Пигменты

Витамины

Витамины представляют собой группу сравнительно низкомолекулярных органических соединений разнообразного химического строения, объединяемых по признаку их строгой необходимости для питания человека и животных. Витамины требуются в малых количествах и выполняют в организме те или иные каталитические функции, так как входят в состав ферментов.

Микроорганизмы обладают способностью к синтезу различных витаминов. Бактерии, актиномицеты в определенных условиях могут накапливать в среде значительные количества этих веществ. Активность различных видов микробов разнообразна в отношении синтеза витаминов. Каждый вид синтезирует только определенные витамины. Известны микробы, синтезирующие витамины В1, В2, биотин, пантотеновую кислоту, пиридоксин, никотиновую кислоту и др. Многие виды бактерий и актиномицетов, окрашенные в красно-розовый, краснооранжевый или желтый цвет, образуют предшественников витаминов, так называемые провитамины — каротины и каротиноиды. Бактерии, микобактерии, актиномицеты, метанобактерии могут синтезировать витамин В12, который имеет важное значение для организма человека и животного, так как применяется при лечении злокачественной анемии.

Витамины необходимы и для медицины, и для сельского хозяйства. Уже давно витамины получают в основном путем извлечения их из натурального сырья. Позже были разработаны методы химического синтеза ряда витаминов, применяемые сейчас главным образом в производстве медицинских витаминных препаратов. Использование витаминов в животноводстве как добавок в корма требует массового производства. В этих условиях оба способа оказываются во многих случаях невыгодными. Извлечение витаминов из натурального сырья связано с расходованием ценных пищевых продуктов (например, витамин Б12 извлекают из сырой печени крупного рогатого скота, бета - каротин из моркови и т. д.), а химический синтез, отличающийся в ряде случаев сложностью, делает конечные продукты слишком дорогими.

Микробиологический синтез ряда витаминов экономически более выгоден, чем другие способы их получения. В настоящее время витамин В12 получают только микробиологическим путем, налажен также промышленный метод биосинтеза витамина В2, применяемый сейчас вместе с химическим синтезом. Микробиологическим способом получают бета-каротин — провитамин витамина А1.

Многие микроорганизмы в процессе жизнедеятельности выделяют красящие вещества — пигменты, придающие культуре разнообразный цвет. Микробы образуют самые различные по цвету пигменты — в культурах микроорганизмов можно встретить всю гамму цветов и оттенков.

Красные пигменты образуются некоторыми бактериями, актиномицетами. Наиболее яркий красный пигмент выделяет широко распространенная в воздухе и воде неспороносная бактерия Bacterium prodigiosum, по наименованию вида бактерии пигмент получил название продигиозин. Он окрашивает колонии в ярко-красный цвет. Желтые пигменты встречаются в культурах стафилококков, микрококков, сарцин, микобактерии.

Синие пигменты выделяются синегнойной палочкой — Bact. pyocyaneum (пигмент называется пиоцианин), микробами синего молока — Bact. syncyaneum (синцианин), а также актиномицетами вида Act. violaceus, один из пигментов которых назван мицетином. Фиолетовые пигменты характерны для некоторых бактерий и актиномицетов фиолетовой группы.

Черные и коричневые пигменты встречаются в культурах некоторых почвенных бактерий, например азотобактера — микроорганизма, способного фиксировать азот атмосферы и тем самым обогащать почву азотом. Группа бурых актиномицетов образует бурые пигменты мела-ноидного характера. Черные пигменты чаще встречаются в культурах грибов.

Одни из пигментов локализуются в цитоплазме микробов, другие — только в оболочке, а третьи — выделяются микроорганизмами во внешнюю среду.

Количество пигментов, синтезируемых микробами, может быть различно: одни микробы выделяют только один пигмент, другие — несколько, что придает различные оттенки тем или иным культурам бактерий.

Яркость микробных пигментов и их образование тесно связаны с условиями питания и культивирования микробов. Как правило, условия, способствующие хорошему росту микробов, стимулируют и образование ими пигментов.

Химическая природа пигментов очень разнообразна, иногда очень сложна, у многих до сих пор не изучена. Функции пигментов различны.

Некоторые из пигментов обладают антибиотическим действием и фактически являются антибиотиками, например мицетин из культуры актиномицета Act. violaceus, нигрозин из Bact. niger, пиоцианин из Bact. руосуапешп, проди-гиозин из Bact. prodigiosum. и др. Такие пигменты, как каротиноиды. играют роль в окислительных процессах в клетке, некоторые являются стимуляторами. Одним из актиномицетов выделяется пигмент — витамицин, который стимулирует рост животных.

Особое значение среди пигментов микробов имеют каротиноидные пигменты, к которым принадлежат пигменты микроорганизмов, имеющие красно-розовую, красно-оранжевую и желтую окраску.

Способность синтезировать каротиноиды свойственна широкому кругу микроорганизмов: бактериям, актиномицетам, дрожжам, грибам.

Каротиноиды представляют собой обширную группу соединений, молекула которых состоит из циклического кольца (или колец) и длинной углеводородной цепочки с непредельными связями. Такая структура молекулы дает возможность образования множества стереоизомеров, т. е. аналогичных по химическому составу соединений, но различающихся по расположению в пространстве тех или иных радикалов (группировок). Биологически наиболее активен бета-каротин, который является предшественником витамина А1и носит название провитамина А1.

Витамин А образуется из каротина под действием ультрафиолетового света, а также в организме животного. Поэтому бета-каротин и каротиноиды используют как добавки в корма животным, а также в некоторые пищевые продукты для обогащения их ценными соединениями, из которых образуются витамины.