Реферат по дисциплине: «Основы биотехнологии» Производство витаминов: вклад биотехнологии

2.2 Получение витамина В12

Витамин В12 (цианокобаламин). Этот витамин был открыт одновременно в США и в Англии. По результатам химический синтез включает 37 стадий получения, что в масштабах производства крайне нецелесообразно.

В природе витамин В12 и родственные корриноидные соединения находят в клетках микроорганизмов, в тканях животных и некоторых высших растениях (горох, лотос, побеги бамбука, листья и стручки фасоли). Организм животных не способен к самостоятельному синтезу витамина. Среди прокариот способность к биосинтезу корриноидов широко распространена: активными продуцентами витамина В12 являются микроорганизмы, населяющие кишечник животных, почву и другие природные среды, которые подходят для интенсивной жизнедеятельности микроорганизмов. Когда-то витамин В12 получали исключительно из природного сырья (1 тонна печени – 15 миллиграмм витамина).



Рисунок 3 – Строение витамина В12

Активно продуцируют витамин В12 представители рода Propionibacterium. Природные штаммы пропионовокислых бактерий образуют 1,0—8,5 мг/л корриноидов, но получен мутант P. shermanii M.- 82, с помощью которого получают до 58 мг/л витамина. Истинный витамин В12 в значительных количествах синтезирует Nocardia rugosa. Путем мутаций и отбора получен штамм N. rugosa, накапливающий до 18 мг/л витамина В12. Продуценты витамина B12 культивируют в средах, приготовленных на основе пищевого сырья: соевой муки, рыбной муки, мясного и кукурузного экстракта. [4]

Рисунок 4 - Технологическая схема получения витамина В12 из Propionibacterium.

Основной метод включает использование Propionobacterium. Процесс ведут в реакторе объемом 1 м³ при коэффициенте заполнения 0,7, бактерии культивируют периодическим методом. Технология получения В12 включает две стадии.

1) Перемешивание в реакторе в течение 80–88 ч в анаэробных условиях до полной утилизации сахара, после чего полученную массу центрифугируют. Образующиеся в процессе брожения кислоты нейтрализуют раствором щелочи, который непрерывно поступает в ферментер. Через 72 ч. в среду вносят предшественник - 5,6-ДМБ. Без искусственного введения 5,6-ДМБ бактерии синтезируют фактор В и псевдовитамин В12 (азотистым основанием служит аденин), не имеющие клинического значения. Ферментацию заканчивают через 72 ч.
2) Витамин B12 сохраняется в клетках бактерий. Поэтому после окончания брожения биомассу сепарируют и экстрагируют из нее витамин водой, подкисленной до рН 4,5 - 5,0 при 85 - 90°С в течение 60 мин. с добавлением в качестве стабилизатора 0,25 % NaNO2. Расход воздуха составляет 2м³/ч (рисунок 4). Для питательной среды используют глюкозу, до 10% солей железа, марганца, магния и кобальта (концентрация соли колеблется от 10 до 100 мг/л), сульфат аммония.
Выход кристаллического витамина В12 составляет 40 мг/л. Разработана также технология получения В12 из термических бацилл Bacillus Circulans в течение 18 ч при температуре 65–75°C в нейтральных условиях. Выход витамина составляет 2–6 мг/л.
Для животноводства отечественной промышленностью применяется смешанная культура (барда, ассоциация бактерий: сульфатвосстанавливающие углеводсбраживающие, аммонифицирующие и метанобразующие бактерии), содержащая термофильные метанобразующие бактерии, выпускается кормовой концентрат витамина В12 (КМВ-12), который по эффективности не уступает кристаллическому препарату, но является более дешевым и доступным для широкого использования в сельском хозяйстве.