Sinteza microbiologică a vitaminei B12

Vitamina B12 este o vitamina solubila in apa din grupa B. Spre deosebire de alte substante din acest grup, se poate acumula in corpul uman, mai ales in ficat, splina, plamani si rinichi. Acesta este absorbit în intestinul subțire, depus în ficat.

Ca o parte din acesta conține un ion de cobalt, deci un alt nume - cianocobalamina, sau cobalamina. Cyancobalamina este rezistentă la lumină și temperatură ridicată și este mai bine conservată în produsele alimentare atunci când este tratată termic.

Conținutul de vitamina B12 în produse

Activitatea cianocobalaminei este foarte mare, iar cantitatea de vitamina B12 din alimente este măsurată în micrograme. În consecință, nevoia unei persoane este mică.

Cantitatea de vitamina B12 în produse (μg / 100g):

  • Carne de vită - 60;
  • Inima - 25;
  • Stridiile - 18;
  • Păstrăv - 7,5;
  • Herring - 13;
  • Brânză rusă - 1,5;
  • Sardine în ulei - 8,5;
  • Carne de iepure - 4,3;
  • Carne de vită - 3,0;
  • Sicriu - 2,4;
  • Cod - 1,6;
  • Cheese olandeză - 1,1;
  • Brânză Poshekhonsky - 1,4;
  • Brânză brută - 1,0;
  • Egg pui - 0,5;
  • Lapte de vacă - 0,4;
  • Kefir - 0,4;
  • Unt - 0,1.

Principala sursă a acestei vitamine pentru organism este produsele de origine animală. Unele cobalamine sunt sintetizate în intestin cu propriile microflore. Cantități foarte mici se găsesc în soia, hamei, vârfurile, spanacul, salata verde.

Rata de consum a vitaminei B12

Varsta defineste nevoia zilnica de cianocobalamina. Astfel, la sugarii cu vârsta de până la 6 luni, este de 0,4 μg / zi, la copiii de la 6 până la 12 luni - 0,5 μg / zi, de la 1 la 3 ani, această necesitate crește la 1 μg / zi, de la 4 la 6 ani - până la 1,5 mcg / zi. Copiii cu vârste cuprinse între 7 și 10 ani necesită 2 mcg de vitamină pe zi, adolescenți cu vârsta cuprinsă între 11 și 17 ani, precum și adulți - 3 mcg / zi. La femeile gravide și care alăptează, necesitatea este mai mare - 4 mcg / zi.

Există o altă denumire a cantității de vitamină B12 - în unități internaționale (UI). 1ME corespunde unei activități de 1 μg cianocobalamină.

Cobalamina metabolismul în organism este foarte lent, iar pentru formarea deficitului său durează cel puțin 5-6 ani. Dacă o persoană ia preparate de potasiu, atunci hipovitaminoza se formează de mai multe ori mai repede.

Dacă o persoană fumează, consumă alcool sau este vegetariană, atunci nevoia de vitamina B12 crește.

Cu consumul excesiv de băuturi dulci, carbogazoase, precum și diaree cronică, absorbția de cianocobalamină din intestin se agravează și, prin urmare, scăderea aportului acesteia.

Dacă o persoană utilizează o mulțime de medicamente diferite, și mai ales contraceptive, consumul de cianocobalamină crește.

Valoarea vitaminei B12 în organism

Vitamina B12 joacă un rol semnificativ în procesele biologice ale corpului, împreună cu alte vitamine este implicată în metabolismul grăsimilor, proteinelor și carbohidraților, precum și:

  • Participă la formarea globulelor roșii din sânge - celule roșii din sânge;
  • Ajută la eliminarea homocisteinei din organism - un aminoacid care contribuie la apariția stroke și a infarctului miocardic;
  • Reduce cantitatea de grăsimi și colesterol din organism;
  • Îmbunătățește disponibilitatea oxigenului pentru celule în timpul hipoxiei;
  • Participă la regenerarea țesuturilor deteriorate, participând la sinteza acizilor nucleici;
  • Promovează formarea formelor active de vitamină A;
  • Participă la formarea hormonului melatonină, care reglează bioritmii;
  • Are un impact asupra sistemului reproductiv al bărbaților - crește conținutul de spermatozoizi în glandele sexuale;
  • Reglează sistemul imunitar;
  • Este un catalizator pentru transformările biochimice ale acizilor organici, ca rezultat al formării mielinei - învelișul fibrelor nervoase.

Vitamina B12 este foarte importantă pentru păr, pentru creșterea și aspectul sănătos.

Lipsa de vitamina B12

Hipovitaminoza se formează atunci când aportul insuficient de cianocobalamină cu alimente, o încălcare a absorbției sale, în timp ce luați anumite medicamente. Semnele de eșec sunt următoarele simptome:

  • Scăderea numărului de hemoglobine, trombocite și leucocite;
  • Întreruperea sistemului digestiv;
  • Oboseală, iritabilitate, depresie;
  • Senzație de amorțeală și dificultăți de mers pe jos;
  • Stomatită, glosită;
  • Dureri de cap;
  • Vedere încețoșată;
  • Menstruație dureroasă.

Lipsa de vitamina B12 pentru par duce la caderea parului si graying timpuriu.

Excesul de vitamina B12

Hipervitaminoza cianocobalaminei se formează rar, cu nerespectarea dozei în timpul administrării comprimatelor cu vitamina B12 sau administrarea parenterală.

Principalele simptome ale supradozajului:

  • Edem pulmonar;
  • Tromboză venoasă;
  • Urticarie sau șoc anafilactic;
  • Insuficiență cardiacă.

Utilizarea cianocobalaminei în scopuri terapeutice

Ca medicament, vitamina B12 în fiole sau tablete este utilizată pentru boli cum ar fi hepatită, anemie, sciatică, polineurită, pancreatită cronică, scleroză multiplă, neuropatie diabetică, boală de radiații, paralizie cerebrală, leziuni ale nervilor periferici, boli cutanate și alergice.

Comprimatele de vitamina B12 sunt mai bine absorbite atunci când sunt luate cu acid folic. Se utilizează în tratamentul anemiei într-o doză de 30 până la 200 mg pe zi, în fiecare zi, până la obținerea remisiunii.

Vitamina B12 în fiole este utilizată pentru administrare intravenoasă, intramusculară, intra-lombară și subcutanată.

În caz de patologie neurologică, inclusiv sindromul durerii, vitamina B12 se administrează de la 0,2 la 0,5 mg pe injecție într-un model incremental, 1 dată în 2 zile, cu o durată de până la 2 săptămâni.

Contraindicații

Nu utilizați vitamina B12 în fiole și tablete în caz de tromboembolism, eritrocitoză și intoleranță individuală. Angina pectorală necesită prudență.

Obținerea vitaminei b12

Obținerea vitaminei b12 utilizând bacterii de acid propionic

În prezent, pentru a obține vitamina b 12 Următoarele microorganisme Prop, freudenreichii ATCC 6207, Prop, shermanii ATCC 13673, Prop, shermanii BKM-103 și variantele acestora și mutanții sunt utilizați. Cel mai mare interes îl au tulpinile capabile de sinteza independentă de 5,6 DMB. Deoarece sinteza de 5,6 DMB are loc mai bine cu accesul aerului, se realizează un proces în două etape, în care se obține cel mai mare randament al produsului. La etapa 1, cultura este cultivată în condiții anaerobe până la utilizarea completă a zahărului. În a doua etapă, se include aerarea, creând astfel condițiile pentru sinteza de 5,6 DMB și conversia etiobaloamnelor la desoxicobalamină. Ambele etape se desfășoară în două fermentatoare diferite sau într-unul singur. Celulele crescute anaerobe pot fi recoltate prin centrifugare și suspensia groasă este incubată în aer și, dacă este necesar, în prezența a 5,6 DMB și a cianurii. Adăugarea DMB se produce numai în a doua etapă a fermentației (dacă bacteria nu o sintetizează independent), deoarece în prezența sa se formează forme complete ale vitaminei care inhibă sinteza acesteia. Mediul de fermentare conține în general glucoză sau melasă inversată (10-100 g / l), cantități mici de săruri de Fe, Mn și Mg, precum și Co (10-100 mg / l), surse de azot. Extractul de porumb (30 - 70 g / l) care conține acid lactic și pantotenic se adaugă la mediu pentru a spori creșterea bacteriilor. Acidul pantotenic, care stimulează, de asemenea, sinteza vitaminei, se recomandă să fie adăugat în mediu. Bacteriile sunt cultivate la 30 °, menținând pH-ul la 6,5-7,0 prin introducerea (NH4) OH. Fermentarea se efectuează în fermenți pe 500 l, conținând 340 l mediu inoculat cu 7 l de semințe. În primele 80 de ore, cultura crește sub o ușoară presiune de N2 și se agită slab (fără aerare), în următoarele 88 de ore acestea cuprind aerare (2 m3 / h) și agitare. Există unele variații în cultivare. Vitamina B12 este stocată în celulele bacteriilor, deci este extrasă:

1) eliberarea vitaminei din celule și transformarea acesteia în cianocobalamină;

2) izolarea produsului brut (puritate 80%), care poate fi utilizată în zootehnie;

3) purificare ulterioară până la nivelul de 91-98% (în scopuri medicale).

Pentru a extrage vitamina din celule, acestea din urmă sunt încălzite la 80 ° -120 ° timp de 10-30 minute la un pH de 6,1-8,5. Conversia la CN-cobalamină este realizată prin tratarea la cald soluție sau suspensie de celule de cianură sau tiocianat, adesea în prezența NaNO2 sau cloramină B. corrinoids sorbită pe diverse suporturi: Amberlite IRC-50, A12O3, cărbune activ și a fost eluat cu apă-alcooli sau compuși fenolici cu apă. Vitamina B12 este formată în cantități semnificative de către Clostridia Cl acetogenică. termoacetic, Cl. pentru - micoaceticum și Acetobacter ivoodi. Corrinoizii sunt extrași din soluții apoase cu fenol sau crezol sau un amestec al acestor alcooli cu benzină, butanol, tetraclorură de carbon sau cloroform. Prin evaporarea diferiților solvenți se obțin precipitat sau cristale ale vitaminei, care se dizolvă într-un solvent adecvat la concentrația dorită. Tulpinile naturale ale bacteriilor din acidul propionic formează 1,0-8,5 mg / l de coriinoizi, dar se obține mutantul P. shermanii M-82, cu care este posibil să se obțină până la 58 mg / l de vitamină.

Dar există un mesaj de brevet (Franța) privind obținerea unui randament incredibil de ridicat - 216 mg / l.

În familia de Propionibacberiaceae, există alți reprezentanți capabili de o acumulare înaltă a vitaminei B12 în celule. Acesta este în primul rând Eubacterium limosum (Butyribacterium rettgerii). Mulți reprezentanți ai actinomicidelor și microorganismelor conexe prezintă un interes practic ca producători de vitamine. Vitamina B adevărată12 în cantități semnificative sintetizează Nocardia rugosa. Prin mutație și selecție a sușei obținute N. gigosa, acumulând până la 18 mg / l de vitamină b12. Producătorii activi de vitamine se găsesc printre membrii genului Micro-monospora: M. purpureae, M. echinospora, M. halophitica.M. fused, M. chalceae. Methanosarcina barkeri, M. vacuolata și câteva tulpini de specie halofilă Methanococcus halophilus, posedă activitate de sinteză a cobalaminelor mari. Ultimul organism sintetizează mai mult de 16 mg de corinozide pe gram de biomasă. Un astfel de conținut ridicat de coriinoizi nu a fost observat în nici un alt microorganism studiat. Motivul pentru conținutul ridicat de coriinoizi în bacteriile metanogene nu a fost stabilit.

Obținerea vitaminei B12 cu ajutorul bacteriei Pseudomonas denitrificans

Un număr de tulpini din genul Pseudomonas formează cantități semnificative de B12, dar cel mai frecvent utilizat mutant este Ps. denitriflcans, care, ca rezultat al mutagenezei, nivelul de vitamina B12 a reușit să crească de la 0,6 mg / l (tulpină sălbatică) la 60 mg / l. Bacteriile cultivate cu aerare și agitare la condiții periodice (sau debit) în mediu (a) din următoarele compoziții: melasa de sfeclă de zahăr - 100 g, extract de drojdie - 2 g, (NHtb HPO4 - 5 g, MgS04 - 3 g, MnS04 - 200 mg CoNO3 - 188 mg, 5,6 DMB - 25 mg, ZnSO4 - 20 mg, Na2MoO3 - 5 mg, apa de la robinet - până la 1 litru, pH 7,4 Melasa este bogat în betaină și acid glutamic, au un efect pozitiv asupra randamentului de vitamina betaină.. stimulează sinteza b-ALA și, eventual, modifică și permeabilitatea membranei. Cultura este ținută într-o stare liofilizată, menținută în cele de mai sus. Reseeding mediu clorhidric se realizează într-un tub de testare cu un mediu dens (b) Compoziția (b) melasă de sfeclă de zahăr mediu -. 60 g, drojdie de bere - 1 g, NZ-amină - 1 g (MN4NRO4 - 2 g, MgSO4 - 1 g - 200 mg, 20 mg de ZnS04 - 20 mg, - agar - 25 g, apă de la robinet - până la 1 l, pH 7,4, incubat timp de 4 zile la 28 ° C. Celulele sunt apoi transferate în 150 ml de mediu lichid din aceeași compoziție. (dar fără agar), turnat într-un balon Erlenmeyer de litru. Incubați timp de 3 zile la 28 ° pe scaunul balansoar. Conținutul balonului se introduce într-un fermentator de 5 litri conținând 3,3 litri de mediu (vezi mai sus), sterilizat timp de 75 minute la 120 ° C. Se incubează timp de 90 de ore la 29 ° cu agitare (420 rpm) și aerare (0,2 m3 / h). Vitamina B pură12 primiți ca urmare a următoarelor operațiuni succesive:

Cultivarea fluidului cu celule Ps. se încălzește timp de 30 de minute la 20 ° C, se răcește, se ajustează pH-ul la 8,5, se adaugă KCN, se agită timp de 16 ore la 25 ° C, se adaugă 200 g de ZnCl2, se ajustează pH-ul la 8,0, se agită, se filtrează.

· Extracția triplă a amestecurilor de 350 ml

· Cresol și tetraclorura de carbon (raport 1: 2)

· Extract organic I

· Extracție triplă de 30 ml. amestecuri de crezol și

· Tetraclorura de carbon (raport 1: 2)

· Extract organic II

· Adăugarea a 200 ml de acetonă și 120 ml de eter

· Vitamina B brut12

Ca rezultat al procesului de extracție, se obține cianocobalamina cu puritate 98% și randament 75% Randamentul final este de 59-60 mg / l, CN-cobalamina este o formă stabilă a vitaminei.

Obținerea vitaminei B12 utilizând o tulpină de bacterii Pseudomonas fluorescens BKM B-2224D

Invenția se referă la industria microbiologică și se referă la o nouă tulpină de bacterii Pseudomonas fluorescens BKM B-2224D, producând vitamina b12, care este utilizat ca medicament antianemic în medicină și în producția de aditivi furajeri pentru animalele de fermă și păsările de curte.

Scopul invenției este de a obține o tulpină de bacterii care să sintetizeze vitamina b12 într-o concentrație mai mare decât producătorii microbieni cunoscuți.

Condiții pentru biosinteza vitaminei b12 o tulpină de Pseudomonas fluorescens BKM B-2224D.

Vitamina B biosinteză12 Cultura de Pseudomonas fluorescens BKM B-2224D făcut prin următoarea schemă: inoculului pe un mediu agar - flacoane> inocul în mediu lichid - - -> cultură într-un mediu lichid în mașina de semănat - -> biosintezei într-un mediu lichid într-un fermentator.

Într-un balon de agitare de 750 ml cu un volum mediu de 50 ml, cultura este introdusă din tub într-o cantitate de 0,1%.

Cultură cultivată la o temperatură de 30 o C timp de 48 de ore.

Condiții de fermentare: agitare constantă, temperatură 28-32 o C, cu alimentare cu aer 02-05 l / l mediu pe minut timp de 40-60 ore la o densitate optică mai mare de 0,2.

Inoculul rezultat într-o doză de mediu de fermentație steril inoculat.

Fermentarea se efectuează la o temperatură a fluidului de cultură de 28-32 ° C, cu agitare constantă, o suprapresiune de 0,5 MPa, cu un debit de aer de 0,2 l / l mediu pe minut.

Cultura Pseudomonas fluorescens BKM - 2224D se caracterizează prin faptul că creșterea acesteia are loc în paralel cu biosinteza vitaminei B12 în condiții aerobe în timpul procesului de fermentație.

Conținutul de vitamină B.12în lichidul de cultură la sfârșitul fermentării, este de 120-150 pg / ml determinat prin metoda microbiologică utilizând E. 113-3-3 ca o cultură de testare sau prin metoda spectrofotometrică. Când se cultivă bacterii de acid propionic, conținutul de vitamina B12 în fluidul de cultură este de 40-50 pg / ml.

La sfârșitul procesului de fermentare, fluidul de cultură este acidulat cu acid sulfuric la un pH de 5,8 unități, cultura este lizată la o temperatură de 90-10 ° C. Pentru a obține produsul finit, fluidul de cultură poate fi prelucrat într-un uscător prin pulverizare cu umpluturi (cretă, altele) sau trimise la etapele de primire și excreție a vitaminei B12 în forma sa cea mai pură.

Obținerea de vitamina B12 cu bacterii metanogene

În celulele bacteriilor producătoare de metan, vitamina B12 de la 4,1 nmol / mg celule uscate în Methanosarcina barkeri la 0,65 nanomoles / mg celule uscate în Metanobacterium formicum. Biosinteza cobalaminelor de arheebacterii (studiată în M. barkei) este similară cu biosinteza coriinoizilor în eubacteriile anaerobe. În metanotroful Mtb. termoautotrofică O mare parte a cobamidei de celule este localizată în fracțiunea membranară și este asociată cu proteina membranară. Se presupune că complexul proteic integral cu membrană conținând cobamidă joacă un rol semnificativ în metabolizarea acestor bacterii în utilizarea H2 + CO2, ceea ce se pare că se reduce la transferul de electroni. Corrinoizii din bacteriile care formează metan sunt, de asemenea, implicați în catabolizarea acetatului și a metanolului. Conversia metanolului în metan în Mis. barkeri apare prin formarea CH3-CoM, a cărei metilare datorată metanolului implică două metiltransferaze, în funcție de cobamidă. Corrinoidul pare a fi grupul protetic al enzimei. În Franța, din nămolul de epurare alocate bacteriile metanogene mezofile și le incubate în asociere cu alte bacterii în modul poluprotochnom într-un mediu conținând metanol (3-12 g / l), melasa, faină de NH4, Co și ortoksilidin 5,6 DMB. Fermentarea se efectuează la 35 ° într-un fermentator la 1000 m3, înlocuind zilnic 10% din substratul de fermentare cu mediu proaspăt. Biomasa este separată în separatoare și uscată într-un uscător prin pulverizare. Concentratul uscat se calculează în medie cu creta până la o activitate standard de 1000 μg / g din preparat, care este utilizată în această formă ca aditiv pentru furaj. Concentratia uscata inainte de mediere contine - 3000 mcg / g de vitamina B12, ceea ce reprezinta 45-50% din cantitatea de coriinoizi, un factor de III - 10-15% si alte corinotene incomplete - 40-50%. Izolațiile termofile ale bacteriilor metanotrofice din genurile Metanobacillus și Metanobacterium formează 2 mg / l de cobalamină atunci când conținutul în mediu este de 8 g / l metanol. În Rusia, producția de preparate pentru furaje cu vitamina B12 se bazează în principal pe prelucrarea bardelor (deșeuri de producere de acetonă-butil sau alcool) prin biocenozitatea bacteriilor implicate în fermentarea termofilică a metalelor în apele uzate. Se utilizează un consorțiu complex de microorganisme anaerobe, incluzând bacterii formând carbohidrați, amoniac, sulfat și metan. Metanul se adaugă la bard până la 2%, CoCl2-6H2O - 10 g / m3, ureea - 300 g / m3 și drojdia furajelor uscate - 230 g / m3. Dozajul de vestiare produse automat. Bard este alimentat în partea inferioară a fermentatorului digestorului (4-5 mii m3 pas), în care parametrii procesului sunt controlați automat, asigurând controlul temperaturii (55-57 ° C), pH (7,5-8,0) și timpul de fermentare. Fermentarea se efectuează continuu, înlocuind zilnic 20-25% din lichidul de fermentare cu bard proaspăt. Ca antispumant utilizați ulei de pește. Pentru a obține un preparat de alimentare, boabele se evaporă și se usucă. Deoarece vitamina B12 este instabilă în timpul tratamentului termic, în special într-un mediu alcalin, este stabilizată. Pentru aceasta, lichidul obținut în procesul de fermentare este acidulat până la pH 5,0-5,3 înainte de evaporare și se adaugă sulfit de sodiu (0,1-0,25%). Conținutul de vitamină B12 în lichidul fermentat inițial este de 4,4 g / m3. Condensarea bardelor fermentate se realizează pe evaporatoare (până la 14-17% din conținutul de substanță uscată) și se usucă într-un uscător prin pulverizare. Concentrația de vitamina B12 în produsul uscat este de 500-600 mg / kg. Adevărata vitamină este de 20-25% din cantitatea de coriinoizi, factorul III - 35-40%, factorul B și alții - 40-45%. Medicamentul rezultat se numește KMB-12.

Schema este prezentată în figura 5. Aceton-butil-bard din partea de jos a coloanei de paste intră în colecția 1 și este pompat în decantor 3. Bardele de nămol sunt colectate în colecția 4 și folosite ca hrană pentru animale. Decanat, răcit la o temperatură de 55-57 ° C, metanolul și clorura de cobalt intră în fermentatorul 12. Masa fermentată din partea superioară a fermentatorului este luată și trimisă în reactorul 19, unde stabilizează vitamina B12 prin adăugarea de sulfit de sodiu și acid clorhidric amestecat în mixerul 18. Din gazul de stabilizare, gazele sunt îndepărtate în separatorul de gaze 22, vaporizatorul este evaporat într-o unitate de vaporizator 24 și colectat în colectoarele 26. Pomparea condensată de metan este pompată de pompa 27 la colectarea buteliei de metan 28 și apoi pompată 29 în uscătorul cu pulverizare 31.

Ca purtător de căldură pentru uscare, se utilizează gaze de fermentare care sunt arse în cuptorul 39. Pulberea uscată intră în buncărul 33 și este ambalată în pungi de plastic închise în saci Kraft.

Absența deșeurilor industriale, disponibilitatea materiilor prime, continuitatea metodei, care nu necesită condiții sterile, o fac economie.

Furajeți vitamina b12 primesc în Uniunea Sovietică plantele biochimice Grozny acetonă și Efremov. Pentru producerea de vitamina B12 Sistemele de automatizare ale principalelor etape ale procesului tehnologic au fost introduse și introduse recent.

Concentratul uscat KMB-12, în plus față de vitamina B12 (100 mg / kg de medicament), conține o serie de alte substanțe care stimulează creșterea. Rezultatele deosebit de bune în creșterea animalelor se obțin cu o combinație de vitamina B12 cu doze mici de antibiotice, în special cu biomicină. Realizarea în țara noastră a metodei descrise și obținerea unui concentrat de vitamina B12 a permis să furnizeze pe deplin animalele cu această vitamină.

În SUA, aproape toate furajele produse pentru porci și păsări de curte sunt îmbogățite cu vitamina B12. Sa demonstrat că proteinele animale pot fi înlocuite cu proteine ​​vegetale, cu condiția ca amestecurile de furaje să fie îmbogățite în vitaminele B12 la o doză de 60 mcg / kg.

Figura 5 - Schema tehnologică de obținere a concentratului de vitamina B12 utilizând o cultură mixtă de bacterii care formează metan: 1 - colectarea bordelor; 2 - pompă pentru bord; 3-bord decanter; 4 - o colecție de barde condensate; 5 - colectarea bardelor; 6 - pompă pentru decantarea bardelor; 7 - un frigider pentru răcirea decantării bardelor; 8 - o colecție de metanol; 9 - pompa de dozare a metanolului; 10 - soluție de clorură de cobalt; 11 - pompă de dozare cu soluție de clorură de cobalt; 12 - fermentator pentru fermentarea metanului; 13 - pompă pentru prepararea metanului; 14 - colectarea acidului clorhidric mernka; 15 - pompă de dozare cu acid clorhidric; 16 - soluție de colectare-mernik de sulfit de sodiu; 17 - pompă de dozare a soluției de sulfit de sodiu; 18 - un mixer de paste de metan, acid clorhidric și soluție de sulfit de sodiu; 19 - un reactor pentru stabilizarea vitaminei Bi2 într-o pastilă de metan; 20 - pompă pentru prepararea metanului stabilizată; - încălzitor de bere stabilizat cu metan; 22 - gazele de separare eliberate din sistemul de preparare a metanului; 23 - pompă pentru alimentarea unui vapor stabilizat cu metan la unitatea de vaporizare; 24 - încălzitoare cu metan; 25 - instalație de evaporare pentru concentrația metanului (corpul a-1, corpul 6-II, corpul s-III, corpul d-IV, condensatorul d-barometric, pompa e-vid); Colectarea 26 de preparate cu metan condensat; 27-pompă pentru prepararea condensului cu metan; 28 - colectarea preparatului condensat de metan (transfer); 29 - pompă pentru prepararea metanului condensat; 30 - încălzirea vaporului condensat de metan; 31 - uscător prin pulverizare prin pulverizare centrifugă; 32 - cicloane de uscare prin pulverizare; 33 - buncăr de concentrat uscat; 34 - ambalare în saci; 35 - scruber pentru curățarea gazelor de ardere ale uscătorului din pulberea concentrată; 36 - instalație pentru arderea catalitică a gazelor eliberate în timpul acidificării și încălzirii unei paste de metan; 37 - rezervor de gaz pentru gazele de fermentație; 38 - frigider pentru separarea apei din gazele de fermentare; 39 - uscător cu pulverizare prin cuptor cu gaz.

Institutul de Cercetare al Alcoolului și al Alcoolului și Industriei Vodcă din Ucraina a dezvoltat o tehnologie pentru obținerea concentratului de furaje cu vitamina B.12 prin fermentarea melaselor de alcool bard cu o cultură mixtă de bacterii care formează metan. Drojdie de hrana este pre-cultivat pe melasa alcool bard. După separarea drojdiei, se obține un fluid de cultură conținând 7-8% solide. În acest lichid se cultivă bacterii care formează metan și se obțin 1,5-2 g de vitamină B de la 1 m 1 din bardele originale12.

Fluidul de cultură este evaporat până la un conținut de 60-70% solide, amestecat cu umplutură și uscat. Porumbul, tărâțele, etc. sunt folosite ca umplutură. Concentrați concentratul uscat și ambalați în saci. 1 kg de concentrat alimentar conține: vitamina B12 18 - 20 mg, B2 41 mg, PP 146 mg și alte vitamine. Perioada de valabilitate este de 12 luni.

Bacterii metanogice mezofilice și termofile, incluzând situsul termoautotrofic Metanobacterium, Mb. termoformicin, Mb. bryantii, Metanosarcina barkeri, dna vacuolata, doamna mazei, Methanococcus hatopilus, sintetizează exclusiv factorul III. Vitamina B adevărată12 formează metilotrofe nonporogene: Eubacterium limosum, butyribribterium methylotrophicum și Acetobacter woodi, aproape de acesta. Prin crearea biocenozilor artificiali și prin selectarea condițiilor de fermentație, este posibilă o reglare intenționată a biosintezei vitaminei B.12. Noi dezvoltări. Pentru a reduce producția de vitamina B12 și utilizarea unor materii prime ieftine din surse regenerabile, a fost studiată formarea de corrinoide de către bacteria Prop, atidipropionici ATCC 25562 cu creșterea pe xiloză ca principală componentă a hidrolizatelor de hemiceluloză. Folosind xiloza, bacteriile au acumulat 0,35 mg de corinozide într-un litru de mediu, fără adăugarea de săruri. Pentru producerea de coriinoizi din xiloză, cel mai adecvat este reactorul UFR care funcționează cu reciclarea celulelor de ultrafiltrare. Celulele imobilizate din Japonia au confundat stabilitatea și productivitatea biocatalizatorului cu includerea celulelor de Propionibacterium sp. în kappa-caragenan, Na-alginat, agar și geluri de prepolimer uretan. Substratul optim este prepolimerul PU-9, matricea polimerică a căreia nu a redus activitatea celulelor incluse în el. În condiții de fermentație optimă, 5 g de celule imobilizate s-au sintetizat nou și 900 mcg de vitamină s-au excretat în 18 zile de fermentație periodică repetată, demonstrând posibilitatea realizării unei sinteze complexe în mai multe etape (puține dintre aceste exemple sunt cunoscute). Îmbunătățirea tulpinilor producătorului. În ultimii ani, îmbunătățirea tulpinilor a fost realizată prin mutații și selecție. Această metodă mărește productivitatea vitaminelor Ps cu 50 de ori. denitrificans. Pentru bacteriile gram-pozitive este aplicabilă propionibacteria, Bacillus, Streptotnyces, fuziunea protoplastică, pentru bacteriile gram-negative, de exemplu, Pseudomonas, sunt disponibile plasmide conjugative. Până în prezent, nu s-au obținut rezultate practice semnificative cu aceste metode noi și puternice, însă începutul acestei lucrări a fost făcut. Au fost clonate 11 gene care codifică enzimele biosintezei vitaminei B12 au bacterii pe tine. megaterium. Se crede că genomul conține numai 20-30 de astfel de gene. Prin urmare, ADN-ul ești tu. megaterium a fost fragmentat și fragmente mari au fost inserate în plasmide, care au fost transformate în continuare prin mutanți-auxotrofe în B12. Astfel de mutanți au dobândit capacitatea de a sintetiza vitamina B12. Metoda poate fi utilizată pentru a produce producătorii de tulpini la scară industrială. În bacteriile E. coll, genele Prop, tehnicum responsabile de sinteza vitaminei B sunt clonate.12. Bacteria Prop. technicum nu conține plasmide, așa că a fost izolat, purificat și fragmentat ADN din această tulpină, rezultând fragmente de 15-20 kilobaze. Aceste fragmente au fost inserate în plasmida digerată pBR 322 și plasmida hibridă rezultată a fost transformată în E. coli. Transformanții noi diferă de tulpina de control în ceea ce privește semnele morfologice și fiziologice.

Producția de vitamina B12

Postat pe Sat, 3/26/2011 - 16:30 de admin

Vitamine - un grup de substanțe organice cu greutate moleculară mică, care, în concentrații foarte scăzute, au un efect biologic puternic și divers. În natură, sursa vitaminelor este în principal plantele și microorganismele. Menahinonele și cobalaminii sunt sintetizați exclusiv de microorganisme. Și, deși sinteza chimică în producerea majorității vitaminelor ocupă o poziție de lider, metodele microbiologice au de asemenea o mare importanță practică [1,2].

Principiile structurii chimice a vitaminelor sunt atât de diverse încât clasificarea lor pe baza structurii este imposibilă. Vitaminele sunt împărțite în funcție de principiul solubilității în liposolubile și solubile în apă. Din vitaminele liposolubile, vitaminele A și D sunt cele mai importante în economia națională și în industria microbiologică, precum și în vitaminele B solubile în apă2 și B12 [1,4]. În plus, microorganismele sunt utilizate ca oxidanți selectivi ai sorbitolului pentru sorboză (la primirea vitaminei C), precum și pentru producerea de concentrate de vitamine (vitamina B2, carotenoide). Producția microbiologică a biotinei utilizată în dieta găinilor și porcilor este promițătoare. În prezent, în Occident, cea mai mare parte a furajelor pentru porci include biotina, produsă prin sinteză chimică. Ca urmare a sintezei chimice, se formează un amestec racemic, și numai forma D a vitaminei, care este sintetizată de microorganisme, are activitate biologică [1].

Vitamina B12

Printre compușii nepolimerici se numără vitamina B12 are structura cea mai complexă. Acesta este cianura de a (5,6-dimetilbenzimidazol) - cobamidă:

În molecula de vitamina B12 distins:

1. Un inel de porfirină, cromofor sau corrin, legat la un atom de cobalt prin patru legături de coordonare prin intermediul atomilor de azot.

2. Ligandul superior de coordonare a cobaltului în vitamina B12 este un grup ciano. Se pot înlocui și alți substituenți anorganici sau organici, cum ar fi NO.2 2, SO2 2-, OH-, H2O, CH3, adenosyl; substituenții determină denumirea derivaților vitaminei B12.

3. Poziția a șasea a cobaltului este ocupată de un nucleu de nucleotide (ligand de cobalt inferior) constând dintr-o bază azotată, riboză și un reziduu de acid fosforic. Nucleul nucleotidic este legat de cobalt prin azotul bazei și cu inelul corrin prin puntea aminopropanol.

Vitamina B12 sau baza de azot cianocobalamină este reprezentată de 5,6-dimetilbenzimidazol (5,6-DMB). Prezența 5,6-DMB determină activitatea moleculei de coriinoizi (sinonimă cu numele vitaminelor din grupa B12) pentru animalele mai mari. În loc de 5,6-DMB, microorganismele pot include alte baze de benzimidazol și purină în moleculă. Nucleul nucleotid poate fi complet absent, ca în cazul factorului B.

25 de ani de la descoperirea vitaminei B12 În 1972, ca rezultat al multor ani de cercetare, sa realizat o sinteză chimică completă a structurii corininoide. Corrinoidul a fost sintetizat ca rezultat al treizeci și șapte de pași consecutivi, dar datorită complexității unei astfel de sinteze, metoda microbiologică este încă singura metodă industrială de obținere a vitaminei B12 [1].

Producătorii de vitamina B12

În natură, vitamina B12 și compușii coriinoizi înrudiți se găsesc în celulele microorganismelor, în țesuturile animalelor și în unele plante mai mari (mazăre, lotus, lăstari de bambus, frunze și păstăi de fasole). Cu toate acestea, originea vitaminei B12 în plantele superioare nu este stabilită în cele din urmă. Astfel de eucariote inferioare, cum ar fi drojdie și ciuperci filamentoase, corinozide, aparent, nu se formează. Corpul animal nu este capabil de autosinteza vitaminei. Abilitatea de biosinteză a coriinoizilor este larg răspândită printre procariote. Produceți în mod activ vitamina b12 reprezentanți ai genului Propionibacterium [1, 4, 5] bacterii de acid propionic tulpini formă.Prirodnye 1,0-8,5 mg / l corrinoids, dar obținute mutante R. shermaniiM 82, prin care să primească 58 mg / l vitamină [1 5]. În familia de Propioni bacberiaceae, există alți reprezentanți capabili de o acumulare înaltă a vitaminei B12în celule. Acesta este în primul rând Eubacterium limosum Butyribacterium rettgerii.) Ca producător de vitamine, mulți reprezentanți ai actinomicidelor și microorganismelor conexe prezintă un interes practic [1, 4]. Vitamina B adevărată12 în cantități semnificative sintetizează Nocardiarugosa. Prin mutație și selecție, s-a obținut o tulpină N. rugosa, acumulând până la 18 mg / l de vitamină B.12. Producătorii activi de vitamine se găsesc printre reprezentanții genului Micromonospora: M. purpureae, M. echinospora, M. halophitica, M. fusca, M. chalceae. Kobalaminsinteziruyuschey poseda bacterii metanogene activitate ridicată, de exemplu Methanosarcina barkeri, M. vacuolatai tulpinile individuale specii halofile Methanococcus halophilus [1, 4] corp.Posledny sintetizeze corrinoids mai mult de 16 mg per gram de biomasă. Un astfel de conținut ridicat de coriinoizi nu a fost observat în nici un alt microorganism studiat. Motivul pentru conținutul ridicat de coriinoizi în bacteriile metanogene nu a fost stabilit. Corrinoizii sintetizează bacterii strict anaerobe din genul clostridia. Clostridlum tetanomorf și Cl. sticklandil adenosilcobalamina este o componentă a sistemelor enzimatice care catalizează reacțiile de izomerizare specifice ale aminoacizilor, cum ar fi glutamina, lizina și ornitina. Vitamina B se găsește în cantități semnificative.12 clostridia acetogenică Cl. termoacetic, Cl. formicoaceticum și Acetobacter woodi, sintetizând acetat de la CO2. Producătorii activi cunoscuți de vitamina B12 în Pseudomonads, printre care tulpina MB-2436 de Pseudomonas denitrificans este cel mai bine mutant studiat, care oferă până la 59 mg / l de corinozide pe un mediu optimizat. De interes sunt bacilii termofili, și anume Bacillus circulans și voi. stearothermophilus, care cresc la 60 și 75 ° C și timp de 18 ore de cultivare fără a observa condițiile sterile, dau rezultate ridicate (2,0-6,0 mg / l) de vitamine. Corrinoizii sintetizează Rhodopseudomonas palustris, bacterii fototrofice purpurii Rhodobactersphericus, Rh. capsulatus, Rhodospirillumrubrum, Chromatiumuinosum și o serie de alte specii. Cantități semnificative de vitamină B12 formează cianobacteria Anabaena cylindrica, algele verzi unicelulare Chlorella pyrenoidosae și algele roșii Rhodosorus marinus [1].

Suplimente nutritive

Producătorii de vitamina B12 cultivate în medii pregătite pe bază de materii prime alimentare: făină de soia, făină de pește, extract de carne și porumb. În ultimii ani, microorganismele au fost identificate care formează calități ridicate de coriinoizi atunci când dispun de materii prime nealimentare. Achromobactersp. Utilizând alcool izopropilic ca sursă de carbon și energie, se acumulează până la 1,1 mg / l de provitamină, Pseudomonassp. sintetizează vitamina b12 într-un mediu cu metanol sau propan diol (până la 160 μg / l), opțional metilotroful formează până la 2,6 mg / l de vitamină într-un mediu cu metanol. Tulpina Klebsiella 101 a fost izolată, formând un număr mare de coriinoizi în celule numai când a crescut într-un mediu cu metanol ca singura sursă de carbon și energie [1].

Vitamina B biosinteză12 [1]:

Producția de vitamina B12

În țara noastră, ca producător de vitamina B12 utilizați Propionibacteriumf reudenreichii var. Shermanii [1,5] Pentru vitamina B12 bacteriile sunt cultivate printr-o metodă periodică în condiții anaerobe într-un mediu care conține extract de porumb, glucoză, săruri de cobalt și sulfat de amoniu. Acizii formați în timpul procesului de fermentare sunt neutralizați cu o soluție de alcalii, care intră continuu în fermentator. Dupa 72 de ore de miercuri face predecesorul - 5,6-DMB. Fără administrarea artificială de 5,6-DMB, bacteriile sintetizează factorul B și pseudovitamina B12 (adenina servește ca bază azotată) fără semnificație clinică. Fermentația se termină după 72 de ore12 persistă în celulele bacteriilor. Prin urmare, după terminarea fermentației, biomasa este separată și vitamina este extrasă din ea cu apă acidifiată până la pH 4,5-5,0 la 85-90 ° C timp de 60 de minute, cu adăugarea de NaOH 0,25% ca stabilizator.2. Când primești Ko-B12 stabilizatorul nu este adăugat. Soluție apoasă de vitamina B12 răciți, ajustați pH-ul la 6,8-7,0 cu soluție de NaOH 50%. Al este adăugat la soluție.2(SO4)3* 18H2O și FeCI anhidru3 pentru a coagula proteinele și a filtrat printr-o presă de filtrare. Soluția este purificată pe rășină schimbătoare de ioni SG-1, cu care cobalaminele sunt eluate cu soluție de amoniac. Apoi, efectuați o purificare suplimentară a soluției apoase a vitaminei cu solvenți organici, evaporarea și purificarea pe o coloană cu Al2O3. Din alumină, cobalaminele sunt eluate cu acetonă apoasă. În același timp, Ko-B12 pot fi separate de min. CN și oxicobal. Prin soluție de apă-acetonă de vitamina acetonă și se păstrează la 3-4 ° C, 24-48 ore. Cristalele care au precipitat vitamina îndepărtat prin filtrare, se spală cu acetonă uscată și eter dietilic și se usucă într-un exicator sub vid pe P2O5. Pentru a preveni descompunerea lui Ko-B12 Toate operațiunile trebuie efectuate în camere foarte întunecate sau în lumină roșie. Astfel, este posibil să se obțină nu numai un amestec de CN și oxicobalamine, ci și o formă coenzimă, care are un efect terapeutic ridicat. Pentru purificarea chimică a vitaminei B12 se utilizează capacitatea sa de a forma produse cu fenol și rezorcinol. Prin această metodă, separarea vitaminei B12din factorii care îi însoțesc este simplificată. Un concentrat industrial de cianocobalamină este tratat cu o soluție apoasă de rezorcinol (sau fenol), un complex de vitamina B este izolat.12 cu rezorcin (sau fenol), apoi descompuneți-l și obțineți un medicament cristalin [1].

Utilizarea de vitamina B12

Pentru îmbogățirea produselor lactate fermentate cu vitamina B12 acidul propionic se utilizează atât sub formă pură, cât și sub formă de concentrat preparat pe zer. Pentru nevoile de creștere a animalelor vitamina B12 primiți, utilizând cultura mixtă conținând bacterii termofile care formează metan [1,4]. Formarea coriinoizilor a fost stabilită nu numai în cultura mixtă, ci și în metanul pur al bacteriilor Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicum, Mb. termoautotrofic cu creștere în prezența H2 și CO2. Conținutul de coriinoizi în bacteriile care formează metan este de 1,0-6,5 mg / g de biomasă uscată. Folosind o cultură mixtă de bacterii care formează metan, s-a dezvoltat o metodă pentru obținerea unui preparat de hranire cu vitamina B.12-KMB12. Substratul pentru fermentarea metanului este acetonă-butil și alcool bard. Aceton-butil bard se obține prin îndepărtarea solvenților din fluidul de cultură al Clostridium acetobutylicum, care fermentează produse de patiserie și făină de făină. Pentru fermentarea metanului, se utilizează decant bard, conținând 2,0-2,5% materie uscată. La bardul decantat se adaugă 4 g / m 3 SOS12 și 0,5% metanol ca stimulanți ai sintezei de cobalamină. Ureea și fosfatul de diamoniu sunt, de asemenea, utilizate ca biostimulanți, nu se adaugă 5,6-DMB, deoarece CN = B12și factorul III, care au activitate biologică, reprezintă 80% din suma tuturor corinozelor. Bardul original are o temperatură de aproximativ 100 ° C și este practic steril. Înainte de a intra în fermentatoare, bardul este răcit la 55-57 ° C. O cultura mixta a bacteriilor care formeaza metan este folosita ca cultura initiala, realizand fermentarea termofila a "metanului" a apelor uzate. Primirea unui concentrat de vitamina B12include următoarele etape tehnologice: fermentarea continuă a bardelor cu un complex bacterian, îngroșarea pastei de metan și uscarea masei condensate pe un uscător prin pulverizare [1,4]. Fermentarea se realizează în fermentatoare din beton armat în mod continuu pe tot parcursul anului. O condiție importantă pentru procesul de fermentație normală este controlul nivelului de acizi grași și azot de amoniu. Vitamina B12 instabil în timpul tratamentului termic, în special într-un mediu alcalin. Prin urmare, înainte de evaporare, se adaugă Cl la pasul de metan la o valoare a pH-ului optimă de 5,0-5,3 și sulfit de Na (conținutul optim este de 0,07-0,1%). Înainte de a intra în unitatea de evaporare, pasajul de metan este degazat prin încălzire la 90-95 ° C la presiune atmosferică. Pulpa este concentrată la 20% substanțe uscate în vaporizatoarele cu patru corpuri. Masele de metan condensat se usucă într-un uscător prin pulverizare.

Schema tehnologică este prezentată în figură. Bentonul de acetonă-butil din partea de jos a coloanei de paste intră în colecția de barde și este pompat în decantor 3. Bardele de nămol sunt colectate în colecția 4 și sunt folosite ca hrană pentru animale. Decantat, răcit la o temperatură de 55-57 ° C, metanolul și clorura de cobalt intră în fermentatorul 12. Masa descărcată din partea superioară a fermentatorului este luată și trimisă în reactorul 19, unde stabilizează vitamina B12prin adăugare de sulfit de sodiu și acid clorhidric amestecat în amestecător 18. Din gazele mash îndepărtat stabilizate în separatorul de gaz 22, plămada este concentrată în instalația de evaporare 24 și se colectează în colecția 26. plămadă metan coagulată este pompat 27 în must de colectare metan 28, și de acolo pompa 29 la uscătorul prin pulverizare 31. Ca purtător de căldură pentru uscare, utilizați gazele de fermentare arse în cuptorul 39. Pulberea uscată intră în buncărul 33 și este ambalată în pungi de plastic închise în saci Kraft. Absența deșeurilor industriale, disponibilitatea materiilor prime, continuitatea metodei, care nu necesită condiții sterile, o fac economică [1].

Institutul de Cercetare al Alcoolului și al Alcoolului și Industriei Vodcă din Ucraina a dezvoltat o tehnologie pentru obținerea concentratului de furaje cu vitamina B.12 prin fermentarea melaselor de alcool bard cu o cultură mixtă de bacterii care formează metan. Drojdie de hrana este pre-cultivat pe melasa alcool bard. După separarea drojdiei, se obține un fluid de cultură conținând 7-8% solide. La acest lichid se cultivă bacterii formând metan și se obțin 1,5-2 g de vitamină B de la 1 m 3 din bardul inițial12 [1].

  1. Microbiologie industrială: manual. manual pentru universități P 81 pe spec. "Microbiologie" și "Biologie" / Z.A. Arkadieva, A.M. Bezborodov, I.N. Blokhin și DR.; Ed. By N.S. Egorova. - M.: Mai mare. școală., 1989. - 688 pp., bolnav.
  2. NA Shmalko, I.I. Uvarova, Yu.F. Mules. Făină de amarant - aditiv antioxidant pentru paste, îmbogățită cu β - caroten // Tehnologie alimentară. - 2004 - № 5-6. - pp. 39-41.
  3. KK Polyansky, L.V. Golubeva, O.I. Dol Matova, D.V. Dorokhin. Studiul proprietăților reologice ale speciilor conservate de lapte cu β - caroten // Tehnologia alimentară. - 2001 - №1. - pp. 28-29.
  4. Niktin G.A. Baza biochimică a producției microbiologice: Proc. alocația. - Kiev: Școala Vishcha. Head publishing house, 1981. - 312 p.
  5. Elinov N.P. Elementele de bază ale biotehnologiei. Firma de publicare "Science" SPB 1995. 600 p. 166 bolnavi.
  6. Golubev V.N., Zhiganov I.N. Biotehnologia alimentelor. - M.: DeLi print, 2001. - 123 pag.

Citiți și articolele despre producerea de vitamine:

Autorul articolului și fotografia din articol: Lyapustina EV

Cititi Mai Multe Despre Beneficiile Produselor

Legume în ordine alfabetică

B: badridzhan, baylobo, vinete, cartofi dulci, benikaza, zambilă de fasole, fasole egiptean, cal fasole, fasole, fasole, fasole rusă, pâine de fasole, fasole, aripi, fasole mung, bok choy, câmp borș, varză, broccoli, Broccoli chinezești, brunkol, rutabaga, bubridan, sfeclă, bukhva

Citeşte Mai Mult

Ce alimente sunt bune pentru recuperarea ficatului la hepatita C?

Ce alimente sunt bune pentru restabilirea funcției hepatice la hepatita C?Ce alimente sunt bune pentru ficat la hepatitele toxice? Ce alimente sunt bune pentru ficat la hepatita C?

Citeşte Mai Mult

Bucătăria braziliană

Ce te-a fascinat atat de mult despre Brazilia, natura uimitoare sau bucataria neobisnuita? Mâncarea braziliană este un amestec exploziv de tradiții africane, portugheze, indiene și chiar franceze.

Citeşte Mai Mult