Муратова Евгения Ивановна Лекция 5 Биотехнология витаминов

Муратова Евгения Ивановна

Лекция 5 «Биотехнология витаминов» 1. 2. n n n 3. Классификация витаминов Способы производства витаминов Производство витамина В 2 Производство β-каротина Производство витамина В 12 Использование витаминов и витаминсодержащих БАД в пищевой промышленности

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ Жирорастворимые Водорастворимые Ретинол (А 1) Аскорбиновая кислота (С) Дегидроретинол (А 2) Биофлавоноиды (Р) Эргокальциферол (D 2) Тиамин (В 1) Холекальциферол (D 3) Липоевая кислота α -, β -, γ – токоферолы (Е) Никотинамид (РР) Филлохинон (К 2) Рибофлавин (В 2) Викасол (К 3) Пиридоксин (В 6) Пантеновая кислота (В 3) Фолиевая кислота Цианкобаламин (В 12) n-Аминобензойная кислота Биотин (Н) Оротовая кислота (В 13) Пангамовая кислота (В 15)

Формулы витаминов

Способы получения витаминов Экстракция из сырья растительного и животного происхождения Многостадийный органический синтез Химическая модификация экстрактов Микробиологический синтез Биотрансформация предшественников, полученных химическим синтезом

СИНТЕЗ РИБОФЛАВИНА

СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ РИБОФЛАВИНА Посевной материал Питательная среда Стерильный воздух Ферментация Пар Сушильный агент Термолиз и концентрирование Сушка биомассы Измельчение Гранулирование Кормовой концентрат В 2 Конденсат Отработанный сушильный агент

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА Продуценты Eremothecium ashbyii Компоненты питательной среды Соевая мука, меласса, технический жир, витамины (тиамин), карбонат кальция, монофосфат калия Температура культивирования 28 -300 С Режим аэрации 1, 5 – 2 м 3/ м 3 мин Продолжительность культивирования 60 -80 ч Содержание В 2 в культуральной жидкости 1, 0 -2, 0 г/л

Сравнительные показатели процесса биосинтеза рибофлавина в производственных условиях Углеводное сырье Продолжительность ферментации, ч Концентрация витамина в культуральной жидкости, г/л Режим подачи л/ч (г/л) Коэффициент конверсии углеводов Сахарсырец (10%) 36 3, 4 - 2, 7 Сахарсырец 48 4, 8 160 (2) 7, 2 Зеленая патока 50 4, 9 120 (1, 2) 12, 4

СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ β-КАРОТИНА Посевной материал Питательная среда Стерильный воздух Ферментация Пар Термолиз Фильтрование Сушильный агент Сушка биомассы Нативный раствор Отработанный сушильный агент Измельчение Рассев Кормовой препарат микробиологического каротина 1

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА Продуценты Blakeslea trispora Компоненты питательной среды Меласса, кукурузный экстракт, соевое масло, витамины (тиамин), антиоксиданты, изопреоновые димеры и тримеры, производные циклогексана, пеногасители Температура культивирования 28 -300 С Режим аэрации 1 – 1, 5 м 3/ м 3 мин Продолжительность культивирования 72 ч Содержание β–каротина в культуральной жидкости 1 г/л

1 Подсолнечное масло Экстракция Сжатый азот Подсолнечное масло Сжатый азот Этиловый спирт Фильтрование Шрот Промывка Разделение масляно-спиртовой смеси Спирт на регенерацию Выдержка под вакуумом Фильтрование Каротин в масле Осадок

Характеристика водорастворимого препарата β-каротина Показатель Характеристика и нормы Внешний вид Порошок красно-оранжевого цвета Запах Слабый, характерный для масляной пасты β-каротина Массовая доля βкаротина, % 0, 9 – 1, 1 Массовая доля влаги, 0, 6 не более, %

1 Фреон Пар Этиловый спирт Экстракция Отгонка фреона Фреон Конденсат Промывка спиртом Фильтрование Хладоагент Спирт на регенерацию Кристаллизация Отработанный хладоагент Центрифугирование Сушильный агент Сушка Кристаллический β-каротин Фугат Отработанный сушильный агент

БАД, содержащие β-каротин n n n «Каротин липосомальный» (β-каротин, токоферолы, фосфолипиды) «Ветерон» (2% водный раствор βкаротина с витаминами С и Е). «Каротин йодированный» (β-каротин, витамин Е, йодированные ненасыщенные жирные кислоты)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ВИТАМИНА В 12 Декантат ацетонобутиловой барды Холодная вода Посевной материал Метанол Охлаждение питательной среды Диоксид углерода Метановое брожение Хлорид кобальта Соляная кислота Сульфит натрия Пар Пеногаситель Сушильный агент Отработанная вода Метан Стабилизация метановой бражки Конденсат Подогревание и выпаривание Сушка Сухой концентрат витамина В 12 Отработанный сушильный агент

Особенности технологического режима Продуценты Компоненты питательной среды Температура культивирования Продолжительность культивирования Содержание В 12 в культуральной жидкости Propionibacterium shermaii, Methanosarcina barkeri, Methanococcus halophilus, Clostridium thermoaceticum, Pseudomonas denitreficans, Bacillus stearothermophilus I вариант: декантат ацетонобутиловой барды, метанол (5 л/м 3), хлорид кобальта (4 г/м 3) II вариант: кукурузный экстракт, хлорид кобальта, сульфат аммония, 5, 6 -диметилбензимидазол I вариант: 55 -570 С II вариант 60 -750 С От 24 ч до 6 суток От 16 мг/л до 58 мг/л

Производство кристаллического витамина В 12 для медицинских целей Питательная среда 5, 6 диметилбензимидазол Посевной материал Биосинтез (ферментация) Фильтрование Горячая подкисленная вода Сульфат аммония Хладоагент Фильтрат Экстрагирование Охлаждение и коагуляция белков Отработанный хладоагент Хлорид железа Фильтрование 1 Белковый осадок

1 Иоонообменная смола Раствор аммиака Оксид алюминия Ацетон Хладоагент Ацетон Водный раствор фенола (крезола) Адсорбция-десорбция витамина В 12 Адсорбция-десорбция В 12 Примеси Кристаллизация Отработанный хладоагент Фильтрование Ацетон Перекристаллизация, комплексообразование Фильтрование 2 Фильтрат

3 Ацетон Разложение комплекса Фильтрация Ацетон Фильтрат Перекристаллизация Фильтрация Сушка Кристалл В 12 Фильтрат

Причины расширения производства витаминсодержащих напитков и продуктов n n n Дефицит витаминов в питании детей и взрослых, нередко граничащий с клиническими проявлениями гиповитаминозов. Достижения витаминологии, микробиологической, пищевой и фармацевтической промышленности, позволившие создать широкий спектр витаминных препаратов, витаминизированных напитков и продуктов. Повысившийся уровень образования населения в вопросах профилактики гиповитаминозов, сохранения и поддержания здоровья, способствующей усилению спроса на витаминизированные продукты и БАД.