Биотехнологические методы получения водорастворимых витаминов презентация

Водорастворимые витамины

Презентация «Водорастворимые витамины» — продукт проектной деятельности учащихся 10 класса при изучении курса органической химии по теме «Витамины».

Скачать:

Вложение	Размер
vodorastvorimye_vitaminy.pptx	1.78 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Водорастворимые витамины ХИМИЯ 10 КЛАСС Хайрова Е., Алексанян А., 10 класс

Определение Классификация Водорастворимые витамины Витамин C Витамины группы B Получение Заключение Содержание

Витамины Группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи.

Классификация витаминов Водорастворимые C PP Группа B Жирорастворимые A D E K

Витамин C А скорбиновая кислота (витамин C) — кислое на вкус вещество, в водном растворе диссоциирует на катион Н+ и изменяет окраску индикатора.

Витамины группы B

Витамин B3 ,РР (Никотиновая кислота) Представляет собой белые игольчатые кристаллы без запаха, кисловатого вкуса; весьма устойчив во внешней среде. Функции: освобождение энергии из всех пищевых веществ, содержащих калории; синтез белков и жиров Содержится в гречке, горохе, мясе, проросшем зерне и пивных дрожжах, орехах, яичном желтке, молоке, рыбе, курице, бобовых.

Витамин Название Функции Пищевые источники B1 Тиамин Превращение в энергию углеводов, жиров и белков Зерна злаковых, зеленый горошек, в гречневая и овсяная крупа B2 Рибофлавин Участвует во всех видах обменных процессов Куриные яйца, печень, почки, миндаль, грибы, брокколи, мясо, очищенный рис B5 Пантотеновая кислота Освобождение энергии; образование холестерина Горох, фундук, молоко, икра рыб B6 Пиридоксин Процессы углеводного обмена, синтез гемоглобина и полиненасыщенных жирных кислот Картофель, морковь, ягоды, мясные и молочные продукты B12 Цианокобаламин Образование эритроцитов; рост и деятельность нервной системы Продукты животного происхождения: печень, яичный желток, кисломолочные продукты

Получение Витамины поставляются в организм с пищей или их назначают в форме лекарственных препаратов при определенных патологических процессах . Например, рибофлавин , или витамин В2 — содержится в клетках различных микроорганизмов. Поэтому в качестве продуцентов рибофлавина могут быть бактерии, дрожжи и нитчатые грибы.

В мире существует 40 крупных промышленных производителей витаминов; 18 из них — в США, 8 – в Японии, 14 — в Западной Европе. Ведущее место в производстве витаминов занимает швейцарский концерн Hoffman La Roche , выпускающий 50 — 70 % всех витаминов от мирового европейского производства.

Все животные и растения нуждаются почти во всех известных витаминах, и поэтому растения, а также некоторые животные обладают способностью синтезировать те или иные витамины. Источником витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения.

Источник

Получение витаминов и коферментов биотехнологическими методами

Получение витаминов и коферментов биотехнологическими методами Байбулатова Нелли ХТБмП-05 1 из 22

Витамины — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов либо выступая информационными регуляторными посредниками, выполняя сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов. 2 из 22

Каротиноиды локализуются в виде сложных эфиров и гликозидов в клеточной мембране микроорганизмов, либо в свободном состоянии — в липидных гранулах в цитоплазме. Каротиноид «ретиналь» у галофильного вида — Halobacterium halobium — соединен с белком через остаток лизина(опсинопо-добный белок); он участвует в синтезе АТФ благодаря генерации транс мембранного потенциала. 4 из 22

Основная функция каротиноидов — защитная. Их биосинтезу в клетках способствует свет. В качестве продуцентов каротиноидов можно использовать бактерии, дрожжи, мицелиальные грибы. Более часто применяют зигомицеты Blakeslea trispora и Choanephora conjuncta. Спаривающиеся ( + ) и (-) штаммы этих видов при совместном культивировании могут образовать 3-4 г каротина на 1 л среды. 5 из 22

Вначале штаммы выращивают раздельно, а затем — совместно при 26?С и усиленной аэрации с последующим переносом в основной ферментатор. Длительность ферментации — 6-7 дней. Каротиноиды извлекают ацетоном (или другим полярным растворителем), переводят в неполярный растворитель. В целях очистки и более тонкого разделения можно прибегать к методам хроматографии или к смене растворителей. 6 из 22

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%. 7 из 22

Трансформация эргостерина в витамин D2 (кальциферол) происходит под влиянием ультрафиолетового облучения. 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 (холекальциферол). Физиологическая активность обоих витаминов (D2 и D3) равноценна. 8 из 22

Получение эргостерина в производственных условиях можно подразделить на следующие этапы: размножения исходной культуры и накопление инокулята (инокулюма), ферментация, сепарирование клеток, облучение клеток ультрафиолетовыми лучами, высушивание и упаковка целевого продукта. 9 из 22

Культивирование дрожжей (ферментацию) проводят при температуре, близкой к максимальной для конкретного штамма, и выраженной аэрации (2% О2 в газовой фазе). Спустя 3-4 суток клетки сепарируют и подвергают вакуум-высушиванию. Затем сухие дрожжи облучают ультрафиолетовыми лучами — УФЛ в течение оптимального по продолжительности времени, при требуемой температуре и с учетом примесных веществ. Получение облученных сухих дрожжей 10 из 22

Готовый препарат — «кормовые гидролизные дрожжи, обогащенные витамином D2». В таком препарате содержится не менее 46% сырого белка, незаменимые аминокислоты (лизин, метионин, триптофан) и 5000 ME витамина D2 /г. 11 из 22

Клетки продуцента гидролизуют соляной кислотой при 110*С, затем температуру снижают до 75-78*С и добавляют этанол. Смесь фильтруют при 10-15*С, оставшуюся после фильтрации массу промывают водой, высушивают, измельчают, нагревают до 78*С 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 кристаллизуется из неомыленнной фракции концентрата при 0*С. Его очищают повторной перекристаллизацией. Кристаллы высушивают, растворяют в серном эфире, облучают УФЛ, эфир отгоняют, раствор витамина D2 концентрируют и кристаллизуют. «Кислотный фильтрат» обычно упаривают до 50%-го содержания сухих веществ и применяют как концентрат витаминов. Получение кристаллического витамина D2 12 из 22

Рибофлавин, или витамин В2 — содержится в клетках различных микроорганизмов, будучи коферментом в составе флавопро-теинов (прежде всего — соответствующих ферментов из класса оксидоредуктаз — ФМН, ФАД). Поэтому в качестве продуцентов рибофлавина (флавопротеинов) могут быть бактерии, дрожжи и нитчатые грибы. Однако наиболее заманчивыми являются те штаммы, которые образуют на жидких средах 0,5 г и более рибофлавина в 1 л среды. К подобным организмам относятся Ashbyii gossypii, Eremothecium ashbyii и Candida guilliermondii. Методами генной инженерии удалось получить штамм сенной палочки, образующий около 6 г рибофлавина в 1 л среды, включающей мелассу, белково-витаминный концентрат и его гидролизат. 13 из 22

В качестве источников углерода применяют глюкозу или сахарозу, практикуют использование дрожжевого и кукурузного экстрактов, соевой муки, масла (жира). Жидкие питательные среды для получения инокулята и для основной ферментации могут несколько различаться между собой. Например, для получения посевного материала известна среда, содержащая сахарозу, пептон, кукурузный экстракт, калия дигидрофосфат, магния сульфат, подсолнечное масло, время выращивания продуцента на этой среде — 2 суток при 27-30*С (в зависимости от штамма). Ферментационная среда обычно включает кукурузную и соевую муку, сахарозу, кукурузный экстракт, калия дигидрофосфат, кальция карбонат, натрия хлорид и ненасыщенный жир. 14 из 22

Обычно ферментацию проводят в течение 5 суток при рН 5,5- 7,7. После использования сахарозы (примерно через 30 часов) начинает заметно накапливаться витамин В2, вначале — в мицелии, а затем — в культуральной жидкости. Всю биомассу можно подвергнуть высушиванию и полученный сухой продукт с остаточной влажностью 8%, содержащий 1,5-2,5% рибофлавина, 20% белка, тиамин, никотиновую кислоту, пиридоксин, цианкобаламин, микроэлементы и другие вещества, рекомендуют для кормления животных. 15 из 22

Аскорбиновая кислота, или витамин С — это противоцинготный витамин, имеющийся у всех высших растений и животных. Определенные виды уксуснокислых бактерий причастны к биосинтезу полупродукта этой кислоты — L-сорбозы. Весь процесс получения аскорбиновой кислоты является смешанным, то есть химико-ферментативным. 16 из 22

Ферментацию G.oxydans проводят на средах, содержащих сорбит (20%), кукурузный или дрожжевой экстракт, при интенсивной аэрации (8-10 г О2 л/ч). Выход L-сорбозы может достичь 98% за 1-2 суток. При достижении культурой log-фазы можно дополнительно внести в среду сорбит, доводя его концентрацию до 25%. Ферментацию бактерий проводят в периодическом или непрерывном режиме. Принципиально доказана возможность получения L-сорбозы из сорбита с помощью иммобилизованных клеток в ПААГ. 18 из 22

Цианкобаламин, или витамин В12- получают только микробиологическим синтезом. Его продуцентами являются прокариоты и, прежде всего, пропионовые бактерии, которые и в естественных условиях образуют этот витамин. Мутанты Propionibacterium shermanii M-82 и Pseudomonas denitrificans M-2436 продуцируют на жидкой среде до 58-59 мг/л цианкобаламина. Его мировое производство достигло 10 т в год, из которых 6,5 т расходуют на медицинские нужды, а 3,5 т — в животноводстве. 19 из 22

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 3 суток в среду добавляют 5,6-диметилбензимидазол — предшественник витамина В12 и продолжают ферментацию еще 3 суток. Цианкобаламин накапливается в клетках бактерий, поэтому операции по выделению витамина заключаются в сепарировании клеток, экстрагировании водой и фильтрованиеи. Фильтрат упаривают и дополнительно очищают, после чего проводят кристаллизацию витамина. 20 из 22

Витамин В12 обладает высокой светочувствительностью, поэтому все операции необходимо проводить в затемненных условиях (или при красном свете). На ацетонобутиловой и спиртовой бардах с добавлением солей кобальта и метанола в нашей стране получают кормовой препарат КМБ 12 — концентрат, содержащий витамин В12 и другие ростовые вещества. 21 из 22

Определение каротина. Каротин в растительном сырье контролируют физико-химическим методом по ГОСТ 8756.22—80. Метод основан на фотометрическом определении массовой доли каротина в растворе, полученном в процессе экстрагирования из продуктов органическим растворителем. Предварительно раствор очищают от сопутствующих красящих веществ с помощью колоночной хроматографии. Каротин легко растворяется в органических растворителях (эфир, бензин и др.) и придает им желтую окраску. Для количественного определения каротина используют адсорбционную хроматографию на колонках с окисью алюминия и магния. Такое определение пигментов на колонке зависит от активности адсорбента, количества пигментов, а также присутствия других компонентов в разделяемой смеси. Сухая смесь окиси алюминия задерживает каротин, а влажная пропускает в раствор другие красящие вещества. 22 из 22

Источник

Презентация «Производство витаминов методами биотехнологии» – проект, доклад

Презентацию на тему «Производство витаминов методами биотехнологии» можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Разные. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад — нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 14 слайд(ов).

Слайды презентации

Производство витаминов методами биотехнологии

Подготовила: Спирина А.А. 544 гр.

Витамины (от лат. vita – жизнь + амины) – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, абсолютно необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов. Витамины являются незаменимыми пищевыми веществами, т.к. за исключением никотиновой кислоты они не синтезируются организмом человека и поступают главным образом в составе продуктов питания.

Роль витаминов в организме 1. Участие в обменных процессах 2. Входят в состав сложных ферментных систем. 3. Способствуют нормальному росту клеток и развитию всего организма. 4. Поддерживают иммунные реакции организма. 5. Смягчают или устраняют неблагоприятное действие на организм человека многих лекарственных препаратов. 6. Оказывают влияние на состояние отдельных органов и тканей, а также на важнейшие функции: рост, продолжение рода, интеллектуальные и физические возможности, защитные функции организма. Длительный недостаток витаминов ведет сначала к снижению трудоспособности, затем к ухудшению здоровья, а в самых крайних, тяжелых случаях это может закончиться смертью.

Содержание витаминов в пищевых продуктах

Получение витаминов в биотехнологии

Биотехнологическим путем получают некоторые витамины. Наибольшее значение имеет биотехнологическое производство витаминов В2, В12 и С, а также в-каротина (провитамина А). Для их получения используют различные бактерии, дрожжевые и плесневые грибы. В зависимости от вида микроорганизма и витамина питательной средой могут служить кукурузно-соевая мука, растительные масла, керосин, метанол, глюкоза, сахароза.

Витамин В2(рибофлавин) — азотистое основание: 6,7-диметилизоаллоксазин, соединенное с остатком спирта D-рибита. Рибофлавин содержится в клетках различных микроорганизмов, будучи коферментом в составе флавопротеинов. Посевной материал — споры Eremothicum ashbyii, выращенные на пшене. Культивирование продуцентов рибофлавина проводят при 28 – 30 °С в течение 72 ч. Через каждые 8 ч по мере осуществления процесса ферментации отбирают пробы для контроля за развитием микробных клеток, составом среды и накоплением целевого продукта. Полученная культуральная жидкость по окончании ферментации содержит 1,4 мг/мл рибофлавина. В целях стабилизации витамина в процессе высушивания культуральная жидкость подкисляется соляной кислотой до рН 4.5 – 5, после чего она концентрируется в вакуум-выпарной установке, производят дополнительную очистку на ионообменной установке; элюат выпаривают и полученный концентрат рибофлавина высушивают на распылительной сушилке.

Получение витамина В2

Витамин В12 (цианкобаламин) представлен группой биологически активных веществ, содержащих в своем составе трехвалентный кобальт, аминные и цианистые группировки, которые могут быть замещены другими радикалами: – ОН-, Cl-, Br-. Цианкобаламин получают только микробиологическим синтезом. Его продуцентами являются мутанты Propionоbacterium shermani М-82 и Pseudomonas denitrificans М-2436 продуцируют на жидкой среде до 58 – 59 мг/л цианкобаламина. Витамин В12 получают путем культивирования Propionobacterium в анаэробных условиях. Питательная среда содержит: глюкозу, кукурузный экстракт, соли кобальта, сульфат аммония. рН питательной среды около 7,0, что достигается добавлением гидроксида аммония. Длительность ферментации – 6 суток. Спустя 72 ч после начала культивирования в ферментер вносят 5,6-диметилбензимидозол (ДМБ) – предшественник витамина В12, в качестве затравки. Цианкобаламин накапливается в клетках бактерий, поэтому биомассу отделяют от культуральной жидкости методом сепарации. Витамин В12 экстрагируют из биомассы водой, подкисленной до рН 4,5 – 5 при температуре 85-90°C. Очистка – экстракция органическими растворителями. В итоге — кристаллы витамина В12, их отфильтровывают на холоде, промывают в ацетоне и сушат в экстракторе.

Получение витамина В12

Витамин С – группа соединений – производных L-(+)-гулоновой кислоты. Основные способы получения — выделение из растительного сырья, химический синтез из Д-глюкозы через Д-сорбит, биотехнологический способ (представляет собой комбинированный химико-ферментативный процесс). Ферментацию Gluconobacter oxydans проводят на средах, содержащих сорбит (20 %), кукурузный или дрожжевой экстракт, при интенсивной аэрации (8 – 10 г О2/л/ч). Выход L-сорбозы может достичь 98 % за 1 – 2 суток. При достижении культурой лаг-фазы можно дополнительно внести в среду сорбит, доводя его концентрацию до 25 %. Ферментацию бактерий проводят в периодическом или непрерывном режиме. Принципиально доказана возможность получения L-сорбозы из сорбита с помощью иммобилизованных клеток в полиакриламидном геле.

Биосинтез витамина С

Витамин D(кальцеферол) – группа родственных соединений, обладающих антирахитичным действием, в основе которых находится эргостерин, обнаруженный в клеточных мембранах эукариот. Продуцент — дрожжи или мицеллиальные грибы, которые подвергают гидролизу раствором соляной кислоты, гидролизат обрабатывают спиртом при 75 – 78 °C и фильтруют. Фильтрат упаривают. Используют осадок, содержащий витамин D, его промывают, размельчают, дважды обрабатывают спиртом, спиртовые экстракты объединяют и сгущают, полученный «липидный концентрат» подвергают омылению гидроксидом натрия. Эргостерин содержится в неомыленной фракции и выпадает в осадок при температуре – 0 °C;его растворяют в спирте или бензоле с целью очистки. Выпавшие кристаллы сушат в эфире. Чистый препарат эргостерина облучают ультрафиолетовым светом для получения витамина D, эфир отгоняют, раствор витамина D концентрируют и кристаллизуют.

Получение витамина D

Витамин Н (биотин) – кофактор не менее десяти ферментов, ведущих в клетке синтез многих жизненно необходимых веществ. На питательной среде выращивают грибы рода Rhizopus – продуцент биотина. Биомассу гриба отфильтровывают, а к культуральной жидкости, в которую ризопус выделяет большое количество биотина, добавляют метилотрофные дрожжи, которые за короткое время поглощают почти весь имеющийся в среде витамин. Смесь биомассы ризопуса и дрожжей, богатая биотином, и есть биотиновый препарат. Rhizopus delemar образует около 1 мг биотина на 1 л среды и большую его часть выделяет наружу.

Получение витамина Н (В7)

Каротиноиды — это изопреноидные соединения, синтезирующиеся многими пигментными микроорганизмами из рода Aleuria, Blakeslea, Corynebacterium, Flexibacter, Fusarium, Halobacterium, Phycomyces, Pseudomonas, Rhodotorula, Sarcina, Sporobolomyces и др. Из одной молекулы В-каротина при гидролизе образуются две молекулы витамина A. В качестве продуцентов каротиноидов можно использовать бактерии, дрожжи, мицелиальные грибы. Более часто применяют зигомицеты Blakeslea trispora и Choanephora conjuncta. Вначале штаммы выращивают раздельно, а затем — совместно при 26 С и усиленной аэрации с последующим переносом в основной ферментатор. Длительность ферментации — 6-7 дней. Каротиноиды извлекают ацетоном, переводят в неполярный растворитель. В случаях извлечения белково-каротиноидных комплексов, применяют поверхностно-активные вещества в концентрации 1-2%. В целях очистки можно прибегать к методам хроматографии или к смене растворителей. Витамин A из В-каротина сравнительно легко можно получить при гидролизе.

Биосинтез витамина А

Традиционные способы получения витаминов основаны либо на переработке больших количеств ценного сырья, либо (в редком случае) на химическом синтезе, следовательно, витаминная промышленность нуждается в более эффективных технологиях, и такие технологии успешно создаются. С помощью лишь генетических манипуляций (воздействием на регуляцию метаболизма) были получены штаммы микроорганизмов, которые производят в десятки тысяч раз больше витаминов, чем необходимо для их роста.

Источник