Технологія виробництва триптофану

Припускають, що ця амінокислота стимулює секрецію інсуліну, що у свою чергу активізує синтез жирних кислот у печінці. Особливе значення триптофан займає у фармакології, де він і його похідні застосовуються як інгредієнти багатьох лікарських засобів.

При таких важких захворюваннях, як рак, туберкульоз, діабет триптофан сприяє нормальному функціонуванню різних систем організму. Недолік його в людини і тварин веде до розвитку пелагри, поразці зубів,катаракти.

Особливо під час вагітності підвищується необхідність споживання жіночим організмом у таких амінокислотах як: триптофан і лізин, а для грудних дітей - триптофан і ізолейцин. Сам же амінокислотний склад грудного молока може бути представлений унікальним складом амінокислот: триптофан, метіонін, гістидин, лейцин і цистин, що забезпечує інтенсивні процеси росту і розвитку дитини. Дослідження останнього років дозволили виявити в грудному молоці ще й амінокислоту таурин, якій приділяється велике значення як факторові модулятора росту, що визначає структурну і функціональну цілісність клітинних мембран.

Триптофан як попередник серотоніну створює антидепресантну дію на організм, сприяє зняттю гіперактивності, нав'язливих станів у дітей, тривожності перед менструацією в жінок, фіброміалгії і синдрому хронічної утоми, сприяє гарному засипанню і нормалізує сон як у ранньому віці, так і в літньому.

Необхідно відзначити ще один цікавий факт, що значне збільшення потреби організму в незамінних амінокислотах спостерігається після великих утрат крові, опіків, а також під час інших процесів, супроводжуваних регенерацією тканин. Триптофан також бере значну участь у виправленні помилок процесу подвоєння ДНК. Разом з лізином, вони утворять трипептид лізин-триптофан-лізин, що виправляє помилки, які виникають при подвоєнні ДНК. Ця характеристика триптофану має першорядне значення при вагітності і для запобігання утворення ракових клітин.

При поповненні запасів триптофану мозком краще регулюється вміст солі в організмі, підвищується поріг болючої чутливості, вироблення кислоти в шлунку знаходяться під строгим контролем. Кров'яний тиск нормалізується, що уможливлює повноцінне функціонування всього організму: бруньок, мозку, печінки, легень, травної системи і суглобів.

Приймають триптофан по 1 капсулі в день між прийомами їжі, запиваючи соком або водою, але не молоком або іншимипродуктами, що містять білок. Разові дози понад 200 мг не рекомендуються, хоча звикання до триптофану або випадків його передозування немає. Тривалість застосування препарату не більше 1 місяця. При застосуванні у рекомендованих дозах препарат, як правило, добре переноситься. Можливі алергічні реакції. При тривалому застосуванні можлива канцерогенна дія, серотонінергічний синдром.

Протипоказановживатитриптофанособамзпідвищеноюіндивідуальноючутливістюдокомпонентівпрепарату;із шизофренією, глаукомою; вперіодивагітностітагодуваннягруддю.Триптофан не можна застосовувати одночасно з інгібіторами МАО.Немає даних щодо застосування препарату у дітей. Особам, які приймають триптофан, слід дотримуватися обережності при керуванні транспортними засобами та роботі зі складними механізмами.

РОЗДІЛ 7. ВИКОРИСТАННЯ ТРИПТОФАНУ

L-Триптофан входить до складу препаратів для лікування печінки і ожиріння, застосовується в якості харчової добавки і вводиться до складу кормів.Створені комбіновані препарати, що містять триптофан і 5-оксітриптофан, використовувані для лікування депресій. Рекомендується призначати триптофан хворим на епілепсію.

Триптофан і 5-оксітріптофан застосовують як засоби, що регулюють артеріальний тиск. Триптофан входить до складу комбінованих препаратів, призначених для лікування хворих із захворюваннями печінки і ожиріння. При нестачі його в харчовому раціоні швидко настає порушення азотистого балансу.

Основний шлях метаболізму триптофану приводить до синтезу аміду нікотинової кислоти, що грає дуже важливу роль у життєдіяльності організму, будучи простетичною групою ряду окисних ферментів - нікотинамідаденіндинуклеотиду (НАД) і його відновленої форми нікотинамідаденін-динуклеотидфосфата (НАДФ). Тому при недостатності нікотинової кислоти і її аміду порушуються багато обмінних реакцій, а при значному дефіциті цих речовин розвивається пелагра. Порушення обміну триптофану може проявитися також у зміні кількості утвореного з нього серотоніну.

Ураження нирок викликається підвищеною екскрецією метаболітів триптофану. Синдром Хартнупа - уроджене спадкоємне захворювання, обумовлене порушенням транспорту триптофану в кишечнику, що характеризується пелагроподібним дерматозом, періодичними приступами мозочкової атаксії, гіпераміноацидурією і підвищеною нирковою екскрецією індольних сполук. Успадковується за аутосомно-рецесивною ознакою. Передбачається порушення транспорту триптофану на рівні клітин слизуватої оболонки кишечнику і проксимального відділу ниркових канальців. Це призводить до підвищеного виділення триптофану із сечею і зниженню абсорбції його в кишечнику. Нагромадження триптофану в кишечнику сприяє бактеріальному його розкладанню й утворенню великої кількості індольних сполук, що всмоктуються в кров і посилено виділяються із сечею. Зростання вмісту цих з'єднань у крові, ймовірно, обумовлює підвищену чутливість шкірних покривів до дії сонячних променів. Виведення ж значної кількості індикану бруньками викликає в зв'язку з ушкодженням проксимальних канальців гіпераміноацидурію.

Найбільш характерно пелагроподібне ураження шкіри, що характеризується появою на відкритих ділянках тіла гіперемії, лущення. Ці зміни підсилюються в літню пору під впливом сонячних променів. Місця загостреннь на шкірі особи, найчастіше в області носа, виявляються атрофічні ділянки як результат світлової травми, тому рекомендується уникати інсоляції.

В основі захворювання синдрома Тада лежить недостатність ферменту триптофанпіролідази. Клінічно виявляється подібність із синдромом Хартнапа, відрізняється від нього більшою виразністю поразки ЦНС і нанізмом. Лабораторні дані також ідентичні, за винятком рівня триптофану в крові, що при даному синдромі завжди підвищений.

Уперіоди загострення хвороб рекомендується вживати обмежену кількість білків, що містять триптофан, слід проводити цукрово-фруктові дні, вживати антибактеріальні препарати, а також вітаміни В6, РР і B1для зменшення утворення індольних похідних за рахунок бактеріального розкладання триптофану.

Хоча потреба у триптофані значно нижча, ніж в лізині і глутаміновій кислоті, проте у вигляді кормової добавки він забезпечує повноцінність раціонів сільськогосподарських тварин. Крім того, високоочищені препарати триптофана з вмістом основної речовини не менше 99% знайшли застосування в медицині у виробництві компонентів лікувального харчування і в різних біохімічних дослідженнях.

Розробці промислових способів виробництва L-триптофану як незамінній амінокислоті приділяється велика увага. Розроблено і освоєно технології отримання L-тpиптoфaнa з різним ступенем його очищення, призначені для використання в медицині, сільському господарстві та практиці наукових досліджень. Суть промислових способів мікробіологічного виробництва полягає у проведенні процесу біосинтезу як за допомогою бактеріальних штамів-мутантів, незабезпечених тирозином і фенілаланіном, так і шляхом трансформації різних попередників в L-триптофан під дією ферментних систем дріжджів.

5-Гідрокситриптофан є ефективним для регулювання підвищеного апетиту при лікуванні ожиріння. Його дія харчової БАД ґрунтується на тому, що він як метаболіт триптофану, перетворюється в організмі на серотонін. Останній має анорексогенну дію, знижує апетит. 5-Гідрокситриптофан активує ферменти, які беруть участь у метаболізмі чужорідних речовин у печінці. Його знайдено в помідорах, бананах і ананасах. Цю речовину синтезують з триптофану, який після захисту аміногрупи нітрують, а 5-нітрогрупу в проміжній сполуці відновлюють в аміногрупу. Потім 5-аміногрупу діазотують і сіль діазонію розщеплюють.

Таким чином, триптофан знайшов своє застосування у різних галузях.Його використовують для лікувального харчування, їм збагачують харчові вироби з кукурудзи і сорго. При цьому рослинні білки значно краще засвоюються організмом людини. Використання триптофану у якості кормової добавки призводить до швидкого збільшення маси у тварин, наприклад у поросят.

ВИСНОВКИ

У результаті виконання курсової роботи було встановлено:

1. Амінокислоти з кожним роком знаходять все більше застосування в якості кормових та харчових добавок, сировини фармацевтичної та парфумерної промисловостостей. Амінокислоти можна отримувати з кислих та лужних гідролізатів білків та з продуктів їх ферментативного розкладу. Проте, висока собівартість та дефіцит вихідної сировини (відходи м'ясної промисловості, казеїн молока, клейковина пшениці), а також багатоступенева хімічна обробка, пов'язана з виділенням амінокислот та їх очисткою, не дозволяють широко використовувати цей спосіб в промисловості. Також амінокислоти омжна отримувати хімічним синтезом, але головний недолік цього методу - утворення рацематів. На сьогоднішній день добре зарекомендував себе мікробіологічний синтез амінокислот. Перевагами цього методу є можливість їх отримання у вигляді природних ізомерів (L-форм), здатність мікроорганізмів-мутантів до сверхсинтезу, а також відносна простота методу.

2. Виробництво L-триптофану мікробіологічним синтезом може проходити двома ключовими шляхами: трансформацією попередників L-триптофану за допомогою ферментних систем мікроорганізмів до L-триптофану; отриманням за допомогою мутанта, при нестачі тирозину і фенілаланіну, прямим синтезом L-триптофану без попередника. У першому випадку використовують дріжджі штаму Candidautilis295-t, а у другому -бактерії виду Bacillussubtilis.Технологічний процес ферментації складається з двох етапів: отримання біомаси дріжджів Candidautilis і трансформація попередника за допомогою накопиченої біомаси дріжджів. Для отримання готового продукту триптофану культуральну рідину піддають очищенню, внаслідок чого утворюється кормовий концентрат триптофану (ККТ). При здобутті висококонцентрованих препаратів триптофану культуральну рідину піддають додатковому очищенню, внаслідок чого очищений препарат L-триптофану має чистоту хімічного реактиву.

3. L-триптофан виступає матеріалом для побудови м'язової маси і білків імунної системи. Також амінокислота регулює роботу ендокринної системи, а її нестача викликає дефіцит серотоніну і погіршує загальний психоемоційний стан людини. Триптофан виступає ключовим елементом в обмінних процесах і підтримці азотистої рівноваги, стримує вироблення тригліцеридів і запобігає ожирінню.Нестача L-триптофану в їжі людини і в кормах сільськогосподарських тварин може призвести до серйозного порушення обміну речовин в організмі, до уповільнення його зростання і розвитку.

Додаток 1

Рис. 1. Принципово-технологічна схема виробництва триптофану

Додаток 2

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рис. 2. Апаратурно-технологічна схема виробництва триптофану

1 - ємність для культуральної рідини; 2 - іонообмінні колони; 3 - збірник елюату; 4 - збірник фільтрату; 5 - ємність для елюату; 6 - насос; 7 - вакуум- випарний апарат; 8 - циклон; 9 - сушарка кормового концентрату; 10 - збірник; 11 - реактор-кристалізатор; 12 - центрифуга; 13 - сушарка.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Грачёва И.М. Технология ферментных препаратов / И.М. Грачёва, А.Ю. Кривова. - Москва, Элевар, 2000. - 512 с.

2. Губергриц А.Я. Болезни тонкого кишечника / А.Я. Губергриц. - Москва, Медицина, 1986. - 208 с.

3. Козловский И.В. Болезни органов пищеварения: Диагностика, диференциальная диагностика и лечение / И.В. Козловский. - Минск, Беларусь, 1989. - 240 с.

4. Лисицын А.Б. Методы практической биотехнологии / А.Б. Лисицын, А.Н. Иванкин. - Москва, ВНИИМП, 2002. - 408 с.

5. Пилипенко А.Т. Аналітична хімія / А.Т. Пилипенко, І.В. Пятницький. - Харків, Хімія, 2000. - 342 с.

6. Комов В.П. Биохимия: Учебник для вузов / В.П.Комов, В.Н.Шведова. - М.: Дрофа, 2004. - 640 с.

7. Грачева И.М., Гаврилова Н.Н., Иванова Л.А. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров. - М: Пищев.пром, 1980. - 448 с.

8. Волова Т.Г. Биотехнология - Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. - 252 с.

9. Беккер М.Е. Введение в биотехнологию - Рига: Пищевая промышленность, 1978 - 231 с.

10. Никитин Г.А Биохимические основы микробиологических производств/ Г.А. Никитин. 2-е изд., перераб. и доп.-- К.: Виша шк„ 1992.--319 с.

Размещено на Allbest.ru