Технологія виробництва вітаміну В12

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інституту екологічної безпеки

Кафедра біотехнології

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Загальна біотехнологія»

Тема: «Технологія виробництва вітаміну В12 (ціанкобаламіну)»

Виконав:

Дубовий Д. В.

Керівник:

Косоголова Л. О.

Київ 2012

Реферат

Пояснювальна записка до курсової роботи «Виробництво вітаміну В12»:

44 с., 14 рисунків, 2 додатки, 2 таблиці, 1 діаграма, 9 літературних джерел.

Об'єкт дослідження - вітамін В12 та шляхи його отримання.

Мета роботи - дослідити та проаналізувати особливості виробництва вітаміну В12 та кормового препарату на його основі.

Методи дослідження - аналіз, системний підхід, спостереження. Метод може бути застосований при виробництві кормових препаратів.

ЦІАНКОБАЛАМІН, ВІТАМІНИ, ПРИНЦИПОВО-ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ВИРОБНИЦТВА, АПАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ВИРОБНИЦТВА, ПРОПІОНОВОКИСЛІ БАКТЕРІЇ, МЕТАНОУТВОРЮЮЧІ БАКТЕРІЇ.

Зміст

Вступ

Розділ 1. Загальні поняття про вітаміни. Характеристика готового продукту

1.1 Поняття про вітаміни

1.2 Вітамін В12

Розділ 2. Продуценти, поживні середовища, Основний ферментаційний процес

2.1 Продуценти вітаміну В12

2.2 Біосинтез вітаміну В12 ( продуцент Propionibacterium shermanii)

2.3 Отримання і застосування вітаміну В12

2.4 Виробництво кормового препарату на основі вітаміну В12

2.5 Виробництво вітаміну В12 штамом бактерій Pseudomonas fluorescens ВКМ У-2224Д

2.6 Застосування вітаміну В12

2.7 Ферментер для вітамін-продукуючих мікроорганізмів

Розділ 3. Стерильне повітря

3.1 Забезпечення виробничих приміщень чистим повітрям

3.2 Системи отримання, тонкого очищення та стерилізації аераційного повітря для процесу ферментації

Висновки

Список літератури

Додаток

Вступ

У природі вітамін В12 і споріднені кориноїдні сполуки знаходять у клітинах мікроорганізмів, в тканинах тварин і деяких вищих рослинах (горох, лотос, пагони бамбука, листя і стручки квасолі). Проте походження вітаміну В12 у вищих рослинах остаточно не встановлено. Такі нижчі еукаріоти, як дріжджі і міцеліальні гриби, кориноїди, мабуть, не утворюють. Організм тварин і людини не здатний до самостійного синтезу вітаміну. Серед прокаріотів здатність до біосинтезу кориноїдів широко розповсюджена.

Світова продукція вітаміну В12 становить 9-11 тис. кг в рік, з них 6500 кг використовують на медичні цілі, а іншу частину - для тваринництва. Виробництво вітаміну В12 засновано головним чином на культивуванні пропіоновокис-лих бактерій (в Україні, Великобританії, Угорщині), мезофільних і термофільних меганогенних бактерій (Україна, Угорщина), а також актиноміцетів і споріднених форм (Італія).

У нашій країні в якості продуцента вітаміну В12 використовують Propionibacterium freundenreichii var. shermanii.

Для потреб тваринництва вітамін В12 отримують, використовуючи змішану культуру, що містить термофільні метаноутворюючі бактерії. Встановлено утворення кориноїдів не тільки в змішаній, але і в чистій культурі метаноутворюючих бактерій [4].

Сухий концентрат КМБ-12, крім вітаміну В12 (100 мг/кг препарату), містить ряд інших рістстимулюючих речовин. Особливо гарні результати в тваринництві отримують при поєднанні вітаміну В12 з малими дозами антибіотиків, зокрема з біоміцином. Реалізація в нашій країні описаного способу і одержання концентрату вітаміну В12 дозволили повністю забезпечити тваринництво цим вітаміном.

У США майже всі вироблювані комбікорми для свиней і птахів збагачують вітаміном В12. Показано, що білок тваринного походження можна замінити рослинним білком за умови збагачення кормових сумішей вітаміном В12 в дозі 60 мкг/кг.

Враховуючи все вище сказане, дуже важливо розглянути шляхи біосинтезу даного вітаміну та вибрати найкращий штам із найвищою продуктивністю.

Крім того, з даного вітаміну виготовляють ще й лікарські лікувальні препарати в ампулах: камполон, антианемін і гепавіт - містять водний екстракт печінки великої рогатої худоби [6].

Розділ 1. Загальні поняття про вітаміни. Характеристика готового продукту

1.1 Поняття про вітаміни

Вітаміни - група низькомолекулярних органічних речовин, які в дуже низьких концентраціях мають сильну і різноманітну біологічну дію. У природі джерелом вітамінів є головним чином рослини і мікроорганізми. Менахінон і кобаламін синтезуються виключно мікроорганізмами. І хоча хімічний синтез у виробництві більшої частини вітамінів займає провідне положення, мікробіологічні методи також мають велике практичне значення.

Мікробіологічними шляхом отримують ергостерину, вітамін В12. Крім того, мікроорганізми використовують як селективні окиснювачі сорбіту в сорбозу (при отриманні вітаміну С), а також для виробництва вітамінних концентратів (вітаміну В2, каротиноїдів).

Перспективно мікробіологічне отримання біотину, використовуваного в раціоні курей і свиней. В даний час на Заході в більшу частину комбікормів для свиней включають біотин, одержуваний шляхом хімічного синтезу. У результаті хімічного синтезу утворюється рацемічна суміш, а біологічною активністю володіє лише D-форма вітаміну, яку синтезують мікроорганізми.

У світі існує 40 великих промислових виробників вітамінів; 18 з них в США, 8 - в Японії, 14 - у Західній Європі. Провідне місце у виробництві вітамінів займає швейцарський концерн Hoffman La Roche, який випускає 50 - 70% всіх вітамінів [9].

1.2 Вітамін В12

Серед неполімерних з'єднань вітамін В12 має найскладнішу будову. Це ? (5,6-диметилбензімідазол) - кобамід-ціанід (рис. 1):

У молекулі вітаміну В12 розрізняють:

· Порфіриноподібне, хромофорне, або кориновое кільце, зв'язане з атомом кобальту чотирма координаційними зв'язками через атоми азоту.

· Верхнім координаційним лігандом кобальту у вітаміні В12 є ціаногрупа. Її місце можуть займати інші неорганічні або органічні замісники, наприклад, аденозил; за замісниками визначають назву похідних вітаміну В12.

· Шоста позиція кобальту зайнята нуклеотидним ядром (нижнім лігандом кобальту), що складається з азотистої основи, рибози і залишку фосфорної кислоти. Нуклеотидне ядро зв'язане з кобальтом через азот основи, а з кориновим кільцем через амінопропаноловий місток.

У складі вітаміну В12 або ціанкобаламіну азотиста основа представлена 5,6-диметилбензімідазолом (5,6-ДМБ). Наявність 5,6-ДМБ визначає активність молекули кориноїдів (синонім назви вітамінів групи В12) для вищих тварин. Замість 5,6-ДМБ мікроорганізми можуть включати в молекулу інші бензімідазольні і пуринові основи. Нуклеотидне ядро взагалі може бути відсутнім, як у випадку фактора В [8].

Через 25 років після відкриття вітаміну В12 в 1972 р. в результаті багаторічних досліджень було здійснено повний хімічний синтез кориноїдної структури (рис. 2). Кориноїд синтезований в результаті тридцяти семи послідовних ступенів, але в силу складності такого синтезу мікробіологічний метод залишається поки єдиним промисловим способом отримання вітаміну В12.

Розділ 2. Продуценти, поживні середовища, Основний ферментаційний процес

2.1 Продуценти вітаміну В12

У природі вітамін В12 і споріднені кориноїдні сполуки знаходять у клітинах мікроорганізмів, в тканинах тварин і деяких вищих рослинах (горох, лотос, пагони бамбука, листя і стручки квасолі). Проте походження вітаміну В12 у вищих рослинах остаточно не встановлено. Такі нижчі еукаріоти, як дріжджі і міцеліальні гриби, кориноїди, мабуть, не утворюють. Організм тварин не здатний до самостійного синтезу вітаміну. Серед прокаріотів здатність до біосинтезу кориноїдів широко розповсюджена. Активно продукують вітамін В12 представники роду Propionibacterium. Природні штами пропіоновокислих бактерій утворюють 1,0 - 8,5 мг/л кориноїдів, але отриманий мутант Р. shermanii М-82, за допомогою якого отримують до 58 мг/л вітаміну [7].

У сімействі Propionibacteriaceae є й інші представники, здатні до високого накопичення вітаміну В12 в клітинах. Це перш за все Eubacterium limosum (Butyribacterium rettgerii). Як продуценти вітаміну практичний інтерес мають багато представників актиноміцетів і споріднених мікроорганізмів. Істинний вітамін В12 в значних кількостях синтезує Nocardia rugosa. Шляхом мутацій і відбору отримано штам N. rugosa, що накопичує до 18 мг/л вітаміну В12. Активні продуценти вітаміну виявлені серед представників роду Micromonospora: M. purpureae, M. echinospora, M. halofitica, M. fusca, M. halceae. Високою кобаламінсинтезуючою активністю володіють метаногенні бактерії , наприклад, Methanosarcina barceri, M. vacuolata і окремі штами галофільного виду Methanococcus halophilus. Останній організм синтезує більше 16 мг кориноїдів на грам біомаси. Настільки високого вмісту кориноїдів не визначено в жодного іншого з вивчених мікроорганізмів. Причина високого вмісту кориноїдів у метаногенних бактерій не встановлена. Кориноїди синтезують суворо анаеробні бактерії з роду клостридій. У Clostridium tetanomorphum і Cl. sticklandii аденозилкобаламін входить до складу ферментних систем, що каталізують специфічні реакції ізомеризації таких амінокислот, як глутамат, лізин та орнітин. У значних кількостях утворюють вітамін В12 ацетогенні клостридії Cl. thermoaceticum, Cl. formicoaceticum та Acetobacter woodi, які синтезують ацетат із СO2.

Відомі активні продуценти вітаміну В12 у псевдомонад, серед яких краще за інших вивчений штам Pseudomonas denitrificans. МВ-2436 - мутант, який дає на оптимізованому середовищі до 59 мг/л кориноїдів. Штам застосовують для промислового отримання вітаміну В12 на фірмі Мерк в США. Інтерес представляють термофільні бацили, а саме Bacillus circulans і Bac. stearothermophilus, які ростуть відповідно при 60 і 75 ° С і за 18 годин культивування без дотримання стерильних умов дають високі (2,0-6,0 мг/л) виходи вітаміну. Кориноїди синтезують Rhodopseudomonas palustris, фототрофні пурпурні бактерії Rhodobacter sphericus, Rh. capsulatus, Rhodospirillum rubrum, Chromatium vinosum і ряд інших видів. Поряд з вітаміном В12 вони утворюють безкобальтові кориноїди, роль яких для продуцентів не встановлена. Значні кількості вітаміну В12 утворює ціанобактерія Anabaena cylindrica, одноклітинні зелені водорості Chlorella pyrenoidosae і червоні водорості Rhodosorus marinus [3].

Продуценти вітаміну В12 культивують в середовищах, приготованих на основі харчової сировини: соєвого борошна, рибного борошна, м'ясного та кукурудзяного екстракту. В останні роки виявлені мікроорганізми, що утворюють кориноїди високої якості при утилізації нехарчової сировини. Achromobacter sp., використовуючи ізопропіловий спирт як джерело вуглецю та енергії, накопичує до 1,1 мг/л провітаміну, Pseudomonas sp. синтезує вітамін В12 в середовищі з метанолом або пропандіолом (до 160 мкг/л), факультативний метилотроф (FМ = 02Т) утворює в середовищі з метанолом до 2,6 мг/л вітаміну. Виділено штам Klebsiella 101, утворюючий велику кількість кориноїдів в клітинах тільки при рості на середовищі з метанолом як єдиному джерелі вуглецю і енергії.

2.2 Біосинтез вітаміну В12 ( продуцент Propionibacterium shermanii)

Кожна вирізнювана в молекулі вітаміну структура: кориноїдне кільце, нуклеотидне ядро і амінопропаноловий місток - мають своє походження. Механізм їх виникнення - предмет інтенсивних, але ще незавершених досліджень. Перші етапи біогенезу кориноїдів ті ж, що й перші етапи синтезу інших тетрапірольних з'єднань (рис. 2). Загальним інтермедіатом тетрапіролів є ?-амінолевулінова кислота (?-АЛК), що утворюється у більшості організмів в результаті конденсації гліцину і сукциніл-КоА. Однак E. limosum і C. tetanomorphum не включають 2- -гліцин в коринове кільце, що варто було б очікувати, якби гліцин був попередником ?-АЛК. Отже, вже на цьому етапі шлях синтезу вітаміну у бактерій може різнитися [5].

Далі утворюється порфобіліноген, що виникає при конденсації двох молекул ?-АЛК, а при конденсації чотирьох молекул порфобіліногену - уропорфіриноген III (УПГ III). Послідовність реакцій між УПГ III і кобіриновою кислотою отримала експериментальне підтвердження лише в останні роки. Показано, що при порушенні процесу амідування клітини Propionibacterium shermanii виділяють в середовище сполуки, названі коріфіринами - метильовані відновлені похідні уропорфірину III. До теперішнього часу виділено і охарактеризовано три сполуки: коріфірин-1 (метилкоріфірин), коріфірин-2, або сірогідрохлорин (диметилкоріфірин), і коріфірин-3 або, ізобактеріохлорин (три-метилкоріфірин). Мічена ?-АЛК і метіонін включаються в коріфірини, а останні - в вітамін В12.

Метилювання УПГ III з одночасним декарбоксилюванням бокового ланцюжка оцтової кислоти при С12 кільця С призводить до розбіжності шляхів біогенезу вітаміну В12 і інших тетрапіролів. В результаті подальшого метилювання та утворення С - С зв'язку між кільцями А і Д синтезується кобіринова кислота.

Донором семи метильних груп, що включаються в УПГ III, є S-аденозилметіонін. Характер включення атома Со і утворення безпосереднього зв'язку між кільцями А і Д невідомий. На наступному етапі біосинтетичного шляху кобіринова кислота перетворюється в кобінамід (фактор В), при цьому залишки карбонових кислот кобіринової кислоти (рис. 3) амідуються, а до залишку пропіонової кислоти кільця Д приєднується амінопропанол. На цій же стадії відбувається приєднання до коринового кільця 5-дезоксиаденозильної групи і кобіринова кислота стає 5-дезоксиаденозилкобінамідом (коферментна форма фактора В). Амінопропанол, мабуть, утворюється при декарбоксилюванні L-треоніну [8].

Далі кобінамід фосфорилюється з утворенням кобінамідфосфату і, реагуючи з гуанозинтрифосфатом (ГТФ), дає кобінамідгуанозиндифосфат. У коферментну форму кобінамідгуанозиндифосфату відбувається включення нуклеотиду та утворення кобаламін-5'-фосфату.

Вітамін В12, як вже зазначалося вище, містить специфічну азотисту основу - 5,6-ДМБ, яка в природі зустрічається тільки в цій сполуці. Безпосереднім попередником 5,6-ДМБ служить рибофлавін. В молекулу вітаміну В12 5,6-ДМБ включається у вигляді ?-рибазол-5'-фосфату.

Рис. 3. Кобіринова кислота

При ферментативному дефосфорилюванні кобаламін-5'-фосфату утвориться кобаламін. Послідовність реакцій при синтезі кобаламіну з кобінаміду виглядає наступним чином:

1) кобінамід + АТФ > кобінамід-Ф + АДФ;

2) кобінамід-Ф + ГТФ > ГДФ-кобінамід + ФФн;

3) кобінамід-ГДФ + ?-рибазол-5'-фосфат > кобаламін-5'-фосфат + ГМФ;

4) кобаламін-5'-фосфат > кобаламін + Фн.

Відомі дві коферментні форми вітаміну В12: аденозил-кобаламін (коферментна форма I) (рис. 4) і метилкобаламін (коферментна форма II). Більше 80% всіх синтезованих пропіоновокислими бактеріями кориноїдів знаходяться в коферментній формі I, яка, як уже зазначалося, в якості ліганда містить 5-дезоксиаденозил.

Джерелом аденозилу служить АТФ. Коферментна форма містить Со-С-зв'язок і є першою кобальторганічною сполукою, виявленою в живих системах. Метилкобаламін зазвичай міститься в клітинах в незначних кількостях, але у М. barkeri метил-фактор III, який містить в нуклеотидній частині 5-оксибензімідазол, становить до 80% від суми всіх кориноїдів.

Регуляція біосинтезу вітаміну В12 здійснюється за принципом репресії. Вітамін В12 пригнічує тільки свій власний синтез, не справляючи впливу на утворення інших тетрапіролів і, як вважають, діє на стадії метилування УПГ III. В якості регулятора виступає лише повна нуклеотидвмісна молекула вітаміну. Гем надає координовану репресію синтезу ферментів початкових стадій біогенезу тетрапіролів.

Функціональною формою вітаміну є аденозилкобаламін (?-(5,6-диметілбензімідазолил)-Со-5-дезоксиаденозилкобамід) (рис. 5) і метилкобаламін (? (5,6-диметилбензімідазолил)-Со-метилкобамід) [2].

2.3 Отримання і застосування вітаміну В12

Світова продукція вітаміну В12 становить 9-11 тис. кг в рік, з них 6500 кг використовують на медичні цілі, а іншу частину - для тваринництва. Виробництво вітаміну В12 засновано головним чином на культивуванні пропіоновокис-лих бактерій (в Україні, Великобританії, Угорщині), мезофільних і термофільних меганогенних бактерій (Україна, Угорщина), а також актиноміцетів і споріднених форм (Італія).

У нашій країні в якості продуцента вітаміну В12 використовують Propionibacterium freundenreichii var. shermanii.

Для отримання вітаміну В12 бактерії культивують періодичним методом в анаеробних умовах в середовищі, що містить кукурудзяний екстракт, глюкозу, солі кобальту і сульфат амонію. Утворені в процесі бродіння кислоти нейтралізують розчином лугу, який безперервно надходить у ферментер. Через 72 години у середовище вносять попередник - 5,6-ДМБ. Без штучного введення 5,6-ДМБ бактерії синтезують фактор В і псевдовітамін В12 (азотистою основою служить аденін), що не мають клінічного значення.

Ферментацію закінчують через 72 години. Вітамін В12 зберігається в клітинах бактерій. Тому після закінчення бродіння біомасу сепарують і екстрагують з неї вітамін водою, підкисленою до рН 4,5-5,0 при 85-90° С протягом 60 хв з додаванням в якості стабілізатора 0,25%-ового розчину NaNO2. При отриманні Ко-В12 стабілізатор не додають.

Очистка вітаміну В12

Водний розчин вітаміну В12 охолоджують, доводять рН до 6,8-7,0 50%-ним розчином NaОН. До розчину додають Al2(SO4)3·18Н2О і безводний FeCl3 для коагуляції білків і фільтрують через фільтр-прес.

Очищення розчину проводять на іонообмінній смолі СГ-1, з якої кобаламін елюють розчином аміаку. Далі проводять додаткове очищення водного розчину вітаміну органічними розчинниками, упарювання і очистку на колонці з Аl2О3. З окису алюмінію кобаламін елюють водним ацетоном. При цьому КО-В12 може бути відділений від CN- і оксикобаламіну.

Відділення та кристалізація вітаміну В12

До водно-ацетонових розчину вітаміну додають ацетон і витримують при 3-4° С 24-48 годин. Випадаючі кристали вітаміну відфільтровують, промивають сухим ацетоном і сірчаним ефіром і сушать у вакуум-ексикаторі над Р2О5. Для запобігання розкладання КО-В12 всі операції необхідно проводити в сильно затемнених приміщеннях або при червоному світлі. Таким чином, можна отримати не тільки суміш CN- і оксикобаламінів, але і коферментну форму, яка володіє високим терапевтичним ефектом.

Для хімічного очищення вітаміну В12 використовується його здатність утворювати аддукти з фенолом і резорцином. При цьому способі відділення вітаміну В12 від супутніх йому факторів спрощується. Промисловий концентрат ціанкобаламіну обробляють водним розчином резорцину (або фенолу), виділяють комплекс вітаміну В12 з резорцином (або фенолом), далі розкладають його і отримують кристалічний препарат.

Промисловість України випускає різні форми лікувальних препаратів кобаламінів: ампули зі стерильним розчином CN-В12, приготованого на 0,9%-вому розчині NаСl, таблетки СN-В12 в суміші з фолієвою кислотою, таблетки (муковіту), що містять CN-В12 і мукопротеїд (внутрішній фактор) [1].

Лікувальні препарати в ампулах: камполон, антианемін і гепавіт - містять водний екстракт печінки великої рогатої худоби.

Перспективні дослідження по мутагенезу пропіоновокислих бактерій як один із способів підвищення продуктивності штаму, а також перевірки та впровадження у виробничі умови інших продуцентів, що здатні рости на дешевій нехарчовій сировині.

Промислове одержання в Україні вітаміну В12 за допомогою пропіоновокислих бактерій дозволяє повністю задовольнити потреби медицини в нашій країні.

Для збагачення кисломолочних продуктів вітаміном В12 використовують пропіоновокислі бактерії як у чистому вигляді, так і у вигляді концентрату, приготованого на молочній сироватці.

2.4 Виробництво кормового препарату на основі вітаміну В12

Для потреб тваринництва вітамін В12 отримують, використовуючи змішану культуру, що містить термофільні метаноутворюючі бактерії. Встановлено утворення кориноїдів не тільки в змішаній, але і в чистій культурі метаноутворюючих бактерій Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicum (рис. 6, 7), Mb. thermoautotrophicum при рості в присутності Н2 і СО2. Вміст кориноїдів у метаноутворюючих бактерій становить 1,0-6,5 мг/г сухої біомаси.

За допомогою змішаної культури метаноутворюючих бактерій в Україні розроблено метод отримання кормового препарату вітаміну В12-КМБ12.

Субстратом для метанового бродіння служить ацетонобутилова і спиртова барда [5].

Ацетонобутилову барду отримують в результаті видалення розчинників з культуральної рідини Clostridium acetobutylicum, що зброджує патоково-борошняні закупорки. Для метанового бродіння використовують декантат барди, що містить 2,0-2,5% сухих речовин. До декантованої барди додають 4 г/м3 СоСl2 і 0,5% метанолу як стимулятори синтезу кобаламінів. В якості біостимуляторів вносять також карбамід і диамонійфосфат, 5,6-ДМБ не вносять, оскільки CN=В12 і фактор III, володіючи біологічною активністю, утворюю до 80% від суми всіх кориноїдів.

Рис. 7. Methanobacterium formicum

Вихідна барда має температуру близько 100° С і практично стерильна. Перед надходженням у ферментери барда охолоджується до 55-57° С. В якості вихідної культури використовують змішану культуру метаноутворюючих бактерій, що здійснюють термофільне «метанове бродіння» стічних вод.

Отримання концентрату вітаміну В12

Отримання концентрату вітаміну В12 включає наступні технологічні стадії: безперервне зброджування барди комплексом бактерій, згущення метанової бражки і сушку згущеної маси на розпилювальній сушарці. Бродіння проводять в залізобетонних ферментерах безперервним способом протягом року.

Точки контролю

Важлива умова нормального процесу бродіння - контроль рівня жирних кислот і амонійного азоту. Вітамін В12 нестійкий при тепловій обробці, особливо в лужному середовищі. Тому перед випарюванням до метанової бражки додають НС1 до оптимального значення рН 5,0-5,3 і сульфіт Nа (оптимальний вміст 0,07-0,1%).

Технологія виробництва кормового препарату

Перед потраплянням на установку випарювання метанова бражка дегазується шляхом нагрівання до 90-95° С при атмосферному тиску. Бражку згущують до 20% сухих речовин в чотирьохкорпусних випарних апаратах. Згущена метанова бражка висушується на розпилювальній сушарці.

Технологічна схема представлена ??в Додатку 1. Ацетонобутилова барда з нижньої частини бражного колони надходить у збірник барди 1 і насосом подається в декантатор 3. Відстій барди збирається в збірнику 4 і використовується на корм худобі. Декантат, охолоджений до температури 55-57° С, метанол і хлористий кобальт надходять в ферментер 12. Зброджену масу з верхньої частини ферментера відбирають і направляють в реактор 19, де здійснюють стабілізацію вітаміну В12 шляхом додавання сульфіту натрію і соляної кислоти, змішаних в змішувачі 18. З стабілізованої бражки видаляють гази в сепараторі газів 22, бражку упарюють в випарній установці 24 і збирають в збірниках 26. Згущена метанова бражка перекачується насосом 27 у збірник метанової бражки 28, а звідти насосом 29 в розпилювальну сушарку 31.

В якості теплоносія для сушіння використовують гази бродіння, що спалюються в печі 39. Сухий порошок надходить в бункер 33 і розфасовується в поліетиленові мішки, вкладені в крафт-пакети.

Відсутність промислових відходів, доступність сировини, безперервність методу, що не вимагає стерильних умов, роблять його економічним.

Кормовий вітамін В12 отримують у Росії на Грозненському ацетонових і Єфремівському біохімічному заводах. Для виробництва вітаміну В12 передбачені і за останній час впроваджені системи автоматизації основних стадій технологічного процесу.

Сухий концентрат КМБ-12, крім вітаміну В12 (100 мг/кг препарату), містить ряд інших рістстимулюючих речовин. Особливо гарні результати в тваринництві отримують при поєднанні вітаміну В12 з малими дозами антибіотиків, зокрема з біоміцином. Реалізація в нашій країні описаного способу і одержання концентрату вітаміну В12 дозволили повністю забезпечити тваринництво цим вітаміном.

У США майже всі вироблювані комбікорми для свиней і птахів збагачують вітаміном В12. Показано, що білок тваринного походження можна замінити рослинним білком за умови збагачення кормосумішей вітаміном В12 в дозі 60 мкг/кг.

Українським науково-дослідним інститутом спиртової та лікеро-горілчаної промисловості розроблена технологія одержання кормового концентрату вітаміну В12 шляхом зброджування мелясного-спиртової барди змішаної культурою метаноутворюючих бактерій. Попередньо на мелясно-спиртовій барді вирощують кормові дріжджі. Після сепарування дріжджів отримують культуральну рідину, що містить 7-8% сухих речовин. На цій рідині вирощують метаноутворюючі бактерії і отримують з 1 м3 вихідної барди 1,5-2 г вітаміну В12.

Культуральну рідину упарюють до вмісту 60-70% сухих речовин, змішують з наповнювачем і висушують. В якості наповнювача використовують кукурудзяне борошно, висівки і т. п. Сухий концентрат розмелюють і розфасовують у мішки. В 1 кг кормового концентрату міститься: вітаміну В12 - 18 - 20 мг, В2 - 41 мг, РР 146 мг і інші вітаміни. Термін зберігання 12 місяців.

Випробування препарату багатьма науково-дослідними установами та господарствами показали ефективність його застосування в свинарстві та птахівництві.

В останні роки в Японії продемонстрована можливість отримання вітаміну В12 з використанням іммобілізованих клітин пропіоновокислих бактерій, які в результаті мутацій виділяють вітамін в середовище. Розробляються принципово нові методи біосинтезу вітаміну В12 шляхом трансформації хімічно близьких йому з'єднань, наприклад уропорфірину III клітинами пропіоновокислих бактерій і артробактера, а також отримання нових аналогів вітаміну В12 [3].

2.5 Виробництво вітаміну В12 штамом бактерій Pseudomonas fluorescens ВКМ У-2224Д

Винахід відноситься до мікробіологічної промисловості і стосується нового штаму, яка продукує вітамін В12. Штам бактерій Pseudomonas fluorescens ВКМ У-2224Д - продуцент вітаміну В12 росте при 28-32° С і рН 7-7,2 і постійному перемішуванні. Ріст культури відбувається паралельно з біосинтезом вітаміну В12 в аеробних умовах. Продуктивність культури за 150 годин росту ферментації становить 130-150 мкг/мл (табл. 1), (діагр. 1).

Таблиця 1. Продуктивність культури Pseudomonas fluorescens ВКМ У-2224Д

Штам бактерій Pseudomonas fluorescens BKM В-2224Д продукує вітамін В12, який застосовується як антианемічний препарат в медицині та у виробництві кормових добавок для сільськогосподарських тварин та птиці.

В даний час промисловість використовує для отримання вітаміну В12 тільки мікробіологічний синтез.

Відомі способи отримання мікробіологічними способом вітаміну B12 за допомогою метаноутворюючих бактерій (Methanobacteria) (патент США 3961971 (1976 р.)), пропіоновокислих бактерій (патент США 4210720 (1980 р.), що належить японській фірмі Nippon Oil Company; в Японії - фірмі Дайсеру Кагаку Коге (ЕР 647717, 1994 рік) виробництво вітаміну здійснює за допомогою бактерій Acenetobacterium, фірма Takeda Chemical Industries LTD (патент США 5545538) отримує вітамін В12 з використанням бактерій Rhizobium сolalaminogenum FERMBP-4429, фірма Ніппон Секію к.к. (патент Японії 5-6996) в якості продуцента вітаміну В12 застосовує штам бактерій Propionibacterium shermani або frendenreichii, стійких до пропіонової кислоти. При даних способах отримання вітаміну В12 концентрація вітаміну B12 в культуральній рідини не перевищує 60-70 мкг/мл.

У Росії мікробіологічний синтез вітаміну В12 за допомогою бактерій Propionibacyerium shermaniі (патент 1737915) дозволяє досягати концентрації вітаміну В12 в культуральній рідині на рівні 40-50 мг/л (прототип) [5].

Суть: штам бактерій Pseudomonas fluorescens BKM В-2224Д - продуцент вітаміну В12 отриманий шляхом багатоступінчастої селекції і відбору активних по біосинтезу вітаміну B12 варіантів з колекційного штаму Pseudomonas fluorescens B98.

Штам депонований у колекції мікроорганізмів Інституту біохімії і фізіології мікроорганізмів РАН під номером BKM В-2224Д.

При вирощуванні продуцента на ферментаційному середовищі з мелясою, неорганічними солями і стимуляторами вітаміноутворення концентрація вітаміну В12 в культуральній рідині досягає величини 120-150 мкг/мл.

Штам Pseudomonas fluorescens ВКМ У-2224Д (рис. 8) характеризується наступними ознаками (культурально-морфологічні ознаки):

· бактерії є грамнегативними рухомими паличками розміром 0,45-0,85, 0,6-15 мкм, неспороутворюючі. На агаризованому середовищі утворює округлі колонії 1-2 мм білого кольору. Клітини знаходяться в основному в скупченнях (рис. 9);

· штам стійкий при пересіву на щільних середовищах;

· ріст культури на рідких поживних середовищах відбувається паралельно з біосинтезом вітаміну В12;

· температурний оптимум росту 30° С, рН 7-7,2;

· на твердому живильному середовищі з мелясою утворюють біло-сірі блискучі колонії, до кінця 7 діб виражений центр, розмір колоній 2-3 мм;

· факультативний аероб.

Концентрація вітаміну B12 визначається методом дифузії в агар з використанням культури Е. соli 113-3 і спектрофотометричним - принцип якого полягає в трансформації коферменту B12 в кобаламіннітрит. Концентрація кобаламіну визначається на спектрофотометрі при довжині хвилі 361 нм. вітамін ферментаційний мікроорганізм аераційний

Поживне середовище для підтримання штаму Pseudomonas fluorescens

Для підтримки штаму використовують агаризоване середовище з мелясою наступного складу, г / л:

· меляса - 100,0;

· амоній фосфорнокислий двозаміщений - 1,5;

· сірчанокислий амоній - 0,3;

· агар мікробіологічний - 20,0;

· вода - до 1 л;

· рН - 7,0-7,2.

Фізіолого-біохімічні ознаки: не гідролізує желатин, крохмаль, гідролізує лецитин. В якості джерела вуглецю засвоює сахарозу, бетаїн, не засвоює глюкозу, асимілює глутамінову, пропіонову кислоти. Ріст при 42° С варіює. Денітрифікація варіює [2].

Зберігання культури

Зберігають штам у вигляді ліофільно-висушеної культури при температурі 4° С протягом 2-3 років або на щільних середовищах при постійному пересіву.

Умови біосинтезу вітаміну В12 штамом Pseudomonas fluorescens BKM В-2224Д

Біосинтез вітаміну В12 культурою Pseudomonas fluorescens BKM В-2224Д здійснюється за наступною схемою: посівна культура на агаризованому середовищі > посівна культура на колбах на рідкому середовищі > культура на рідкому середовищі в посівному апараті > біосинтез на рідкому середовищі в ферментері.

Поживне середовище для отримання посівного матеріалу Pseudomonas fluorescens

З метою отримання посівного матеріалу для засівання посівних апаратів використовують середовище наступного складу:

· меляса - 6-12%;

· двохосновний фосфат амонію - 0,01-0,1%;

· кобальт хлористий - 0,001-0,003%;

· магній сірчанокислий - 0,1-0,3%;

· марганець сірчанокислий - 0,01-0,05%;

· цинк сірчанокислий - 0,002-0,02%;

· 5-6-диметилбензілімідазол - 0,001-0,003%;

· вода - до 1000 л;

· рН середовища - 7,0 ± 0,2.

У качалочну колбу об'ємом 750 мл з об'ємом середовища 50 мл вносять культуру з пробірки в кількості 0,1%.

Вирощують культуру при температурі 30° С протягом 48 годин.

Отриманою культурою в дозі не менше 0,1% засівають стерильне поживне середовище в посівному апараті наступного складу:

· меляса - 6-12%;

· двохосновний фосфат амонію - 0,01-0,1%;

· кобальт хлористий - 0,001-0,003%;

· магній сірчанокислий - 0,1-0,3%;

· марганець сірчанокислий - 0,01-0,05%;

· цинк сірчанокислий - 0,002-0,02%;

· 5-6-диметилбензілімідазол - 0,001-0,003%;

· вода - до 100 л;

· рН середовища - 7,0 ± 0,2.

Умови ферментації: постійне перемішування, температура 28-32° С, при подачі повітря 0,2-0,5 л/л поживного середовища за 1 хв протягом 40-60 годин до оптичної щільності більше 0,2.

Поживне середовище для основного процесу ферментації

Отриманим посівним матеріалом в потрібній дозі засівають стерильне ферментаційне середовище наступного складу:

· меляса - 14-20%;

· сахароза - 2,0-5,0%;

· гліцерофосфатна кислота - 0,2-0,4%;

· кобальт хлористий - 0,01-0,03%;

· холінхлорид - 1,0-2,0%;

· магній сірчанокислий - 0,1-0,3%;

· оксид магнію - 0,05-0,07%;

· сірчанокислий амоній - 0,2-0,4%;

· цинк сірчанокислий - 0,05-0,1%;

· оксихлористий кобальт - 0,01-0,02%;

· 5-6-диметилбензілімідазол - 0,01-0,02%;

· гліцерин - 0,1-0,2%;

· вода водопровідна - до 100 л;

· рН середовища - 7,0 ± 0,2.

Ферментацію проводять при температурі культуральної рідини 28-32° С, при постійному перемішуванні, надлишковому тиску 0,5 атм, при витраті повітря 0,2 л/л середовища за 1 хв.

Культура Pseudomonas fluorescens BKM В-2224Д характеризується тим, що її ріст відбувається паралельно з біосинтезом вітаміну В12 в аеробних умовах на протязі всього процесу ферментації.

Вміст вітаміну В12 в культуральній рідині до кінця ферментації становить 120-150 мкг/мл при визначенні мікробіологічним методом з використанням в якості тест-культури Е. соli 113-3 або спектрофотометричним методом. При культивуванні пропіоновокислих бактерій вміст вітаміну B12 в культуральній рідині 40-50 мкг/мл [1].

По закінченні процесу ферментації культуральну рідину підкислюють сірчаною кислотою до значення рН 5,8. Проводять лізис культури при температурі 90-100° С. Для отримання готового продукту культуральна рідина може бути перероблена на розпилювальній сушарці з наповнювачами (крейда, сіль, висівки та ін.) або відправлена ??на стадії отримання і виділення вітаміну B12 в чистому вигляді.

Результати перевірки рівня біосинтезу вітаміну B12 культурою

Результати перевірки рівня біосинтезу вітаміну B12 культурою Pseudomonas fluorescens ВКМ У-2224Д в дослідно-промислових умовах (в апаратах об'ємом 2,5 м3) наведені в таблиці 2.

2.6 Застосування вітаміну В12

Для збагачення кисломолочних продуктів вітаміном B12 використовують пропіоновокислі бактерії як у чистому вигляді, так і в вигляді концентрату, приготованого на молочній сироватці. Для потреб тваринництва вітамін B12 отримують, використовуючи змішану культуру, що містить термофільні метаноутворюючі бактерії [1,4]. Встановлено утворення кориноїдів не тільки в змішаній, але і в чистій культурі метанутворюючих бактерій Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicum, Mb. thermoautotrophicum при зростанні в присутності H2 і CO2. Вміст кориноїдів у метанутворюючих бактерій становить 1,0-6,5 мг/г сухої біомаси. За допомогою змішаної культури метанутворюючих бактерій розроблено метод отримання кормового препарату вітаміну B12-KMБ12. Субстратом для метанового бродіння служить ацетонобутилова і спиртова барда. Ацетонобутилову барду отримують в результаті видалення розчинників з культуральної рідини Clostridium acetobutylicum, які зброджують патокової-борошняні закупорення. Для метанового бродіння використовують декантат барди, що містить 2,0-2,5% сухих речовин. До декантованої барди додають 4 г/м3 СоСl2 і 0,5% метанолу як стимулятора синтезу кобаламіну. В якості біостимуляторів вносять також карбамід і диамонійфосфат, 5,6-ДМБ не вносять, оскільки CN=B12 і фактор III, що володіють біологічною активністю, становлять до 80% від суми всіх кориноїдів. Вихідна барда має температуру близько 100° С і практично стерильна. Перед надходженням у ферментери барда охолоджується до 55-57° С. В якості вихідної культури використовують змішану культуру метаноутворюючих бактерій, що здійснюють термофільне «метанове бродіння» стічних вод. Отримання концентрату вітаміну B12 включає наступні технологічні стадії: безперервне зброджування барди комплексом бактерій, згущення метанової бражки і сушку згущеної маси на розпилювальній сушарці [1,4]. Бродіння проводять в залізобетонних ферментерах безперервним способом протягом року. Важлива умова нормального процесу бродіння - контроль рівня жирних кислот і амонійного азоту. Вітамін B12 нестійкий при тепловій обробці, особливо в лужному середовищі. Тому перед випарюванням до метанової бразі додають Cl- до оптимального значення рН 5,0-5,3 і сульфіт Na (оптимальний вміст 0,07-0,1%). Перед подачею на установку випарювання метанова бражка дегазується шляхом нагрівання до 90-95° С при атмосферному тиску. Бражку згущують до 20% сухих речовин в чотирьохкорпусних випарних апаратах. Згущена метанова бражка висушується на розпилювальній сушарці [7].

Апаратурно-технологічна схема отримання концентрату вітаміну В12 представлена ??на малюнку (Додаток 1), а також принципова технологічна схема (Додаток 2). Ацетоно-бутилова барда з нижньої частини бражної колони надходить у збірник барди і насосом подається в декантатор 3. Відстій барди збирається в збірнику 4 і використовується на корм худобі. Декантат, охолоджений до температури 55-57° С, метанол і хлористий кобальт надходять в ферментер 12. Скинуту масу з верхньої частини ферментера відбирають і направляють в реактор 19, де здійснюють стабілізацію вітаміну B12 шляхом додавання сульфіту натрію і соляної кислоти, змішаних в змішувачі 18. З стабілізованої бражки видаляють гази в сепараторі газів 22, бражку упарюють в випарній установці 24 і збирають в збірниках 26. Згущена метанова бражка перекачується насосом 27 у збірник метанової бражки 28, а від туди насосом 29 в розпилювальну сушарку 31. В якості теплоносія для сушіння використовують гази бродіння, що спалюються в печі 39. Сухий порошок надходить в бункер 33 і розфасовується в поліетиленові мішки, вкладені в крафт-пакети. Відсутність промислових відходів, доступність сировини, безперервність методу, що не вимагає стерильних умов, роблять його економічним [1].

Українським науково-дослідним інститутом спиртової та лікеро-горілчаної промисловості розроблена технологія одержання кормового концентрату вітаміну B12 шляхом зброджування мелясного-спиртової барди змішаної культурою метаноутворюючих бактерій. Попередньо на мелясно-спиртовій барді вирощують кормові дріжджі. Після сепарування дріжджів отримують культуральну рідину, що містить 7-8% сухих речовин. На цій рідині вирощують метаноутворюючі бактерії і отримують з 1 м3 вихідної барди 1,5-2 г вітаміну В12 [1].

2.7 Ферментер для вітамін-продукуючих мікроорганізмів

Ферментер - апарат для глибинного вирощування (культивування) мікроорганізмів у живильному середовищі в умовах стерильності, інтенсивного перемішування, безперервного продування стерильним повітрям і постійної температури. Ферментер забезпечений барботером для подачі стерильного повітря і мішалкою з електроприводом. Усередині ферментера уздовж його корпусу і перпендикулярно до нього закріплюють вузькі металеві смуги - відбійники для підвищення ефективності перемішування. Об'єм ферментера, призначеного для напівзаводських експериментів - 0,05-5 м3, промислового використання - 50-100 м3. Лабораторні ферментери можуть виготовлятися з термостійкого скла (їх стерилізують в автоклавах), ферментери великих розмірів - з нержавіючої сталі (вони мають парову сорочку для стерилізації та підтримки температури). Ферментери, як правило, обладнуються пристроями для вимірювання і регулювання температури, кількості продуваємого повітря і тиску всередині ферментера. У разі потреби ферментер додатково забезпечується пристроями для виміру й регулювання pH середовища, концентрації розчиненого кисню в культуральній рідині, вуглекислого газу у вихідному повітрі, сигналізатором рівня піни і пристосуваннями для механічного або хімічного піногасіння. При безперервному процесі культивування мікроорганізмів ферментери додатково обладнуються стерилізуємими резервуарами для зберігання компонентів живильного середовища і насосами для їх безперервної подачі в ферментер. Використовують ферментери в промисловості при мікробіологічному синтезі антибіотиків, ферментів, вітамінів, амінокислот, нуклеотидів, білково-вітамінних концентратів і т.д.

Для даного конкретного виробництва використовується ферментер наступного типу:

Рис. 10. Ферментер: 1 - корпус, 2 - парова рубашка, 3 - барботер, 4 - мішалка, 5 - відбійник, 6 - електропривід, 7 - завантажувальний люк.

В якості піногасника використовується кашалотовий жир в кількості 2 % [5].

Розділ 3. Стерильне повітря

3.1 Забезпечення виробничих приміщень чистим повітрям

Повітря виробничих приміщень -- потенційне джерело забруднення ліків, тому його очищення є одним із ключових питань технологічної гігієни. Рівень чистоти повітря приміщення визначає клас чистоти повітря.

Для постачання виробництва стерильних розчинів обезпиленим стерильним повітрям використовують як звичайні системи турбулентної вентиляції, що забезпечують стерильність повітря в приміщенні, так і системи з ламінарним потоком повітря по всій площі приміщення або у визначених робочих зонах.

При турбулентному потоці очищене повітря містить до 1000 часток у 1 л, при подачі повітря ламінарним потоком по всьому об'єму приміщення вміст часток у повітрі в 100 разів менший.

Приміщення з ламінарним потоком -- приміщення, у яких повітря подається в напрямку до робочої зони через фільтри, що займають всю стіну або стелю, і видаляється через поверхню, протилежну входові повітря.

Розрізняють дві системи: вертикальний ламінарний потік, при якому повітря рухається вгору через стелю і виходить через ґратчасту підлогу, і горизонтальний ламінарний потік, при якому повітря надходить через одну, а виходить через протилежну перфоровану стінку. Ламінарний потік несе з кімнати всі завислі в повітрі частки, що надходять від будь-яких джерел (персонал, устаткування й ін.).

У «чистих» приміщеннях повинний створюватися ламінарний потік. Системи ламінарного повітряного потоку повинні забезпечувати рівномірну швидкість руху повітря: близько 0,30 м/с для вертикального і близько 0,45 м/с для горизонтального потоків. Підготовка і контроль повітря на механічні включення і мікробіологічне забруднення, а також оцінка ефективності роботи повітряних фільтрів повинна проводитися відповідно до нормативно-технічної документації.

Для забезпечення необхідної чистоти повітря в системах «вертикальний ламінарний потік» і «горизонтальний ламінарний потік» у вітчизняній промисловості застосовують фільтруючі установки, що складаються з фільтрів попередньої грубої очистки повітря -- вентилятора і фільтра, що стерилізує,.

Для остаточного очищення повітря від часток, що утримуються в ньому, і мікрофлори застосовують фільтр типу ЛАЙК. Як фільтруючий матеріал у ньому використовується ультратонке волокно з перхлорвінілової смоли. Цей матеріал гідрофобний, стійкий до хімічно агресивних середовищ і може експлуатуватися при температурі не вище 60 °С і відносній вологості до 100%. Останнім часом широке поширення одержали високоефективні повітряні фільтри НЕРА (High-efficiency particulate air).

Висока чистота повітряного середовища створюється фільтруванням через фільтр попередньої очистки і далі за допомогою вентилятора -- через фільтр, що стерилізує, з фільтруючим матеріалом марки ФПП-15-3, що являє собою шар ультратонких волокон з поліхлорвінілового полімеру. Усередині приміщення додатково можуть установлюватися пересувні рециркуляційні повітроочисники ВОПР-0,9 і ВОПР-1,5, що забезпечують швидке й ефективне очищення повітря за рахунок механічної фільтрації його через фільтр з ультратонких волокон і ультрафіолетової радіації. Повітроочисники можуть використовуватися під час роботи, так як не чинять негативного впливу на персонал і не викликають неприємних відчуттів [9].

Для створення «надчистих» приміщень або окремих зон усередині нього розміщується спеціальний блок, у який подається автономно ламінарний потік стерильного повітря.

Вітчизняною промисловістю випускаються «чисті» камери типу М 825.000.000 (рис. 13), призначені для проведення робіт у стерильній атмосфері. Збірно-розбірна камера складається з уніфікованих елементів. Основний елемент камери -- фільтрувальна комірка -- містить вентилятор, фільтри грубого і тонкого очищення, освітлювальні лампи і світлорозсіюючі решітки. Конструктивні особливості камери дозволяють створювати з елементів камери блоки будь-якої довжини, можливе використання фільтрувальної комірки в якості самостійного пилезахисного пристрою, підвішеного над робочою зоною. Обезпилена атмосфера в камері досягається завдяки безперервному продуванню робочого об'єму камери вертикальним ламінарним потоком обезпиленого повітря.

3.2 Системи отримання, тонкого очищення та стерилізації аераційного повітря для процесу ферментації

Існуючий рівень розвитку техніки не дозволяє отримувати в одному апараті великі маси стерильного аераційного повітря, що відповідає перерахованим вимогам.

Як перед-фільтри 1 грубого очищення повітря використовуються фільтри Рекка або масляні фільтри з насадкою з кілець Рашига і стружки, змоченою вісциновим, веретенним або трансформаторним маслом, а також фільтри, що самоочищаються (так звані циклофільтри). Щоб подолати опір системи очищення повітря і стовпа рідини в культиваторі застосовуються турбокомпресори 2. Після стискання повітря з нього видаляється волога, щоб виключити зволоження фільтрів тонкого очищення. Для цих цілей встановлюють холодильник 3 і вологовідділювач 4. При великій протяжності (сотні метрів) трубопроводів від компресорної до цеху-споживача перед головним фільтром встановлюється додатковий вологовідділювач або підігрівач 5, який захищає головний фільтр від зволоження. Головний фільтр 6 зазвичай розташовується в місці введення трубопроводу в цех-споживач. Перед індивідуальним фільтром тонкого очищення також встановлюють підігрівач 7.

Надмірний перегрів аераційного повітря може негативно вплинути на життєдіяльність мікроорганізмів і викликати збільшення витрати охолоджуючої води. Недоцільне і надмірне осушення аераційного повітря, оскільки це спричинює відповідне випаровування культуральної рідини. Визначальним параметром є відносна вологість повітря перед головним та індивідуальними фільтрами, при якій призупиняється конденсація вологи.

Висновки

В даній курсовій роботі розглянуто три основних продуценти вітаміну В12, які найчастіше використовуються в промисловому синтезі:

· Propionibacterium shermanii;

· Methanosarcina barkeri;

· Pseudomonas fluorescens ВКМ У-2224Д.

Відповідно, продуктивність кожного штаму:

· Р. shermanii М-82 - 58 мг/л;

· Methanosarcina barkeri - 1,0-6,5 мг/г біомаси;

· Pseudomonas fluorescens ВКМ У-2224Д - 0,13-0,15 мг/мл;

Таким чином, найвища продуктивність у штаму Р. shermanii М-82, який можна визнати найкращим продуцентом. При чому це найкращий продуцент не лише з точки зору величини продуктивності, а й з точки зору того, що даний штам є анаеробним і тому не потребує додаткових економічних витрат на організацію аерації в ферментері, а також на закупку обладнання із стерилізації повітря.

Отже, в ході виконання даної курсової роботи були розглянуті різні продуценти вітаміну В12 та визначено найкращого продуцента (штам Р. shermanii М-82). Також були вивчені та з'ясовані особливості біосинтезу даного вітаміну і виявлено, що в світі його можна отримати лише шляхом біосинтезу.

Також було запропоновано ряд дешевих поживних середовищ для здійснення процесів ферментації:

· Ацетатно-бутилова барда;

· Метанова бражка;

· Меляса та інші, які є відходами інших виробництв [1].

Список літератури

1. Березовский В. М. Химия витаминов. М., 1973, 234 с.

2. Букин В. Н., Быховский В. Я., Панцхава Е. С. Биохимические и микробиологические основы промышленного получения витамина B12 методом термофильного метанового брожения. Сб. Витамин В12 и его применение в животноводстве. М., 1971, 458 с.

3. Букин В. Н. Микробиологический синтез витаминов. М., 1972, 615 с.

4. Воробьева Л. И. Пропионовокислые бактерии и образование витамина B12. М„ 1976, 218 с.

5. Гальцова Г. Д. Стеринообразование у дрожжевых организмов. М., 1980, 756 с.

6. Диканская Э. М. Биосинтез флавинов микроорганизмами//Итоги науки. Сер. Вирусология и микробиология. М., 1972. Т. 3, 345 с.

7. Робышева 3. Н. Эргостерин дрожжей//Итоги науки. Сер. Вирусология и микробиология. М., 1972. Т. 3, 345с.

8. Шавловский Г. М. Механизм регуляции бисинтеза рибофлавина у микроорганизмов//BicHHK АН УССР. Киев, 1976. № 5. с. 34.

9. Demain A. Z. Riboflavin oversynthesis. Ann. Rev. Microbiol. 1972, 285 с.

Додаток

1 - збірник барди; 2 - насос для барди; 3 - декантатор барди; 4 - збірник згущеної барди; 5 - збірник декантату барди; 6 - насос для декантату барди; 7 - холодильник для охолодження декантату барди, 8 - збірник-мірник метанолу; 9 - насос-дозатор метанолу; 10 - збірник-мірник розчину хлористого кобальту; 11 - насос-дозатор розчину хлористого кобальту; 12 - ферментатор для метанового бродіння; 13 - насос для метанової бражки; 14 - збірник-мірник соляної кислоти; 15 - насос-дозатор соляної кислоти; 16 - збірник-мірник розчину сульфіту натрію; 17 - насос-дозатор розчину сульфіту натрію; 18 - змішувач метанової бражки, соляної кислоти і розчину сульфіту натрію, 19 - реактор для стабілізації вітаміну В12 в метановій бразі; 20 - насос для стабілізованої метанової бражки; 21 - підігрівач стабілізованої метанової бражки; 22 - сепаратор газів, що виділяються з метанової бражки; 23 - насос для подачі стабілізованої метанової бражки на випарну установку; 24 - підігрівачі метанової бражки; 25 - випарна установка для згущення метанової бражки (а-1 корпус, б-II корпус, а - III корпус, г - IV корпус, д - барометричний конденсатор, е - вакуум-насос); 26 - збірник згущеної метанової бражки; 27 - насос для згущеної метанової бражки; 28 - збірник згущеної метанової бражки (передавальний); 29 - насос для згущеної метанової бражки; 30 - підігрівач згущеної метанової бражки; 31 - розпилювальна сушарка з відцентровим розпиленням; 32 - циклони розпилювальної сушарки; 33 - бункер сухого концентрату; 34 - розфасовка в мішки; 35 - скрубер для очищення димових газів сушарки від порошку концентрату; 36 - установка для каталітичного спалювання газів, які виділяються при підкисленні і нагріванні метанової бражки; 37 - газгольдер для газів бродіння; 38 - холодильник для відділення води з газів бродіння; 39 - газова піч розпилювальної сушарки.

Размещено на Allbest.ru

...