина В12.
Первоначальная стоимость витамина В12 составляла 12500 долларов/г, в настоящее время она составляет 200 долларов/г, однако, витамин В12 остается самым дорогим органическим соединением в мире.
источник
Получение лекарственных веществ на основе применения биологического синтеза
Одним из перспективных путей получения ЛВ является биотехнология с использованием методов генной инженерии. Ее основу составляют генетические ресурсы, заложенные в клетках растений, животных и микроорганизмов. Современный уровень развития химии, биологии и других наук позволяет изменять молекулы, входящие в состав биологических систем, и создавать их варианты, которые не могли появиться в процессе естественной эволюции.
Биотехнология обеспечивает самые прогрессивные методы получения новых ЛВ. Начиная со второй половины 70-х гг. создана отрасль биотехнологии, обеспечивающая получение ЛВ на основе использования генной инженерии. С помощью генной инженерии были разработаны новые штаммы микроорганизмов, позволившие получить гормональные вещества, осуществить микробиологический синтез инсулина, интерферона и других ценных веществ, синтезируемых только организмом человека.
Чрезвычайно важно, что в качестве источников сырья для биотехнологии все шире используются непищевые растительные ресурсы и отходы сельского хозяйства, пищевой промышленности. Это позволяет превратить биотехнологию в безотходное производство. Сравнительная оценка продолжительности традиционных и биотехнологических методик убедительно подтверждает преимущества последних.
Традиционная методика получения ЛВ путем выращивания растений на опытном поле требует длительного времени (1-6 мес.). Более экономично использование биотехнологической методики, основанной на выращивании каллусных и меристемных клеточных культур (7-14 дней). При получении биологически активных веществ из животных тканей традиционный способ разведения животных требует 1-9 мес., выращивание культуры клеток ткани на твердой фазе — 7-10 дней. Меньше всего времени, всего 1-3 дня, требуется для получения БАВ путем культивирования микроорганизмов, так как они растут быстрее клеток растений и животных и требуют простых питательных сред.
Микробиологический синтез
Микробиологический синтез витаминов и коферментов все шире включается в новые технологические схемы. Использование достижений в области физиологии микроорганизмов — продуцентов БАВ — позволяет оптимизировать биосинтез и увеличивать их выход. Использование в промышленности указанных методов дает возможность применять более дешевые источники сырья, увеличивать выход продукции, заменять дорогостоящие и трудоемкие стадии химического синтеза.
Большинство органических кислот получают химическими методами из продуктов переработки нефти и сухой перегонки древесины. Однако, когда кислота используется для пищевых или медицинских целей или синтез ее является сложным, целесообразно использовать микробиологические методы. Сейчас лимонную, глюконовую, кетогулоновую и итаконовую кислоты получают только микробиологическим путем, а молочную и уксусную — как химическим, так и микробиологическим методами. Многие из этих кислот либо сами являются ЛВ, либо используются в качестве исходных продуктов их синтеза или получения солей. Основным сырьем для производства органических кислот ранее служили углеводы (глюкоза, сахароза, крахмал). Начиная с 60-х гг. XX в. для этой цели все шире используется непищевое сырье — нормальные парафины нефти в сочетании со специально селекционированными штаммами дрожжей.
Биотехнология аминокислот
Аминокислоты являются составными элементами белков. Все 20 аминокислотявляются мономерами для построения природных полипептидов и хорошо изучены (методы их синтеза давно подробно описаны). Известно также, что эти соединения существуют в виде оптических изомеров (вспомните теорию строения органических соединений Бутлерова А.М., открывшего ассиметрию атома углерода с четырьмя заместителями, определяющими направление и степень вращения плоскости поляризованного света) .
Современные методы органического синтеза позволяют синтезировать L- и D-формы аминокислот, но только как рацематы, дальнейшее разделение которыхпредставляет трудную задачу и экономически не эффективно.
Другой способ получения аминокислот – это микробиологический синтез, когда используют штаммы-продуценты, осуществляющие сверхсинтез аминокислот. Избыточные количества аминокислот, например, L -лизина, L –глутаминовой кислоты, L -треонина, L –трептофана экскретируются (выходят) в культуральную (внешнюю) среду. Культуральная среда в этом случае можетсодержать от четырех, пяти и до ста граммов целевой аминокислоты на одинлитр жидкой фазы. В отличие от химического синтеза, в этом случае, то есть прибиосинтезе аминокислот с помощью ферментных систем микроорганизмов,получаются исключительно L-формы аминокислот, обуславливающих терапевтический эффект, а не рацематы. Это обстоятельство решает проблему выбора получения аминокислот в промышленном масштабе в пользу биотехнологических методов.
Аналогичная ситуация сложилась и в области производства антибиотиков. Химический синтез, как правило, не эффективен. Именно поэтому в фармацевтической промышленности антибиотики получают с помощью штаммов-продуцентов, которые генерируют нужный антибиотик в определенной фазе роста в заданном режиме культивирования. Однако, использование вдальнейшем химической трансформации природных антибиотиков рождаетновые лекарственные средства и помогает преодолевать резистентностьмикроорганизмов к лекарственным препаратам, повышая эффективностьлечения.
Сегодня известны 4 метода получения аминокислот:
1. химический метод (тонкий органический синтез)
2. химико-энзиматический метод (энзиматическая трансформация химически синтезированных предшественников аминокислот с образованием биологически активных L-изомеров). Метод достаточно дорогой.
3. биологический метод (применение гидролиза белоксодержащих субстратов)
4. прямой микробиологический метод (получение L-аминокислот). Методболее дешевый, экономически выгодный.
Наиболее распространенными методами получения аминокислот являются химико-энзиматический и микробиологический.
В качестве примеров использования химико-энзиматического метода можно привести:
• синтез аспарагиновой кислоты из фумаровой (используются клетки
• синтез L-фенилаланина из коричной кислоты (используются клетки
Имея задачу получения аминокислот, используя природные микроорганизмы,надо помнить о механизмах регуляции биосинтеза по принципу обратной связи (ретроингибирование). Эта регуляция осуществляется либо за счетингибирования активности одного из начальных ферментов собственногосинтеза избыточным продуктом, то есть самой аминокислотой, либорепрессируется весь комплекс ферментов всей биохимической цепочкиметаболизма клетки, что является естественной реакцией живогомикроорганизма-продуцента для сохранения собственного равновесия наклеточном уровне. Таким образом перед биотехнологом стоит задача в нарушении этих механизмов, чтобы иметь возможность получить целевойпродукт в необходимых количествах.
Как это делается, можно рассмотреть на примере продуцентов лизина (Corynebacteriumglutaminicum) итреонина (Escherichiacoli).
У Corynebacteriumglutaminicum есть принцип согласованного ингибированияферментативной активности, что является особенностью биосинтеза предшественника лизина. Ингибирование синтеза лизина в клеткевозможно только при повышенной концентрации обеих конечных продуктов –лизина и треонина. Самостоятельно ни лизин, ни треонин не ингибируют активности ключевого фермента –аспартакиназы. Они ингибируют этот синтезтолько вместе. Таким образом, вызвать сверхсинтез лизина можно лишь нарушив синтез треонина или его предшественника – гомосерина.
Действительно, большинство продуцентов лизина не способны синтезировать гомосерин или треонин, то есть являются «ауксотрофами» по этим аминокислотам.
Таким образом большинство продуцентов лизина нуждается в присутствии гомосерина или треонина, иначе они работать не будут. Зная это, биотехнолог, выращивая такие продуценты, должен обязательно вносить в питательнуюсреду от половины грамма и до полутора граммов на один литр гомосерина или треонина. В этом случае происходит активный рост биомассы продуцента безсинтеза лизина. Как только треонин исчезает из среды и рост биомассыпрекращается, начинается активный синтез лизина. Таким образом, данныйпроцесс имеет две стадии развития:
Продолжительность синтеза составляет 2-3 суток. Уровень накопления продукта составляет 50-100 граммов на литр. Это особенности биосинтезализина.
Второй пример. Минтезтреонина. Особенности регуляции биосинтеза треонина в клетках Escherichiacoli (кишечной палочки). В этом случаеситуация другая. У кишечной палочки нет механизма согласованногоингибирования ферментативной активности, то есть, если лизин ингибируетактивность своих ферментов по принципу обратной связи, то треонин – своихферментов. Кроме того, имеет место «репрессия» всего комплекса треониновых ферментов при избытке треонина или изолейцина и это похоже на«согласованную репрессию» Самостоятельно (по отдельности) ни треонин, ни изолейцин не репрессируют синтез ферментов.
Для решения задачи получения треонина в необходимых количествах пришлось сделать следующее:
1. изменить, сделать нечувствительным к треонину первый ферменттреонина
2. снизить активность фермента, синтезирующего из треонина изолейцин
3. убрать механизм репрессии при недостаточном количестве изолейцина не смотря на избыток треонина
4. применить генную инженерию (выделить треониновые гены и размножить их на плазмидах в клетке микроорганизма, резко повысив синтез треонина клетками продуцента)
В рассматриваемом случае синтез треонина отличается от синтеза лизинатем, что его синтез происходит одновременно с ростом биомассы. Здесь уже нет двух стадий.
Особенности культивирования штаммов-продуцентов аминокислот приводят к следующему результату:
1. достигаются максимально высокие скорости синтеза аминокислотклетками продуцента
2. достигается максимальная длительность работы продуцента
3. минимально образуются побочные продукты биосинтеза аминокислот.
Первая задача решается путем выращивания высокоактивной биомассы ипомогают в этом случае наличие в питательной среде:
· оптимизация рН (кислотность среды)
· дробная подача субстратов.
Для предотвращения закисления среды проводят автоматическое рН-статирвоание аммиачной водой и источниками углерода.
В случае биосинтеза лизина добавляют ростовые факторы по меренеобходимости, что зависит от самого сырья, от аппаратуры, от температуры.Процесс биосинтеза энергоемкий и требует интенсивной аэрации иперемешивания.
Для длительной работы ауксотрофных продуцентов лизина в питательнуюсреду вносят комплексный источник аминокислот (белковые гидролизаты).
Внимание! Синтез нужной аминокислоты может прекращаться, если на еепродуцент действуют его токсические метаболиты, которые синтезируютсясамим продуцентом. Например, в процессе биосинтеза фенилаланина, продуцентом которого является Bacillussubtilis, этот продуцент синтезирует примеси ацетоина и бутандиола, в результате этого клетки продуцента лизируются, образуют споры и прекращают вырабатывать фенилаланин. Чтобыизбежать это явление, необходимо ферментацию вести в условиях лимита(ограничения) по источнику углерода. В этом случае весь сахар расходуется только на синтез фенилаланина, увеличивая как количество (в два раза), так ичистоту получаемого продукта.
Как итог можно сказать, что:
— эффективность использования субстрата при биосинтезе аминокислот зависит от продуктивности биомассы,
— если синтез аминокислот разобщен с ростом биомассы (лизин), то эффективность использования субстрата будет тем выше, чем дольше будетработать культура после остановки роста,
— если же синтез аминокислоты идет параллельно росту биомассы (треонин), то эффективность биомассы можно увеличить добавляяопределенное количество предшественников.
Наиболее перспективным направлением являются методы генетической инженерии – введение в клетку продуцента многокопийных плазмид, содержащих гены, контролирующие биосинтез аминокислот в ущерб синтезубиомассы и других клеточных компонентов.
С помощью гибридных плазмид в биосинтезе аминокислот мы получаем:
1. рост продуктивности биомассы.
2. исчезновение примесей (более чистый продукт).
3. возрастает коэффициент использования субстрата (его минимум даетмаксимум продукта).
Биотехнология в производстве витаминов
Витамины представляют группу незаменимых органических соединенийразличной химической природы. Они необходимы любому организму внебольших концентрациях с целью выполнения в нем каталитических ирегуляторных функций. Они не являются материалом для биосинтетическихпроцессов, они не являются источниками энергии.
Что касается источника витаминов – это в первую очередь растения. Витамины поступают в организм человека с пищевыми продуктами. Недостаток витаминов может привести к различным заболеваниям (это цинга,различные анемии и так далее).
2. это компоненты сбалансированного питания
3. это компоненты парфюмерной продукции
4. это биологически активные добавки
5. это компоненты для интенсификации биотехнологических процессовпроизводства.
Известно, что высокой биологической активностью обладают, как правило,не сами витамины, а их производные – коферменты. Открыты также коферменты, для которых не обнаружено витаминных аналогов. Коферментные формы на основе различных витаминов обладают широким спектром действия и эффективно используются в медицинской практике.
Большинство витаминов либо выделяют из природных источников, либо синтезируют химическим путем. Однако, с помощью биотехнологии сегодня производят особо сложные по строению витамины В2, В12, β-каротин (провитамин А), РР и предшественники витамина Д (эргостерина).
Кроме того, в синтезе витамина С (аскорбиновой кислоты) используют микроорганизмы как селективные окислители d-сорбита в L-сорбозу.
Получение витамина В2 (рибофлавин).Вначале этот витамин выделяли из природного сырья (в максимальных концентрациях он присутствует в моркови и в печени). Затем был разработан как химический, так имикробиологический способы промышленного синтеза. Для рибофлавина характерно функционирование в коэнзимных формах:
К источникам рибофлавина относятся:
Активным продуцентом рибофлавина являются культура дрожжеподобного гриба Eremotheciumashbyii и Ashbyagossipii.
Сверхсинтез рибофлавина можно получить, если действовать на дикиештаммы мутагенами, нарушающими механизм ретроингибирования синтеза витамина В2, флавиновыми нуклеотидами, а также изменением состава культуральной среды.
В состав среды для роста продуцентов рибофлавина входят:
Перед подачей в ферментер среду стерилизуют с помощью антибиотиков иантисептиков во избежание ее инфицирования. По завершении процесса ферментации культуральную жидкость концентрируют, высушивают исмешивают с наполнителями. В 1983 году в институте генетики был сконструирован рекомбинантный штамм продуцента Bacillussubtilis, способный синтезировать в три раза больше по сравнению с Eremotheciumashbyii и этот продуцент более устойчив к экзогенной кантаминации.
Этот витамин был открыт одновременно в США и в Англии. В 1972 г. В Гарвадском университете был осуществлен химический синтез витамина В12, включающий 37 стадий его получения, что лишало возможности организовать промышленное производство этого витамина. С другой стороны это производство было необходимо, так как витамин В12 очень важен в коррекции определенных нарушений в организме человека и животных. Он регулирует углеводный и липидный обмен, участвует в метаболизме незаменимых аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, стимулирует образование гемоглобина, применяется для лечения злокачественной анемии, лучевой болезни, заболеваний печени и в другихслучаях.
Сначала витамин В12 получали исключительно из природного сырья (1 тонна печени – 15 миллиграмм витамина).
Единственный способ его получения в настоящее время – этомикробиологический синтез в промышленном масштабе. Интересно, что обнаружение витамин В12 как побочного продукта при производстве антибиотиков стимулировало поиск продуцентов этого витамина.
Продуцентом витамина В12 являются пропионовокислые бактерии из рода Propionibacterium. Применение мутантов и добавление в средупредшественника витамина В12 — 5,6 диметилбензимидазола (5,6 ДМБ) резко повышает продуктивность продуцента. Этому способствует также добавлениев питательные среды кукурузного и мясного экстракта, соевой муки, рыбной муки. Выращивание пропионовых бактерий производится периодическим методом в анаэробных условиях на среде с кукурузным экстрактом, глюкозой,солями кобальта и сульфатом аммония. Образующиеся кислотынейтрализуются щелочью. Через 72 часа после начала ферментации вносят предшественники — 5,6 ДМБ. Длительность ферментации – трое суток.
Полученную массу сепарируют, стабилизируют нитритом натрия, охлаждают, нейтрализуют, коагулируют белки и фильтруют. Очищают на ионообменной смоле, кристаллизуют и проводят химическую очистку продукта. Далее следует получение различных лекарственных форм поливитаминных препаратов. Для увеличения производства витамина В12 перспективным является применение генной инженерии при получении гибридных штаммови использовании методов иммобилизации на полимерах.
Витамин В3 (пантотеновая кислота).Способ получения – тонкий органический синтез и микробиологический синтез с использованием иммобилизованных клеток бактерий, актиномицетов (основной метод).
Витамин РР. Используется биотехнологический метод, метод экстракции из микроорганизмов, обычно из пекарских дрожжей с добавлением предшественников. Используется штамм – Brevibacterium ammoniagenes.
Аскорбиновая кислота.Здесь применяется в основном химический синтезилишь одна стадия осуществляется биотехнологическим способом с применением уксусно-кислых бактерий, проводящих реакциютрансформации d -сорбита в L-сорбозу. Для получения сорбозы культуру продуцента Gluconobacteroxydans выращивают в ферментерах периодического действия с мешалкой, барботером, усиленной аэрацией в течение 20-40 часов. Выход сорбозы достигает 98% от начального сорбита. Питательная среда: кукурузный дрожжевой экстракт до 20%. Сорбозу выделяют из культуральной жидкости. Развитие микробиологического метода получило развитие в производстве 2-кето L -гулоновой кислоты – это промежуточный продукт синтеза витамина С.
Продуценты: Acetobacter, Erwinia ,Gluconobacter. Перспективно создание генноинженерных штаммов продуцентов.
Эргостерин – это основной компонент стеринов дрожжеподобных грибов рода Candida, использующих углеводы. Есть несколько вариантов выращивания дрожжей – продуцентов эргостерина.
Продуценты – это дрожжи, плесени, особенно Saccharomycescerevisiae.
Питательная среда должна содержать источники углерода, азота, фосфора.
Ферментация идет в аэробных условиях около 12-20 часов. Для получения кристаллического витамина Д2, биомассу гидролизуют, охлаждают, фильтруют, делают спиртовые экстракты, которые омыляют (обрабатывают щелочью), кристаллизуют, очищают, растворяя в эфире, удаляют эфир, а затем эргостерин облучают ультрафиолетовыми лучами (УФ-облучение), так как витамин Д 2 из эргостерина образуется только после ультрафиолетового облучения (УФ-облучения ).
Источником получения эргостерина может служить и мицелий грибов, который остается как отход (побочный продукт) антибиотической промышленности. Микроорганизмы Cryptoccocuscurvatus на средах с отходами молочной промышленности и при переработке хлопка синтезируют значительные количества эргостерина. Это все относится к вопросу рентабельности и экологичности биотехнологического производства.
β-каротин.Каротиноиды (политерпены) – это природный пигмент. Общий путь биосинтеза из изопреновых единиц. Источник – это высшие растения, водоросли, микроорганизмы. Получение — это тонкий органический синтез (химический способ) и биотехнология (использование мицелиальных грибов).
Питательная среда – кукурузно-соевая среда. Процесс получениямногостадийный. β-каротин экстрагируется подсолнечным маслом ииспользуется в виде масляных Если используют химический синтез, то болеерентабельно после экстракции егокристаллизовать.
Витамин РР– в его производстве используется биотехнологический метод, применяя способ экстракции из микроорганизмов, обычно это пекарские дрожжи. В качестве штамма используется Brevibacterium ammoniagenes.
Эти соединения синтезируются в организме животных и человека. Участие убихинона в метаболических процессах проявляет регуляторныйэффект, он же принимает участие в тканевом дыхании, окислительном фосфолирировании, в переносе электронов.
Получение убихинонов – это биотехнология на основе каллусных культур риса или опухолевой ткани. Продуценты – бактерии, дрожжи идрожжеподобные микроорганизмы. Сухая масса грибов рода Candida содержит смесь убихинонов. Это один из примеров, когда биотехнологиясовмещает в едином процессе получение убихинонов и эргостерина из микробных липидов. Применение убихинонов – при ишемической болезнисердца и при повышенных нагрузках.
Уксуснокислые бактерии, используемые при окислении сорбита в сорбозу (при получении витамина С) содержат убихинон-10 )с десятью изопреновыми единицами в боковой цепи, который является коферментом организмачеловека.
1. Применение генной инженерии при синтезе витамина В2 и витамина С– открыло новые возможности селекции высокоактивных продуцентов.
2. Внедрение непрерывного способа ферментации в производстве сорбозы увеличило скорости образования этого сахара почти в два раза.
3. Дробная подача компонентов в питательные среды обеспечило высокийуровень ферментации в производстве витамина В12 и сорбозы.
4. Применение иммобилизованных клеток при получении витаминов В12и В3 привело к разработке новых конструкций биореакторов.
5. Утилизация различных промышленных отходов существенно снижаетсебестоимость получаемой продукции – витаминов В2 , В12 и β-каротина, улучшает экологию производства.
Таким образом, получение этих важных биологически активных веществ(БАВ) свидетельствует о существенном вкладе биотехнологии и в этомсекторе фармацевтической промышленности.
Дата добавления: 2016-10-07 ; просмотров: 6491 | Нарушение авторских прав
источник