Сокращения и обозначения

СОДЕРЖАНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ	3
ОПРЕДЕЛЕНИЯ	4
ВведениЕ	5
1.1История развития витаминов	6
1.1.1История витамина А	7
1.2 Общая характеристика витаминов	8
1.2.1 Общая характеристика витамина А	10
1.3 Влияние витамина А на человека	10
1.4 Влияние витамина А на животных	12
1.5Технология получения	14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	18
Список используемой литературы	19
ПРИЛОЖЕНИЕ	20

сокращения и обозначения
В настоящей работе применяют следующие обозначения:
°С (градус Цельсия);

% (процент); мкм (микрометр);

м³ (метр кубический);

см³ (сантиметр кубический);

г (грамм); кг (килограмм);

мл (миллилитр);

мг/доза (миллилитр на одну дозу);

ч (час);

млн. (миллион);

т.д.- так далее

В настоящей работе применяют следующие сокращения:
СПИД – синдром иммунодефицита человека

США – соединенные штаты Америки

УФ-лучи – ультрафиолетовые лучи

Витамин А-ретинол

Витамин С-аскорбиновая кислота


ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Биотехнология – комплекс естественных или искусственно созданных технологических приемов для создания биологических систем или использования в промышленных научных целях

Витами́ны (от лат. vita - «жизнь») – группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Автотрофные организмы также нуждаются в витаминах, получая их либо путем синтеза, либо из окружающей среды. Так, витамины входят в состав питательных сред для выращивания организмов фитопланктона. Витамины содержатся в пище (или в окружающей среде) в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам.

Лиофилизация – высушивание предварительно замороженного материала в глубоком вакууме.

Псориаз – кожная болезнь, довольно распространённая, которой болеют, как считают разные исследователи, от 2 до 5% жителей планеты. В детстве это заболевание чаще встречается у девочек, среди взрослых подобной закономерности не наблюдается. Появляется болезнь в любом возрасте, она может поразить какой угодно участок тела.

Стероидные гормоны – группа физиологически активных веществ (половые гормоны, кортикостероиды и др.), регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека. У позвоночных стероидные гормоны синтезируются из холестерина в коре надпочечников, клетках Лейдига семенников, в фолликулах и желтом теле яичников, а также в плаценте.стероидные гормоны содержатся в составе липидных капель адипоцитов и в цитоплазме в свободном виде. В связи с высокой липофильностью стероидных гормонов относительно легко диффундируют через плазматические мембраны в кровь, а затем проникают в клетки-мишени.

Штамм –культуры микроорганизмов одного вида, выделенные из различных источников или одного источника в разное время.

ВведениЕ
Всем известное слово "витамин" происходит от латинского "vita" - жизнь. Такое название эти органические соединения получили не случайно: роль витаминов в жизнедеятельности организма чрезвычайно велика.

В 1930-40 годы в качестве витаминных препаратов использовали пекарские дрожжи, содержащие в составе клеток эргостерин. Облучая биомассу дрожжей ультрафиолетовыми лучами из эргостерина получали витамин Д – эргокальциферол. Витамин С получали путем трансформации сорбита в сорбозу уксусно-кислыми бактериями.

Сущестует следующие технологии получения витаминов:

1. Экстракция витаминных препаратов из растительного и животного сырья (В12 – из сырой печени КРС, каротин – из моркови;

2. Микробиологический синтез витаминов, чаще получают кормовые концентраты витаминов;

3. Сочетание химического и микробиологического синтеза;

1.1История развития витаминов
Важность некоторых видов еды для предотвращения определённых болезней была известна ещё в древности. Так, древние египтяне знали, что печень помогает от куриной слепоты. Ныне известно, что куриная слепота может вызываться недостатком витамина A. В 1330 году в Пекине Ху Сыхуэй опубликовал трёхтомный труд «Важные принципы пищи и напитков», систематизировавший знания о терапевтической роли питания и утверждавший необходимость для здоровья комбинировать разнообразные продукты.

В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд, пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные кислые продукты, он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лаймы для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу. Тем не менее, Джеймс Кукна практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате он не потерял от цинги ни одного матроса – неслыханное достижение для того времени. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков. Это послужило появлением крайне обидной клички для матросов – лимонник. Известны так называемые лимонные бунты: матросы выбрасывали за борт бочки с лимонным соком.

В 1880 году русский биолог Николай Лунин из Тартуского университета скармливал подопытным мышам по отдельности все известные элементы, из которых состоит коровье молоко: сахар, белки, жиры, углеводы, соли. Мыши погибли. В то же время мыши, которых кормили молоком, нормально развивались. В своей диссертационной (дипломной) работе Лунин сделал вывод о существовании какого-то неизвестного вещества, необходимого для жизни в небольших количествах. Вывод Лунина был принят в штыки научным сообществом. Другие учёные не смогли воспроизвести его результаты. Одна из причин была в том, что Лунин использовал тростниковый сахар, в то время как другие исследователи использовали молочный сахар, плохо очищенный и содержащий некоторое количество витамина B.[1]

В последующие годы накапливались данные, свидетельствующие о существовании витаминов. Так, в 1889 году голландский врач Христиан Эйкман обнаружил, что куры при питании варёным белым рисом заболевают бери-бери, а при добавлении в пищу рисовых отрубей – излечиваются. Роль неочищенного риса в предотвращении бери-бери у людей открыта в 1905 году Уильямом Флетчером. В 1906 году Фредерик Хопкинс предположил, что помимо белков, жиров, углеводов и т. д., пища содержит ещё какие-то вещества, необходимые для человеческого организма, которые он назвал «accessoryfoodfactors». Последний шаг был сделан в 1911 году польским учёным Казимиром Функом, работавшим в Лондоне. Он выделил кристаллический препарат, небольшое количество которого излечивало бери-бери. Препарат был назван «Витамайн» (Vitamine), от латинского vita - «жизнь» и английского amine - «амин», азотсодержащее соединение. Функ высказал предположение, что и другие болезни – цинга, пеллагра, рахит – тоже могут вызываться недостатком определенных веществ.

В 1920 году Джек Сесиль Драммонд предложил убрать «e» из слова «vitamine», потому что недавно открытый витамин C не содержал аминового компонента. Так «витамайны» стали «витаминами».

В 1923 году доктором Гленом Кингом была установлена химическая структура витамина С, а в 1928 году доктор и биохимик Альберт Сент-Дьёрди впервые выделил витамин С, назвав его гексуроновой кислотой. Уже в 1933 швейцарские исследователи синтезировали идентичную витамину С столь хорошо известную аскорбиновую кислоту.

В 1929 году Хопкинс и Эйкман за открытие витаминов получили Нобелевскую премию, а Лунин и Функ – не получили. Лунин стал педиатром, и его роль в открытии витаминов была надолго забыта. В 1934 году в Ленинграде состоялась Первая всесоюзная конференция по витаминам, на которую Лунин (ленинградец) не был приглашён.

В 1910-х, 1920-х и 1930-х годах были открыты и другие витамины. В 1940-х годах была расшифрована химическая структура витаминов.

В 1970 году Лайнус Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии, потряс медицинский мир своей первой книгой «Витамин С, обычная простуда и грипп», в которой дал документальные свидетельства об эффективности витамина С. С тех пор «аскорбинка» остается самым известным, популярным и незаменимым витамином для нашей повседневной жизни. Исследовано и описано свыше 300 биологических функций этого витамина. Главное, что, в отличие от животных, человек не может сам вырабатывать витамин С и поэтому его запас необходимо пополнять ежедневно.[2]
1.1.1История витамина «А»
Витамином А называют ретинол, жирорастворимое вещество-антиоксидант. Он встречается как в растительных продуктах, так и в веществах животного происхождения и в чистом виде нестабилен. Наиболее распространенные его формы – ацетат ретинола и пальмитат ретинола. Организм может самостоятельно синтезировать его из бета-каротина. Витамин А необходим для укрепления зрения и костей, оздоровления кожи, волос и иммунной системы.

Вещество было открыто почти сто лет назад, в 1913 году, причем, независимо друг от друга, сразу двумя группами ученых: лабораторией Осборна и группой Мак-Коллут – Дэвис. И те, и другие после серии опытов обнаружили, что в сливочном масле и курином желтке содержится некое вещество, которое связано с липоидами, необходимыми для роста млекопитающих. Еще через год обнаружилось, что в масле содержится активное начало, которое не разрушается под воздействием щелочной среды. Это вещество назвали сначала «растворимый в жирах «А» - фактор», а затем переименовали в витамин «А», согласно алфавиту, потому что он и был первым из открытых витаминов.[1]

Еще во время первой мировой войны было установлено, что глазная патология под названием кератофтальмия развивается на фоне отсутствия сливочного масла в рационе, в результате авитаминоза ретинола. В результате недостатка витамина «А» могут возникать также задержки роста у детей и повышенная восприимчивость к инфекциям.

Еще одно глазное заболевание – куриная слепота (гемералопия), описанная еще в древнем Египте, тоже связана с дефицитом ретинола. Тогда врачи рекомендовали прикладывать к глазам и употреблять внутрь сырую или запеченную куриную печень. Этот же метод лечения описан в работах Гиппократа.

«А»- провитамины называются каротинами, потому что «карота» (сarota) – латинское название моркови, а выделен провитамин «А» был впервые именно из моркови. Альфа-каротин, бета-каротин, гамма-каротин, содержащиеся в животных и растительных продуктах – наиболее распространенные формы провитаминов.

1.2 Общая характеристика витаминов
Витамины – это органические вещества, которым свойственна интенсивная биологическая активность. Они отличаются по своей структуре и не синтезируются организмом или синтезируются недостаточно, поэтому должны поступать с пищей.
Витамины относятся к разнообразным видам соединений и выполняют катализирующую роль в обмене веществ, чаще являются составной частью ферментных систем. Таким образом, витамины –это регуляторные вещества. 
Источником витаминов служат пищевые продукты растительного и животного происхождения.

Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника. В пищевых продуктах могут находиться в активной или неактивной форме (провитамины). В последнем случае они в организме переходят в активное состояние. Некоторые витамины могут синтезироваться микрофлорой кишечника. 
Витамины необходимы для нормального осуществления обмена веществ, роста, развития организма и поддержания здоровья. Эти вещества не являются непосредственными источниками энергии и не выполняют пластических функций. 
Витамины не характеризуются общностью химической природы и не имеют существенного пластического и энергетического значения. Они находятся в пищевых продуктах в незначительных количествах, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекулы фермента.[2]
При отсутствии какого-либо витамина или его предшественника возникает болезненное состояние, получившее название авитаминоз, в менее выраженной форме оно имеет место при недостатке витамина – гиповитаминозе. При избытке витаминов наблюдается гипервитаминоз. Отсутствие или недостаток каждого отдельного витамина вызывает свойственное лишь для него заболевание. Витамины обозначают заглавными латинскими буквами латинского алфавита, а также по химическому строению или функциональному эффекту.
По растворимости все витамины делятся на две группы: 

• 
  водорастворимые (витамины группы В, витамин С и витамин Р);
  

• 
  жирорастворимые (витамины А, D, Е и К).
  

Таблица 1. Витамины: функции и источники

Из таблицы 1 следует, что жизненоважными витаминами являются: С, В12, D и витамин А.

1.2 Общая характеристика витамина А


Витамин A входит в группу жирорастворимых витаминов и включает в себя ряд близких по структуре соединений:

• 
  ретинол (витамин A-спирт, витамин A1, аксерофтол);
  
• 
  дегидроретинол (витамин A2);
  
• 
  ретиналь (ретинен, витамин A-альдегид);
  
• 
  ретинолевая кислота (витамин A-кислота);
  
• 
  эфиры этих же веществ и их пространственные изомеры.
  

Витамин A впервые был обнаружен в моркови. Каротиноиды – название витаминов группы A (произошло от английского слова carrot (морковь). Источниками каротиноидов являются растения, некоторые грибы и водоросли, когда они попадают в организм, то могут превращаться в витамин A. К каротидам относятся a, b и d-каротин, лютеин, ликопен, зеаксантин. Известно всего около пятисот каротиноидов.

B- каротин – самый известный каротиноид и является провитамином витамина A (в результате окислительного расщепления в печени b-каротин превращается в витамин A).

Витамин A содержится в зелёных и жёлтых овощах (морковь, слад-кий перец, тыква, брокколи, шпинат, зелень петрушки, зеленый лук), бобовых (горох, соя), персиках, яблоках, абрикосах, дыне, арбузе, винограде, шиповнике, облепихе, черешне. Травы (листья бурачника, люцерна, кайенский перец, корень лопуха, хвощ, хмель, фенхель, ламинария, коровяк, лимонник, крапива, петрушка овес, подорожник, мята перечная, листья малины, клевер, шалфей, толокнянка, плоды шиповника, щавель, листья фиалки) также содержат в себе витамин A.Такие продукты как: рыбий жир, печень (особенно говяжья), икра, молоко, сливочное масло, маргарин, сметано, творог, сыр, яичный желток являются источниками витамина A. В результате окислительного расщепления b-каротина также образуется витамин A.

Больше всего витамина A содержится в рыбьем жире и печени, затем в ряду стоят сливочное масло, яичные желтки, сливки и цельное молоко. Меньше всего витамина A содержится в зерновых продуктах, снятом молоке и говядине.

Последние научные исследования показали, что дефицит витамина A не может восполниться ни одним из животных или растительных продуктов, из-за этого необходимо принимать витамин дополнительно. [3]

1.3 Влияние витамина А на человека
Витамин A принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, регуляции синтеза белков, помогает нормальному обмену веществ, функции клеточных и субклеточных мембран, играет важную роль в формировании костей, зубов и жировых отложений; требуется для роста новых клеток, замедляет процесс старения.
Давно известно, что витамин A очень хорошо влияет на зрение: в давние времена вареную печень (лучший источник витамина A) использовали от ночной слепоты. Именно витамин A обеспечивает нормальную деятельность зрительного анализатора, влияет на фоторецепцию, участвует в синтезе зрительного пигмента сетчатки и восприятии глазом света.
Этот витамин нужен для хорошего функционирования иммунной системы человека и является неотъемлемой частью процесса борьбы с инфекцией. Если применять ратинол, то повысится барьерная функция слизистых оболочек, возрастет фагоцитарная активность лейкоцитов и других факторов неспецифического защитные системы организма. Витамин A защищает нас от простуд, гриппа и инфекций пищеварительного тракта, дыхательных и мочевых путей. Известный факт, что дети в более развитых странах гораздо легче переносят такие инфекционные болезни как корь и ветряная оспа, а в странах с низким уровнем жизни от таких инфекций умирают. Именно наличие витамина A в организме является одним из главных факторов этой закономерности. Присутствие в организме витамина A продлевает жизнь даже людям, которые больны СПИДом.

Кожа и слизистые покровы состоят из эпителиальных тканей, а ретинолнеобходим для их поддержания и восстановления. Ведь не просто так все современные косметические средства содержат в своем составе ретиноиды - синтетические аналоги ретинола. Витамин A применяется при лечении почти всех заболеваний кожи (акне, прыщи, псориаз и т.д.). При повреждениях кожи (солнечные ожоги, раны) витамин A ускоряет заживление и стимулирует синтез коллагена, делает лучше качество снова образующейся ткани и снижает опасность инфекций.

Из-за тесной связи со слизистыми оболочками и эпителиальными клетками витамин A хорошо влияет на работу лёгких и является стоящим дополнением при лечении некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта (язвы, колиты).

Ретинол необходим для нормального эмбрионального развития, питания зародыша и делает меньшим риск такого осложнения беременности, как малый вес новорожденного.

Витамин A участвует в синтезе стероидных гормонов (включая прогестерон), сперматогенезе, является антагонистом тироксина – гормона щитовиднойжелезы.

B-каротин и витамин A являются сильнейшими антиоксидантами и участвуют в профилактике и лечении раковых заболеваний, и препятствуют повторному появлению опухоли

B-каротин и витамин A охраняют мембраны клеток мозга от разрушительного действия свободных радикалов. B-каротин нейтрализует опаснейшие виды свободных радикалов: радикалы полиненасыщенных кислот и радикалы кислорода.

Антиоксидантное действие b-каротина занимает важное место в предотвращении заболеваний сердца и артерий, имеет защитное действие для больных стенокардией и повышает содержание "полезного" холестерина в крови (ЛПВП).

Лютеин и зеаксентин – важнейшие каротиноиды, которые защищают глаза: они предупреждают катаракту и снижают риск дегенерации желтого пятна (главного органа зрения), которое почти в каждом третьем случае является причиной слепоты.

Ликопин –очереднойкаротиноид (содержится в помидорах). Он защищает от атеросклероза, предотвращает окисление и накопление на стенках артерий холестерина низкой плотности. Более того, это самый действенный каротиноид при защите от рака, особенно рака молочной железы, эндометрия и простаты.[11]

1.4 Влияние витамина А на животных
Значение ретинола в питании животных очень велико. Витамин А необходим для нормального роста и воспроизводства, а также для повышения устойчивости организма к возбудителям различных заболеваний. Основная биологическая роль витамина А в организме животных заключается в том, что он принимает участие в синтезе зрительного пигмента (родопсина), являющегося соединением белка с витамином А; он поддерживает в нормальном состоянии слизистые оболочки; стимулирует рост молодых животных.

При недостатке в организме животных витамина А у молодняка приостанавливается рост, появляются заболевания глаз: в ранней стадии авитаминоза – куриная слепота (гемералопия) – резкое ухудшение остроты сумеречного зрения, затем появляется ксерофтальмия – сухость роговицы глаза, ороговение поверхности эпителиальных слоев конъюнктивы и роговицы, впоследствии появляется кератомаляция – помутнение и размягчение роговицы, переходящее в изъязвленный некроз.[10]

Специфическим и общим для всех животных проявлением недостаточности витамина А считается кератинизация (ороговение) эпителиальной ткани дыхательных путей, пищеварительного канала, репродуктивных органов (появление ороговевших клеток в эпителии влагалища и матки). Снижается устойчивость эпителиальной ткани к проникновению возбудителей инфекционных заболеваний, и авитаминозные животные оказываются легко восприимчивыми к болезням органов дыхания (появляется пневмония и др.), пищеварительного канала (поносы и др.).[9]

Недостаток витамина А вызывает дегенеративные изменения в нервной ткани, приводящие к нарушению координации движений, судорогам, параличу, слабости мышц и др. И, наконец, у авитаминозных животных часто наблюдается нарушение репродукции, так как витамин А участвует в синтезе гонадотропинов: у производителей – стерильность на почве дегенерации эпителия семенников, у маток – нарушения в половом цикле, сопровождаемые ороговением эпителия родовых путей, вследствие чего имеет место плохая оплодотворяемость, а при продолжительном витаминном голодании наблюдаются рассасывание плода, аборты или рождение слабого, нежизнеспособного потомства, задержание последа и др. Эти признаки варьируются в зависимости от степени недостаточности рационов по витамину А, вида животных, их индивидуальных особенностей.

В большинстве кормов витамина А нет, он содержится только в молоке, желтке яиц, печеночном жире тресковых рыб и бараньем сале. В растительных кормах имеется провитамин А –каротиноиды: альфа-, бета-, гамма-каротин и криптоксантин, из которых в организме животных образуется витамин А. Местом превращения каротина в витамин являются стенки тонкого кишечника. При избыточном поступлении каротиноидов в организм животных каротин резервируется в жировой ткани, а витамин А – в печени.

Животные разных видов и пород различаются по способности превращать каротиноиды в витамин А, что нужно учитывать при контроле А-вита-минной обеспеченности кормовых рационов. Например, из 1 кг бета-каротина образуется витамина А: у крупного рогатого скота – 120 мкг, у свиней – 160 мкг, у овец – 174 мкг, у лошадей – 167 мкг, у птицы – 500 мкг. Особенно плохо утилизируют каротины плотоядные животные.[6]

Всасывание каротина и витамина А в пищеварительном тракте животных идет успешно лишь при наличии в корме достаточного количества жира. Расстройство пищеварения и недостаточная секреция желчи препятствует всасыванию каротина. Наличие прогорклого жира (например, в ком бикорме) разрушает витамин А и каротин. Содержание в кормах в значительных количествах нитратов и нитритов препятствует образованию витамина А из каротиноидов.[7]

У здоровых животных при полноценном кормлении содержание витамина А в крови поддерживается на определенном уровне, падение концентрации каротина и витамина в крови является одним из ранних признаков гиповитаминоза. С практической точки зрения важно отметить, что животные могут откладывать в теле витамин А и каротин. Но запасы эти очень небольшие: например, у коров, получавших продолжительное время корм, богатый каротином, в теле его оказалось лишь 3,6 г, из которых 70-90% находилось в печени, а остальные – в жировом депо;, в печени преобладал витамин А, в жире – каротин. При витаминном голодании животные очень экономно расходуют эти резервы.

Нормирование А – витаминного питания крупного рогатого скота, овец и кроликов производится только по каротину; свиней и лошадей – по каротину и витамину; собак – только по витамину; птицы – по витамину.

Содержание каротина в различных кормах неодинаково. Особенно много каротина в молодой зеленой траве, моркови, травяной муке, травяной резке, сене хорошего качества, желтых сортах кукурузы и тыквы, свекольной ботве и листьях кормовой капусты. Практически нет каротина в зерне, картофеле, свекле, брюкве, турнепсе, соломе, жоме.[5]

При недостатке витамина А и каротина в кормах животным дают каротин микробиологический кормовой, А- витаминные препараты: ретинол, микровит А и др. При замене витамина А каротином и наоборот принимается во внимание активность препарата. В среднем 1 МЕ витамина А эквивалентна 2 мкг каротина.
1.5 Технология получения
Ретинол–это циклический, непредельный, одноатомный спирт. Образуется в кишечнике и печени из провитаминов (альфа-, бета-, и гамма-каротины) под действием фермента каротиндиоксигеназы до альдегидной формы ретинола – ретиналя (альфа- и гамма-каротины расщепляются с образованием 1 молекулы, а бета-каротин - 2молекулы ретиналя). Далее фермент алкогольдегидрогеназа переводит ретиналь в ретинол.

Каротиноиды - пигменты,их много в вывсших растениях, водорослях, в клетках некоторых микроорганизмов; животные организмы их не синтезируют.

Бета- каротина много содержится в моркови,тыкве,облепихе, люцерне, салате, черной смородине,чернике,крыжовнике,персиках,абрикосах и др.

Среди микроорганизмов бета-каротин синтезирует фототрофы, актиномицеты, плесневые грибы, дрожжи.

Основной продуцент Blakesleatrispora (+) b (-) штаммы.

К примеру, 1г моркови содержит 60мкг бетакаротина; при культивировании B.trispora 1 г биомассы содержит 3-8 тыс.мкг провитамина.

Промышленное производство ретинола осуществляется микробиологическим и химическим синтезами.

Микробиологический синтез основан на использовании B.trisporaв качестве субстрата применяется пшеничная или рисовая мука, растительное масло (хлопковое,кукурузное или подсолнчное). Вносят стимуляторы синтеза бета-каротина В-ионон цитрусовая меласса, а так тжетиамин.Свет усиливает выход этого пигмента.

Стадии выделения целевого продукта витамина А существенно различается в зависимости от того, накапливается продукт в клетке или он выделяется в культуральную жидкость, или же продуктом является сама клеточная масса. Наиболее сложно выделение продукта, накапливающегося в клетках. Для этого клетки необходимо отделить от культуральной жидкости, разрушить (дезинтегрировать) и далее целевой продукт отчистить от массы компонентов разрушенных клеток. Выделение продукта облегчается, если он высвобождается (экстретируется) продуцентом культуральной жидкости

Первым этапом на пути к очистке витамина является разделение культуральной жидкости и биомассы – сепарация. Иногда сепарация предшествует специальная обработка культуры – изменение рН, нагревание, добавление коагулянтов белка. Существуют различные методы сепарации: флотация, фильтрация, центрифугирование. Центрифугирование и фильтрация в некоторых производственных процессах реализуются в комбинации. Наиболее перспективной для осаждения биомассы содержащей витамин являются центрифуги-сепараторы, в которых биомасса осаждается на стенки вращаемого цилиндра.

Вторым этапом на пути к отчистки целевого продукта является разрушение клеток. Разрушение клеток (дезинтеграция) проводят физическим, химическим, химико-ферментативными методами.

Наиболее индустриальное значение имеет физическое разрушение:

1) ультразвуком;

2) с помощью вращающихся лопастей и вибраторов- метод, обычно используемый в пилотных и промышленных установках;

3)встряхиванием со стеклянными бусами;

4)Продавливание через узкое отверстие под высоким давлением

5) раздавливание замороженной клеточной массы;

6)растиранием ступки

7)осмотическим шоком

8)замораживание-оттаиванием

9)сжатием клеточной суспензии с последующим резким снижением давления (декомпрессия)

Физические способы разрушения более экономичны, чем химические, химико-ферментативные.

Осторожны и избирательное разрушение клеточной стенки возможно, при использовании химический и химико-ферментативных методах:

Лизис клеток антибиотиками, некоторые поверхностно активными веществами, а так же глицином; автолиза клеток при лимитированном по определенному субстрату росте или их лизис при заражении бактериофагами.

Выделение целевого продукта из культуральной жидкости или гомогената разрушенных клеток проводят путем его осаждения, экстракции или адсорбции.

Осаждение растворенных веществ возможно физическими (нагреванием, охлаждением, разбавление или концентрирование раствора) или химическими воздействиями, переводящими отделяемый продукт в малорастворимое состояние.

Экстракцию можно подразделить на твердо-жидкофазную, при которой из твердой фазы переходит в жидкую и жидко-жидкофазную перевод продукта из одной жидкой фазы в другую

К твердо-жидкофазной экстракции относится простое обливание твердого образца водой с целью извлечения из него растворимых веществ, например, солей металлов из руд, подвергнутых бактериальной обработке, или растворимых продуктов из массы субстрата при твердофазном культивировании.

Жидко-жидкофазная экстракция органическим растворителям часто применяются для извлечения из культуральной жидкости антибиотиков, витаминов, каратиноидов, липидов, некоторых гидрофобных белков.

Полностью избежать нагревание, губительно для многих ценных веществ позволяют методы холодовой экстракции (криоэкстракция). Криоэкстракция осуществляется растворителями, кипящими при низких температурах и находящимися при комнатной температуре в газообразном состоянии

Для экстракции неполярных органических соединений можно использовать жидкий пропан или бутан. При последующем осторожном нагревании до нуля градуса Цельсия кипящей растворитель улетучивается, и продукт остае6тся в чистом виде. Криоэкстракция может использоваться в комбинации с криоконсервацией клеток. [8]

Адсорбция – экстракции, при которой экстрагирующим агентом является твердое тело. Оно заключается в связывании вещества поверхностью твердого т ела из жидкой или газовой фазы. Традиционно применяемыми адсорбентами являются древесный уголь.

Лиофилизация

Высушивание материала проводится в лиофильных установках при следующем режиме: замораживание содержимого ампул или флаконов до температуры в материалах не выше 55° С проводят в течение от 2 до 3 часов. Значение вакуума в период сублимации и досушивания колеблется в пределах от 4 до 7 Па. После чего включают обогрев полок и доводят постепенно температуру до 40°С. Время лиофилизации при минусовых температурах в материале колеблется в пределах от 12 до 16 часов при температуре выше 0° С от 10 до 14 часов. Время досушивания препарата до температуры в материале от 18° С до 25° С составляет от 4 до 6 часов, при температуре обогрева полок не выше 35. [9]

После окончания высушивания ампулы и флаконы запаивают под вакуумом. Запаянные вакуумы и закрытые флаконы проверяют визуально на отсутствие трещин. Все ампулы с вакциной проверяются на вакуум. Остаточная влажность споровой массы в ампулах не должна превышать 2,5%.

Схема 1. Технология приготовления витамина А

На схеме 1 показано что, раздельно готовится посевной материал из (-) и (+) штаммов В-trispora, их смешивают в биореакторе, непосредственно перед ферментацией. Соотношение (-) и (+) штаммов 1/15, т.е. мужской формы (-) пятнадцатикратный избыток. При слиянии разнополого женского (+) и мужского (-) мицелия образуется зигота, которая синтезирует в 5-17 раз больше бета-каротина, чем каждый штамм в отдельности. Ферментация сопровождается аэрацией и перемешиванием. Накопление бета-каротина наблюдается во второй фазе развития, после прекращения роста мицелия. В культуральной среде уменьшается концентрация липидов вследствие их активной переработки в бета-каротин. Концентрация последнего достигает 2000 мг/л.

По окончании ферментации биомасса сепарируется, подвергается распылительной сушке до 7% остаточной влаги. Далее в зависимости от назначения, цели применяют технологии различаются:

1. После сушки порошок смешивается с наполнителем и гранулируется, применяется в качестве кормового концентрата;

2. Экстрагируется маслом, концентрируется ,промывается этанолом, получают каротин в масле (подсолнечное или другое) с содержанием 2,0-2,5 г/кг провитамина, применяет как пищевую добавку к хлебу, маслу;

3. Кристаллический бета-каротин – экстрагируют фреоном, очищают от органических примесей, получают кристаллы оранжево-красного цвета, применяют в медицинских целях

Заключение

Важное место в обмене веществ у животных занимает бета – каротин, который в печени превращается в витамин А (ретинол). В организме человека и животного каротины не образуются. Основные источники бета – каротина для животных – растительные корма; человек получает бета – каротин так же из продуктов животного происхождения. Бета – каротин можно выделить из ряда растительных объектов – моркови, тыквы, облепихи, люцерны. В начале 60-х годов ХХ в. разработана схема микробиологического синтеза бета – каротина, которая стала основой промышленного способа его получения.