Продуценты витаминов В6 и В2. Их получение и применение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Я. КУПАЛЫ»

Факультет биологии и экологии

Реферат

Продуценты витаминов В6 и В2. Их получение и применение

Исполнитель:

Микалаускас Юлия Васильевна

Гродно-2010

Витамины -- группа низкомолекулярных органических веществ, которые в очень низких концентрациях оказывают сильное и разнообразное биологическое действие. В природе источником витаминов являются главным образом растения и микроорганизмы. Менахиноны и кобаламины синтезируются исключительно микроорганизмами. И хотя химический синтез в производстве большей части витаминов занимает ведущее положение, микробиологические методы также имеют большое практическое значение.

Микроорганизмы используются для производства витаминных концентратов (витамина В₂, каротиноидов).

В мире существует 40 крупных промышленных производителей витаминов; 18 из них в США, 8 -- в Японии, 14 -- в Западной Европе. Ведущее место в производстве витаминов занимает швейцарский концерн Hoffman La Roche, выпускающий 50--70% всех витаминов.

Витамины представляют собой группу незаменимых органических соединений различной химической природы, необходимых любому организму в ничтожных концентрациях и выполняющих в нём каталитические и регуляторные функции. Недостаток того или иного витамина нарушает обмен веществ и нормальные процессы жизнедеятельности организма, приводя к развитию патологических состояний. Витамины не образуются у гетеротрофов. Способностью к синтезу витаминов обладают лишь автотрофы, в частности растения. Многие микроорганизмы также образуют целый ряд витаминов, поэтому синтез витаминов с помощью микроорганизмов стал основой для разработки технологий промышленного производства этих биологически активных соединений.

С помощью энзимов целесообразно производить особо сложные по строению витамины: В₂, В₁₂, провитамин А и предшественники витамина Д. остальные витамины либо выделяют из природных источников, либо синтезируют химическим путём. Витамины используются в качестве лечебных препаратов, для создания сбалансированных пищевых и кормовых рационов и для интенсификации биотехнологических процессов.

Витамин B _6, растворимые в воде соединения, которое было открыто в 1930-х во время питания исследования на крысах. В 1934 г. венгерский врач Пол Дьердь обнаружили вещество, которое удалось вылечить заболевание кожи у крыс (dermititis акродиния), это вещество он назвал витамин B _6. В 1938 году Lepkovsky изолированных витамина B ₆ из рисовых отрубей. Харрис и Фолкерс в 1939 году была определена структура пиридоксина, и в 1945, Snell удалось показать, что Существуют две формы витамина В _6, пиридоксаль и ПАМ. Витамин B₆ был назван пиридоксина определить ее структурные гомологии с пиридином. Все три формы витамина B₆ являются предшественниками активированного соединение, так называемый пиридоксаль 5-фосфат (ПЛП), который играет важную роль в качестве кофактора большого числа основных ферментов в человеческом организме.

Ферменты зависит от ПЛП внимание широкого круга химических реакций, главным образом с участием аминокислот. Реакций осуществляется PLP-зависимых ферментов, которые действуют на аминокислоты включать передачу аминогруппа, декарбоксилирования, рацемизации, а также бета-и гамма-элиминирования или замены. Такая универсальность обусловлена способность ПЛП в ковалентно связывать подложки, а затем выступить в качестве катализатора электрофильного, тем самым стабилизации различных типов carbanionic промежуточные реакции.

В целом, Комиссия по ферментам в каталог более чем 140 PLP-зависимых деятельности, что соответствует ~ 4% всех классифицированных деятельности.

Витамин Вб - пиридоксин (адермин, фактор Y) - водорастворимый витамин, образуется в организме и входит в состав ферментов, участвующих в обмене аминокислот. Пиридоксин играет роль кофермента в превращениях многих аминокислот. Участвует в синтезе гемоглобина и белковом обмене.

Недостаток витамина В₆ приводит к нарушению обмена железа, развитию анемии, возникновению дистрофических изменений в клетках различных органов, выраженных нарушениями со стороны ЦНС (раздражительностью, сонливостью). Недостаток витамина В₆ у детей может вызывать развитие гипохромной анемии.

Активностью витамина В₆ обладает группа соединений, производных пиридина (пиридоксин - пиридоксол, пиридоксаль и пиридоксамин), объединяемых общим названием "пиридоксин". B пищевых продуктах наиболее распространены пиридоксаль и пиридоксамин.

Пиридоксин хорошо растворим в воде, спирте, нерастворим в эфире, жировых растворителях. Пиридоксин быстро разрушается под воздействием света, однако устойчив к действию кислорода и высоких температур.

Витамины (от лат. vita -- жизнь), группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

Вещества группы витамина В₆ по своей химической природе являются производными пиридина. Одно из них - пиридоксол (2-метил-3окси-4,5-диоксиметилпиридил) - белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и спирте. Пиридоксол устойчив по отношению к кислотам и щелочам (например, 5 н.коцетрации), но легко разрушается под влиянием света при pH=6,8.

-Метил-3-окси-4,5-ди-(оксиметил)-пиридина гидрохлорид

Активностью витамина В₆ обладает группа соединений, производных пиридина (пиридоксин (пиридоксол), пиридоксаль и пиридоксамин), объединяемых общим названием "пиридоксин".

В тканях все три формы витамина активно превращаются в кофермент - пиридоксальфосфат (ПФ), необходимый для продукции энергии из аминокислот и поэтому рассматривается как энергореализующий витамин.

Витамин В ₆ играет важную роль в обмене веществ, необходим для нормального функционирования центральной и периферической нервной системы, участвует в синтезе нейромедиаторов. В фосфорилированной форме обеспечивает в процессы декарбоксилирования, переаминирования, дезаминирования аминокислот, участвует в синтезе белка, ферментов, гемоглобина, простагландинов, обмене серотонина, катехоламинов, глутаминовой кислоты, ГАМК, гистамина, улучшает использование ненасыщеных жирных кислот, снижает уровень холестерина и липидов в крови, улучшает сократимость миокарда, способствует превращению фолиевой кислоты в ее активную форму, стимулирует гемопоэз.

Витамин В₆ нужен для нормального метаболизма белков и необходимых жирных кислот, для использования животного крахмала (гликогена), для синтеза химических интермедиатов мозга и гемоглобина красных кровяных клеток.

Витамин В₆ обеспечивает нормальное функционирование более чем 60 различных ферментативных систем. Одна из таких систем занимается превращением пищевого триптофана (важной аминокислоты) в никотиновую кислоту.

При атеросклерозе витамин В ₆ улучшает липидный обмен.

Витамин В₆ поступает в организм с пищей всасывается в тонком кишечнике методом простой диффузии. С током крови он транспортируется к тканям и достаточно легко проникает внутрь клеток.

В клетке он фосфорилируется при помощи пиридоксалькиназы, превращаясь в коферменты - пиридоксаль-5-фосфат и пиридоксаминфосфат. Фосфорилирование происходит в печени. Указанные вещества являются биологически активными формами витамина B _6. Известно, что для синтеза этих В_6б-зависимых, коферментов в организме человека в свою очередь необходимы флавиновые (В₂-зависимые) ферменты.

В дальнейшем в организме человека происходит окисление и образуется 4-пиридоксиловая кислота, которая выводится из организма с мочой.

Витамин B₆ является коферментом ферментов аминокислотного обмена, обеспечивающих реакции переаминирования, дезаминирования и декарбоксилирования. В составе аминотрансфераз, катализирующих переаминирование, он участвует в синтезе заменимых аминокислот; в составе декарбоксилаз, отцепляющих карбоксильные группы от аминокислот, участвует в образовании биогенных аминов (серотонина, гистамина, тирамина, триптамина и др.).

При дефиците витамина B₆ в первую очередь нарушается белковый обмен и наблюдается отрицательный азотистый баланс, гипераминоацидемия, аминацидурия и оксалурия, обусловленная нарушением обмена глиоксалевой кислоты.

При декарбоксилировании глутаминовой кислоты образуется г-аминомасляная кислота, являющаяся медиатором торможения в ЦНС, вот почему пиридоксин - единственный витамин, при дефиците которого наблюдаются эпилептиформные судороги. Глутаматдекарбоксилаза необходима также для утилизации триптофана и синтеза серотонина, при нарушении обмена которых образуются метаболиты типа ксантуреновой кислоты, которая препятствует инсулиногенезу, что может быть причиной гипергликемии.

С участием пиридоксинзависимых ферментов происходит синтез ниацина и серотонина из триптофана, а также разрушение избытка гомоцистеина.

Наряду с участием в обмене аминокислот пиридоксальфосфат нужен для построения фосфорилазы, катализирующей расщепление гликогена до глюкозо-1-фосфата, для синтеза предшественника гема g-аминолевулиновой кислоты, а также для превращения линолевой кислоты в арахидоновую. Таким образом, пиридоксин необходим для углеводного, жирового обменов и синтеза гемоглобина.

Витамину B ₆ присуща липотропная активность, так как он участвует в обмене метионина.

Поскольку витамин B ₆ широко распространен в продуктах питания, то чисто диетический дефицит его практически невозможен.

Гиповитаминоз может развиться вследствие ряда причин, в частности при мальабсорбции, усилении распада при алкоголизме, стрессе, лихорадке, гипертиреозе и других состояниях, протекающих с ускорением катаболизма белка.

Табак ухудшает всасывание пиридоксина, поэтому курильщики нуждаются в дополнительном приеме витамина В _6.

Гиповитаминоз В₆ может быть обусловлен наследственными заболеваниями: гомоцистинурия, цистатионинурия, ксантуренурия (синдром Кнаппа-Комровера), пиридоксинзависимый судорожный синдром и пиридоксинзависимая анемия.

Недостаточность пиридоксина развивается при использовании лекарств, обладающих антагонистическими свойствами к нему (изониазид, фтивазид, тубазид, циклосерин пеницилламин, хлорамфеникол, этионамид, иммунодепрессаниты, L-ДОФА и эстрогены).

Гиповитаминоз В ₆ выражается следующими симптомами:

Поражение кожи и слизистых оболочек - заеды, хейлоз, глоссит, себорейный дерматит лица и волосистой части головы. Дерматит может протекать с отеками.

Поражение ЦНС - раздражительность, бессонница или сонливость, эпилептиморфные судороги, депрессия, периферические полиневриты.

Микроцитарная гипохромная анемия.

Лейкопения, которая развивается вследствие нарушения переаминирования и, следовательно, синтеза белка в быстро пролиферирующих тканях.

Возможные отдаленные последствия дефицита витамина В₆:

Недостаток пиридоксина ведет к снижению такого показателя функционирования иммунной системы, как количество Т-лимфоцитов.

В ряде исследований пиридоксин показал свою эффективность при депрессиях: он положительно влияет на выработку норэпинефрина и серотонина.

В дерматологии витамин В₆ применяют при следующих заболеваниях: себорееподобные и несеборейные дерматиты, опоясывающий лишай, нейродерматиты, псориаз, экссудативные диатезы.

При употреблении сверхвысоких доз синтетического пиридоксина от 2 г/сут - развивается острый гипервитаминоз В₆ : сенсорная нейропатия с онемением кожи, особенно вокруг рта, конечностей, нарушением координации и вибрационной чувствительности.

Многочисленные сообщения утверждают, что дозы и 200, и 2000, и 5000 мг могут вызвать онемение и ощущение покалывания нервов рук и ног, а также потерю чувствительности в этих же областях. Те же симптомы наблюдались и при гораздо меньших дозах (в интервале 200-300 мг в день). Следует предостеречь от приема витамина В ₆ в дозах, превышающих 50 мг в день, без тщательного медицинского наблюдения.

Для взрослых мужчин суточная потребность в витамине В₆ составляет 2,0 мг, для женщин - 1,8 мг (увеличиваются до 2,1-2,2 мг при лактации и беременности) При этом должно соблюдаться соотношение 0,032 мг витамина B ₆ на 1 г потребляемого белка. Адекватный уровень потребления при диетическом питании - 1 мг, безопасности - 6 мг.

Потребность в витамине В₆ возрастает при увеличении количества белка в пище, и поэтому рекомендуемая норма потребления для этого витамина базируются на дневном потреблении белка. Предлагается 0.02 мг витамина на грамм полученного белка; таким образом, например, при потреблении 100 г белка в день, необходимо 2 мг витамина В_6.

Советуют увеличить потребление витамина В₆ минимум до 2.5 мг в день во время беременности и при лактации.

Некоторые авторы при различных заболеваниях назначают в день до 600 мг витамина В₆ (в 300 раз больше, чем суточная потребность) без всяких отрицательных последствий, однако большинство врачей рекомендует не превышать дозу 50 мг в день.

Основные пищевые источники витамина В₆ :печень (0,50-0,70), кура (0,52), почки (0,50), мясо (0,42-0,50). Растительные продукты: фасоль (0,90), соя (0,85), хрен (0,70), чеснок (0,60), дрожжи (0,58), мука пшеничная обойная (0,55), рис (0,54), крупа ячневая (0,54), пшено (0,52), перец красный сладкий (0,50), гранат (0,50), кукуруза (0,48), греча ядрица (0,40), картофель (0,30).

Витамин В₆ фоточувствителен, теряется при консервировании, устойчив к тепловой обработке, но в щелочной среде может разрушаться на 20-35%.

Приготовление пищи может привести к значительным потерям витамина В₆: от 15 до 70% теряется при замораживании фруктов и овощей, от 50 до 70% при приготовлении мяса и от 50 до 90% при помоле зерна.

Содержание витамина В6 в основных пищевых продуктах

К препаратам, содержащим витамин B₆(пиридоксин), относят: Пиридоксина гидрохлорид, Ангиовит, Магне B₆.

К комплексным биологически активным добавкам (БАД), содержащим в своём составе витамин B₆, относят: Дрожжи пивные (Автолизат).

Прием алкоголя увеличивает потребность в дополнительном поступлении витамина В₆, поскольку алкоголь увеличивает скорость его разрушения, уменьшая запасы этого необходимого кофермента в организме. Изониазид, препарат, используемый при лечении туберкулеза, связывает витамин и инактивирует его.

Пеницилламин, препарат используемый при лечении ревматоидного артрита, также связывает и инактивирует этот витамин.

Курение снижает уровень витамина В₆ в организме.

Некоторые исследования показали, что женщины, принимающие оральные контрацептивы, имеют более низкий уровень витамина.

Препараты для лечения болезни Паркинсона могут быть инактивированы витамином В_6.

Основным показанием к определению концентрации витамина B₆ в крови является выявление его дефицита. Подробнее: Определение витамина B6.

В 1939 г. структура витамина В₆ как 2-метил-3-окси~4,5-дисоксиметилпиридина установлена одновременно в двух лабораториях. Исходя из наличия в молекуле витамина В₆ пиридинового кольца и гидроксильных групп американские авторы предложили название «пиридоксин». Этот термин вытеснил более раннее наименование «адермин», предложенное немецкими исследователями, поскольку дерматиты у крыс не строго специфичны как проявление недостаточности витамина В₆. После обнаружения альдегидного и аминного аналогов витамина В₆ комитет по номенклатуре Американского института питания рекомендовал для них названия «пиридоксаль» и «пиридоксамин». Согласно опубликованным в 1970 г. рекомендациям Международной комиссии по номенклатуре биологической химии, все производные 3-оксипиридина с витаминной активностью имеют общее (родовое) название «витамин В6», а производное с ОН-группой в положения 4 пиридинового ядра называют «пиридоксин» или «пиридоксол». Snell (1944) обнаружил в моче животных биологически активный продукт превращения пиридоксина, названный им псевдопиридоксином. Установлено, что для некоторых молочнокислых бактерий псевдопиридоксин обладает активностью ростового фактора, в несколько тысяч раз большей по сравнению с пиридоксином. В то же время по отношению к дрожжам и крысам с В6-авитаминозом (по активности) псевдопиридоксин аналогичен пиридоксину. Природа псевдопиридоксина выяснена в дальнейших исследованиях, показавших, что этот продукт представляет собой смесь двух производных пиридоксина--пиридоксаля и пиридоксамина, имеющих в положении 4 альдегидную или, соответственно, аминную группу. Структура пиридоксаля и пиридоксамина точно установлена в 1944 г. Пиридоксаль обладает повышенной активностью для Lactobacillus casei, a пиридоксамин - в отношении Streptococcus faecalis. При обработке пиридоксина окислителями (например, перманганатом калия) в мягких условиях происходит образование пиридоксаля. Накопление пиридоксамина наблюдалось при автоклавировании пиридоксина с аммиаком, аминокислотами. Установлено, что при нагревании с глютаминовой кислотой и другими аминокислотами пиридоксаль превращается в пиридоксамин, а последний переходит в пиридоксаль при нагревании с кетокислотами (например, с альфа-кетоглютаровой). В основе процессов взаимопревращения пиридоксаля и пиридоксамина лежит реакция неферментативного переноса NН2-группы -- переаминирования. Аналогичные превращения пиридоксаль <=> пиридоксамин осуществляются в организме ферментативным путем. Подробно превращения пиридоксина изложены ниже.

Как показали результаты дальнейших исследований, основной метаболически активной формой витамина В₆ является фосфорный эфир пиридоксаля -- пиридоксаль-5-фосфат. Ограниченной биологической активностью обладает пиридоксамин-5-фосфат, принимающий участие только в реакциях переаминирования. Структура пиридоксальфосфата и пиридоксаминфосфата окончательно установлена лишь в 1952 г., хотя коферментные функции этих производных витамина В₆ в превращениях аминокислот доказаны значительно раньше.

Витамин B₆ (пиридоксин, X, а) синтезируют, конденсируя метоксиацетил-ацетон с циануксусным эфиром в присутствии аммиака в 2-метил-4-метоксиметил-5-циан-6-оксипиридин, который подвергают нитрованию, затем рядом операций превращают в пиридоксин. Известен также и другой способ получения пиридоксина -- через 4-метил-5-пропоксиоксазол диеновым синтезом с формалем бутен-2-диола-1,4. Другими формами B₆ являются пиридоксол (X, б) и пиридоксамин (X, в)

Huff и соавт. (1944) впервые обнаружили в моче крыс флюоресцирующее вещество, имеющее отношение к уровню потребления витамина В₆. Это соединение, получившее название 4-пиридоксиловой кислоты, выделено из мочи животных и идентифицировано как метаболит витамина В₆. Хотя пиридоксиловая кислота -- конечный продукт обмена всех форм витамина В₆, непосредственным предшественником ее в организме является только пиридоксаль. Вследствие этого образованию пиридоксиловой кислоты из других форм витамина B₆ должно предшествовать превращение их в пиридоксаль. В моче животных и человека пиридоксиловая кислота выделяется преимущественно в форме лактона. 4- Пиридоксиловая кислота не стимулирует рост микроорганизмов, но 4-пиридоксолактон у некоторых микроорганизмов обладает незначительной биологической активностью.

Со времени открытия витамина В₆ синтезированы многочисленные аналоги различных форм витамина и исследована их биологическая активность. При изучении антидерматитного действия ряда аналогов пиридоксина на крысах установлено, что 4,5-диацетил- и 3,4,5-триацетил пиридоксин по биологической активности не уступают пиридоксину, в то время как 3-и 4-метиловые эфиры пиридоксина в опытах на крысах имели только 10% его активности. При замещении 4-оксигруппы пиридоксина атомом водорода получено производное -- 3-окси-5-оксиметил-2,4-диметилпиридин, известный как 4-дезоксипиридоксин. Этот аналог и 4-метоксипиридоксин являются антагонистами витамина В₆. При введении их различным животным и человеку наблюдаются симптомы В₆-витаминной недостаточности, исчезающие после введения пиридоксина.

Среди известных аналогов витамина В₆ одним из наиболее сильных антивитаминов является 2-этил-3-амино-4-этоксиметил-5-аминометилпиридин. Аналогами витамина В₆, обладающими антивитаминными свойствами, являются также изоникотинилгидразид и токсопиримидин. Большинство аналогов являются конкурентными ингибиторами, но некоторые обладают также свойствами каталитически активных заменителей пиридоксальфосфата.

Витамин В2 (Рибофлавин)

Рибофлавимн (лактофлавин, витамин B₂)-- один из наиболее важных водорастворимых витаминов, кофермент многих биохимических процессов.

Рибофлавин представляет собой жёлто-оранжевого цвета игольчатые кристаллы, собранные в друзы, горького вкуса. Рибофлавин является производным гетероциклического соединения изоаллоксазина, связанного с многоатомным спиртом рибитом.

Плохо растворим в воде (0,12 мг/мл при 27,5 °C) и этаноле, не растворим в ацетоне, диэтиловом эфире, хлороформе, бензоле.

Рибофлавин стабилен в кислой и быстро разрушается в щелочной среде.

Рибофлавин является биологически активным веществом, играющим важную роль в поддержании здоровья человека. Биологическая роль рибофлавина определяется вхождением его производных флавинмононуклеотида (FMN) и флавинадениндинуклеотида (FAD) в состав большого числа важнейших оксилительно-восстановительных ферментов в качестве коферментов.

Флавиновые ферменты принимают участие в окислении жирных, янтарной и других кислот; инактивируют и окисляют высокотоксичные альдегиды, расщепляют в организме чужеродные D-изомеры аминокислот, образующиеся в результате жизнедеятельности бактерий; участвуют в синтезе коферментных форм витамина B₆ и фолацина; поддерживают в восстановленном состоянии глутатион и гемоглобин.

В ферментах коферменты функционируют как промежуточные переносчики электронов и протонов, отщепляемых от окисляемого субстрата.

Суточная доза витамина В2 - 1,5-2,5 мл

Витамин B₂ необходим для образования эритроцитов, антител, для регуляции роста и репродуктивных функций в организме. Он также необходим для здоровой кожи, ногтей, роста волос и в целом для здоровья всего организма, включая функцию щитовидной железы.

Внешними проявлениями недостаточности рибофлавина у человека являются поражения слизистой оболочки губ с вертикальными трещинами и слущиванием эпителия (хейлоз), изъязвления в углах рта (ангулярный стоматит), отёк и покраснение языка (глоссит), себорейный дерматит на носогубной складке, крыльях носа, ушах, веках. Часто развиваются также изменения со стороны органов зрения: светобоязнь, васкуляризация роговой оболочки, конъюнктивит, кератит и в некоторых случаях-- катаракта. В ряде случаев при авитаминозе имеют место анемия и нервные расстройства, проявляющиеся в мышечной слабости, жгучих болях в ногах и др.

Основные причины недостатка рибофлавина у человека-- недостаточное потребление продуктов содержащих этот витамин; неправильное хранение и приготовление продуктов содержащих данный витамин, вследствие чего содержание витамина резко уменьшается; хронические заболевания желудочно-кишечного тракта, приём медикаментов, являющихся антагонистами рибофлавина.

Рибофлавин / Е101

Человеческий организм не накапливает рибофлавин, и любой избыток выводится вместе с мочой. При избытке рибофлавина моча окрашивается в ярко-жёлтый цвет.

Препараты рибофлавин и FMN применяют для профилактики и лечения недостаточности витамина B₂, при кожных заболеваниях, вяло заживающих ранах, заболеваниях глаз, нарушении функции желудочно-кишечного тракта, диабете, анемиях, циррозе печени.

В пищевой промышленности рибофлавин используется для обогащения некоторых продуктов питания витамином B₂ или как пищевой краситель (E101).

Рибофлавин зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е101.

Лактофлавин, овофлавин, гепатофлавин, вердофлавин, урофлавин, бефлавин, бефлавит, бетавитам, флаваксин, флавитол, лактобен, рибовин, витафлавин, витаплекс В2. Большинство из этих названий указывают на источник, из которого данный витамин был исходно выделен, т.е. молоко, яйца, печень, растения, моча.

Порошок; таблетки по 0,002 г в профилактических целях; таблетки по 0,005 и 0,01 г в лечебных целях. Ампулы 1мл - раствор для внутримышечного введения.

Вплоть до 30-х годов прошлого столетия рибофлавин выделяли из природного сырья. В наибольшей концентрации он присутствует в моркови и печени трески. Из 1 т моркови можно изолировать лишь 1 г рибофлавина, а из 1 т печени - 6 г. В 1935 г. Обнаружен активный продуцент рибофлавина - гриб Eremothecium ashbyii, способный при выращивании на 1 т питательной смеси синтезировать 25 кг витамина. Сверхсинтеза рибофлавина добиваются действием на дикие штаммы мутагенов, нарушающих механизм ретроингибирования синтеза витамина В₂, флавиновыми нуклеотидами, а также изменением состава культуральной среды. Отбор мутантов ведут по устойчивости к аналогу витамина В₂- розеофлавину.

В состав среды для роста продуцентов витамина В₂ входят сложные вещества - соевая мука, кукурузный экстракт, сахароза, карбонат кальция, хлорид натрия, гидрофосфат калия, витамины, технический жир. Грибы весьма чувствительны к изменению состава среды и подвержены инфицированию. Перед подачей в ферментёр среду подвергают стерилизации, добавляя к ней антибиотики и антисептики. Подготавливают жидкую среду и посевной материал культуры дрожжей в разных ёмкостях - ферментёре и посевном аппарате.

В качестве посевного материала используют споры Е.ashbyii, выращенные на пшене (7-8 дней при температуре 29-30 С). После стерилизации жидкий посевной материал подаётся в ферментёр. Процесс ферментации грибов для получения кормового рибофлавина длиться 3 суток при температуре 28-30 С. Концентрация рибофлавина в культуральной жидкости может достигать 1,4 мг/мл по завершении процесса ферментации культуральную жидкость концентрируют в вакууме, высушивают на распылительной сушилке и смешивают с наполнителями.

В 1983 г. Во ВНИИ генетики микроорганизмов сконструирован рекомбинантный штамм продуцента Bacillus subtilis, характеризующийся увеличенной дозой оперонов, которые контролируют синтез рибофлавина. Клонированием генов рибофлавинового оперона в одной из созданных плазмид был получен производственный штамм-продуцент витамина В₂, способный синтезировать в 3-е больше по сравнению с Е. ashbyii количество рибофлавина всего за 4 ч ферментации. Также продуцентами являются Ashbyii gossypii, и Candida guilliermondii.

Для Candida guillierniondii важно регулировать содержание железа в питательной среде; оптимальные концентрации колеблются, в среднем, от 0,005 до 0,05 мкг/мл. При этом определенные штаммы дрожжей могут образовывать за 5-7 дней до 0,5 г/л и более витамина. Однако для целей промышленного производства рибофлавина предпочитают использовать более продуктивные виды и штаммы грибов - E.ashbyii и Ashbyii gossypii

В промышленности рибофлавин получают химическим синтезом из 3,4-диметиланилина и рибозы.

Путь синтеза рибофлавина установлен в результате исследований, выполненных с грибом Eremothecium ashbyii, на мутантах Saccharomyces cerevisiae, Pichia guilliermondii и мутантах бактерий Вас. subtilis. Расшифровке пути способствовали исследования с мечеными соединениями и осуществление ранних реакций биосинтеза in vitro. Предшественником РФ служит гуанозинтрифосфат (ГТФ). Пуриновое кольцо ГТФ локализуется в гетероциклическом ядре РФ, а рибозное ядро включается в рибитильную цепь РФ.

На 1-й ступени под действием фермента ГТФ-циклогидролазы II из имидазольного кольца ГТФ удаляется С-8. Продуктами первой ступени являются формиат, пирофосфат и 2,5-диамино-4-гидрокси-6-рибозиламинопиримидин-5/-фосфат. Рибозное ядро ГТФ восстанавливается. На втором этапе биогенеза при участии соответствующей редуктазы происходит восстановление рибозы последнего соединения (II) с образованием 2,5-диамино-4-гид-рокси-6-рибитиламинопиримидин-5 -фосфата (III), которое при дезаминировании дает 2,4-дигидрокси-5-амино-6-рибитиламино-пиримидин-5 -фосфат (IV).

На следующей ступени происходит включение четырех углеродных атомов с образованием птеридина -- 6,7-диметил-8-риби-тиллюмазина (V). Это соединение выделено из Е. ashbyii, A. gos-sypii, CI. acetobutylicum, представителей видов Candida. Показано, что донором четырех углеродных атомов может быть рибозо-5-фосфат или его метаболит. Перед включением в птеридин (V) пиримидиновый интермедиат (IV) подвергается дефосфорилиро-ванию. На последнем этапе две молекулы 6,7-диметил-8-рибитил-люмазина при участии рибофлавинсинтазы реагируют между собой с образованием рибофлавина (VI) и 2,6-дигидрокси-5-амино-6-рибитиламинопиримидина (VII). Последнее соединение (VII), видимо, вновь включается в реакцию синтеза 6,7-диметил-8-риби-тиллюмазина.

В соответствии с рассмотренными ступенями биосинтеза РФ имеется пять групп биохимических мутантов (Sacch. cerevisiae и P. guilliermondii). Первая группа мутантов (rib 1) не накапливала в среде пиримидинов и птеридинов, по-видимому, вследствие блокирования 1-й реакции флавиногенеза. Мутанты второй группы (rib 2) накапливали 2,5,6-триамино-4-гидроксипиримидин или его рибозилированное производное. После взаимодействия с диацетилом эти соединения превращаются в 6,7-диметил-птерин. Мутанты третьей группы (rib 3) аккумулировали 2,5-диами-но-4-гидрокси-6-рибитиламинопиримидин, дающий в результате взаимодействия с диацетилом 6,7-диметил-8-рибитиллюмазин, флюоресцирующий зеленым цветом. Мутанты четвертой группы (rib 4, rib 5, rib 6) накапливали 2,4-дигидрокси-5-амино-6-рибити-ламинопиримидин, так как не синтезировали люмазиновый интер-медиат (V), а мутанты пятой группы (rib 7) выделяли в среду 6,7-диметил-8-рибитиллюмазин.

витамин рибофлавин пиродоксин кислота

Литература

1. Березовский «Химия витаминов» 2-ое издание, Москва, Пищ. Промышленность, 1973

2. http://ru.wikipedia.org/

3. http://www.polezno.com/material/211

4. http://smed.ru/guides/166/?bukva=%CF&search_type=alf&page=506#top_part_obschie

5. http://ironway.ru/forum/viewtopic.php?f=9&t=2150

6. http://www.malapedia.com/

Размещено на Allbest.ru