Разработайте промышленную процедуру (схему) биосинтеза витамина D из зргостерина №3

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.

38 Перечислите источники получения и способы интенсификации биосинтеза убихинона (кофермента Q) №3

Убихиноны (коферменты Q) Эти соединения синтезируются в организме животных и человека. Участие убихинона в метаболических процессах проявляет регуляторный эффект, он же принимает участие в тканевом дыхании, октслительном фосфолирировании, в переносе электронов.

Получение убихинонв – это биотехнология на основе каллусных культур риса или опухолевой ткани. Продуценты – бактерии, дрожжи и дрожжеподобные микроорганизмы. Сухая масса грибов рода Candida содержит смесь убихинонов. Применение убихинонов – при ишемической болезни сердца 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 организма человека.

В настоящее время существуют три способа синтеза убихинона: синтетический, полусинтетический(использование в качестве исходного сырья – вещество, содержащиеся в табачных листьях) и ферментативный. Первые два так и не нашли своего применения в промышленности из-за сложности получения (6-9 стадий) и относительно небольших выходов

В качестве биологических продуцентов выбраны представители следующих семейств: Rhodotorula, Cryptococcus, Sporobolomyces, Candida, Torulopsis, Rhodosporidium, Trichosporon, Aureobasidium, Tremella, Bullera.

С 50-х гг. ткани табака Nicotina tabacum, После детального фотохимического изучения она была предложена в качестве продуцента убихинона (кофермента), участвующего в клеточном дыхании. Активное изучение культуры ткани табака принадлежит японской фирме «Tobacco and Salt Public Corp.». Исследования фирмы реализованы в промышленном получении биомассы табака в качестве продуцента убихинона-10.

Известны способы получения убихинона-10 при помощи дрожжей из р. р. Сandida, Rhodotorula, Torulopsis, Sporidiobolus и др., предусматривающие культивирование дрожжей в периодических условиях на глюкозосодержащей среде с дрожжевым и кукурузным экстрактами и минеральными солями в аэробных условиях.

Выращивание культур Agrobacterium sp. KY-8585 или KY-8593 на средах, содержащих по 4 % мелассы, сахарозы, кукурузного экстракта, а также минеральные соли, при строгом соблюдении режимов аэрации и перемешивания и регулировании скорости роста бактерий позволяет получать до 200 мг убихинона-10 с 1 л КЖ при содержании его в клетках до 5,1 мг/г сухой биомассы.

Убихинон-10 можно также получать при культивировании дрожжей Trichosporon ATCC 20566 на отходах переработки древесины (сульфитных щелоках). Штамм отличается устойчивостью к фурфуролу и хорошо усваивает РВ щелока. Клетки содержат 0,84 мг кофермента в 1 г СВ.

Была произведена модификация E. coli с помощью методов генной инженерии, что привело к увеличению относительного содержания CoQ10 с 0, 29 до 3,24 мг/ г DCW. При этом для достижения таких результатов рекомбинантной E. coli, содержащей две плазмиды (pQE30-pdiu и pBA3sac), нужно было поменять среду с M9YG на SOB и снизить первоначальное pH культуры с 7,0 до 5,5.

Также дл интенсификации используют фототрофные бактерии. Фототрофные бактерии Rhodobacter capsulatus ВКМ В-1614 выращивают в тонком слое при освещенности 100 ВТ/м2в аппарате для непрерывного культивирования микроорганизмов, управляемом микроЭВМ. Получают убихинон Q10, выход которого составляет 4,3 мг на 1 г сухих клеток. Фототрофные бактерии Thiocapsa roseopersicina ВКМ В-1613 выращивают на модифицированной среде Пфеннига. Фототрофные бактерии Ectоthiorhodospira Shaposhnikovii ВКМ В-1525 D выращивают на среде Ларссена. Использование для получения убихинонов фототрофных бактерий позволяет в 10-20 раз увеличить их выход.

НЕТ СПОБОВ ИЕТЕНСИФИКАЦИИ БОЛЬШЕ, НЕ НАШЛА НИГДЕ