Перечислите биотехнологических продуцентов жирорастворимых витаминов

Витамины используются в качестве лечебных препаратов, для создания сбалансированных пищевых и кормовых рационов и для интенсификации биотехнологических процессов.

Благодаря изучению физиологии и генетики микроорганизмов— продуцентов витаминов и выяснению путей биосинтеза каждого из них создана теоретическая основа для получения микробиологическим способом практически всех известных в настоящее время витаминов. Однако, с помощью энзимов целесообразнее производить лишь особо сложные по строению витамины: β–каротин (провитамин A) и предшественники витамина D. Остальные витамины либо выделяют из природных источников, либо синтезируют химическим путем.

β–каротин. Применение в медицине: в организме человека бета-каротин действует как фотопротектор и антиоксидант на клеточном и молекулярном уровнях предотвращает трансформации, индуцированные окислителями, токсичесикми веществами, рентгеновским излучением.

Установлено, что многие микроорганизмы — фототрофные бактерии, актиномицеты, плесневые грибы, дрожжи — синтезируют каротин. Dunaliella salina -единственный в мире организм, в котором содержание бета-каротина (провитамина А) может достигать 60-70% от общей массы. В месте с ним в клетке содержатся альфа-каротин, криптоксантин, зеаксантин, протеин, кантаксантин, фикотин, витамины группы В. β-Каротин накапливается в виде капелек в хлоропластах клеток Dunaliella salina

При культивировании D. salina для хорошего каротиногенезиса необходимы следующие условия:

• освещение (D. salina является облигатным фотоавтотрофом);

• температура (в наибольшей степени стимулирует каротиногенезис температура, близкая к 40 °С);

• источник углерода (рост D. salina стимулируется пропусканием СО2);

• источники азота и фосфора

• концентрация соли (D. salina имеет широкую область устойчивости к концентрации соли, от 1 до 35% NaCl (насыщение); обычно для культивирования используют 20–30%NaCl);

• другие факторы (для роста D. salina необходимы и другие элементы (Mg2+, Ca2+, Na+, Cl- и микроэлементы); оптимум рН лежит в диапазоне 7–9).

Основные затраты связаны со сбором культуры и выделением продукта. Сбор D. salina представляет собой процесс более трудный, чем сбор других водорослей, поскольку она представляет собой одноклеточный организм, в котором отсутствует клеточная стенка. При высокой плотности и вязкости рассола ее содержание составляет лишь 1 г/л.

Для экстрагирования каротина можно использовать обычные органические растворители, однако это не всегда соответствует требованиям потребителей к «натуральным» продуктам. Более приемлемым является использование горячего растительного масла или газа в суперкритическом состоянии.

Витамин D – это группа родственных соединений, в основе которых находится эргостерин, который обнаружен в клеточных мембранах эукариот.

Источником эргостерина являются фитопланктон, бурые и зеленые водоросли, но особенно богаты эргостерином дрожжи и плесневые грибы (в мицелии грибов Aspergillus и Penicillium), которые и служат сырьем для его промышленного получения. Бактерии, как правило, синтезируют ничтожные количества стеринов. Стерины обнаружены у Lactobacillus arabinosus, L. pentosus, Escherichia coli, Azotobacter chroococcum, Micromonospora sp.

 Эргостерин является также основным стерином дрожжей, поэтому данные микроорганизмы – основной источник для селекционных работ. Продуценты: Saccharomyces carlbergensis S. ellipsoideus,, Candida utilis. Дрожжи, богатые белком, как правило, содержат мало стеринов. Эти данные касаются главным образом пекарских дрожжей. Для дрожжей, использующих н-алканы, последние являются лучшим источником углерода для синтеза эргостерина, чем углеводы. Стимулирующее действие на образование стеринов дрожжами оказывает обеспеченность дрожжей витаминами, и прежде всего пантотеновой кислотой, которая в составе КоА участвует в построении молекулы эргостерина. При действии на дрожжи рентгеновского излучения содержание эргостерина увеличивается в 2-3 раза. Важное условие синтеза эргостерина дрожжами – хорошая аэрация. В анаэробных условиях в клетках дрожжей накапливается предшественник эргостерина – сквален. Синтез стеринов не связан с ростом дрожжей. Содержание стеринов повышается по мере старения культуры и стеринообразование продолжается после остановки роста дрожжей. Облученные сухие дрожжи применяют в животноводстве; в промышленности их выпускают под названием «кормовые гидролизные дрожжи, обогащенные витамином D2».