Вітаміни. Загальні відомості
Зміст
- Вступ…………………………………………………………………
………. - Вітаміни. Загальні відомості………………………………………………..
- Виробництво вітамінів із дріжджів………………………………………...
- Питні дріжджі ……………………………………………………………….
- Червоні дріжджі ……………………………………………………………..
- Потреба дріжджів у вітамінах………………………………………………
- Стандартні середовища для фізіологічних тестів…………………………
- Виробництво кристалічного β-каротину з моркви………………………...
- Лікарські форми вітамінів…………………………………………………..
- Висновки…………………………………………………………
…………. - Список літератури……………………………………………………
……..
Вступ
Каротин — жовто-жовтогарячий пігмент, неграничний вуглеводень із групи каротиноїдів.
Емпірична формула С40H56. Не розчинний у воді, але розчиняється в органічних розчинниках. Утримується в листах усіх рослин, а також у корені моркви, плодах шипшини й ін. Є провітаміном вітаміну А. Зареєстрований у якості харчової добавки Е160a.
Розрізняють два ізомери каротину: α-каротин і β-каротин. β-каротин зустрічається в жовтих, жовтогарячих і зелених листах фруктів і овочів. Наприклад, у шпинаті, салаті, томатах й інших.
Незважаючи на те, що каротин може бути отриманий за допомогою хімічного синтезу, його роблять переважно із природної сировини.
У якості джерел каротину використовують
рослини (наприклад, гарбуз, морква), бактерії
(деякі штами стафілококів), водорості
й гриби з високим змістом
цільової речовини.
Вітаміни. Загальні відомості
Витамины (від лат. vita - життя), група органічних сполук різноманітної хімічної природи, необхідних для харчування людини, тварин і інших організмів у незначних кількостях у порівнянні з основними живильними речовинами (білками, жирами, вуглеводами й солями), але, що мають величезне значення для нормального обміну речовин і життєдіяльності.
Першоджерелом
вітамінів служать головним чином
рослини. Людей і тварини одержують
вітамінів безпосередньо з
Основоположник вчення про вітаміни російський
лікар Н. І. Лунін установив (1880), що при
годівлі білих мишей тільки штучним молоком,
що полягають із казеїну, жиру, молочного
цукру й солей, тварини гинуть. Отже, у
натуральному молоці втримуються й інші
речовини, незамінні для харчування. В
1912 польський лікар К. Функ, що запропонував
саму назву "Вітаміни", узагальнив
накопичені на той час експериментальні
й клінічні дані й дійшов висновку, що
такі захворювання, як цинга, рахит, пеллагра, бери-бери, - хвороби харчової
недостатності, або авітамінози. Із цього
часу наука про вітаміни (вітамінологія)
початку інтенсивно розбудовуватися,
що пояснюється їхнім значенням не тільки
для боротьби з багатьма захворюваннями,
але й для пізнання сутності ряду життєвих
явищ. Метод виявлення вітамінів, застосований
Луніним (зміст тварин на спеціальній
дієті - викликання експериментальних
авітамінозів), був покладений в основу
досліджень. Було з'ясовано, що не всі тварини
потребують повного комплексу вітамінів,
окремі види тварин можуть самостійно
синтезувати ті або інші вітаміни. У той
же час багато цвілеві й дріжджові гриби
й різні бактерії розбудовуються на штучних
живильних тільки середовищах при додаванні
до цих середовищ витяжок з рослинних
або тваринних тканин, що містять вітаміни.
Таким чином, вітаміни необхідні для всіх
живих організмів. Вивчення вітамінів
не обмежується виявленням їх у природніх
продуктах за допомогою біологічних тестів
і іншими методами. Із цих продуктів одержують
активні препарати вітамінів, вивчають
їхня будова й, нарешті, одержують синтетично.
Досліджена хімічна природа всіх відомих
вітамінів. Виявилося, що багато хто з
них зустрічаються групами по 3-5 і більш
родинних сполук, що різняться деталями
будови й ступенем фізіологічної активності.
Була синтезована велика кількість штучних
аналогів вітамінів з метою з'ясування
ролі функціональних груп. Це сприяло
розумінню дії вітамінів. Так, деякі похідні
вітамінів із заміщеними функціональними
групами виявляють на організм протилежна
дія, у порівнянні з вітамінами, вступаючи
з ними в конкурентні відносини за зв'язок
зі специфічними білками при утворі ферментів
або із субстратами впливу останніх.
Вітаміни мають літерні позначення, хімічні назви або назви, що характеризують їх по фізіологічній дії. В 1956 прийнята єдина класифікація вітамінів, яка стала загальновживаною.
Наявність
хімічно чистих вітамінів дала можливість
підійти до з'ясування їх ролі в обміні
речовин організму. Вітаміни або
входять до складу ферментів, або
є компонентами ферментативних реакцій.
При відсутності вітамінів в
організмі порушується
Вітамінна промисловість, виробляє синтетичні витамины, коферменти у вигляді чистих кристалічних речовин і готових до застосування форм (драже, таблетки, ампули, капсули, гранули, концентрати) і в невеликих кількостях вітамінні препарати з рослинної й тваринної сировини. Вітаміни підвищують харчову цінність продуктів харчування, застосовуються в лікувальній практиці й для вітамінізації кормів з метою підвищення продуктивності тваринництва.
Виробництво
вітамінів у нашій країні організоване
на початку 30-х рр. Спочатку випускалися
вітамінні препарати з
До специфічних особливостей синтезу вітамінів ставляться: багатостадійність процесів; значна матеріалоємність, що обумовлює необхідність розміщення підприємств вітамінних препаратів поблизу сировинних баз; застосування спеціальної апаратури, призначеної для роботи з агресивними середовищами; необхідність вироблення високочистої продукції. Вітамінні заводи - спеціалізовані підприємства. Переважає предметна спеціалізація - здійснення синтезу вітамінів на кожному підприємстві за повною схемою їх виробництва, включаючи й випуск усіх напівпродуктів. З кінця 60-х рр. розширюється більш ефективна - технологічна спеціалізація виробництва напівпродуктів.
Науково-технічні проблеми одержання вітамінів і їх застосування розробляються в СРСР в основному у Всесоюзному науково-дослідному вітамінному інституті, а також у науково-дослідних організаціях АМН СРСР, АН СРСР і АН союзних республік, міністерств і відомств. Питання вдосконалювання діючих виробництв вирішуються центральними заводськими лабораторіями.
У найбільш розвинених країнах, особливо в США, Японії, Великобританії, Німеччини, Франції, Швейцарії, виробництво вітамінів досяглося більших розмірів.
Як правило,
воно зосереджене в руках хіміко-
Виробництво вітамінів із дріжджів
У цей час чисті препарати вітамінів одержують головним чином синтетично, у деяких випадках окремі стадії їх утвори виконуються методами мікробіологічного синтезу. Розповсюджене раніше виробництво концентратів вітамінів із продуктів рослинного або тваринного походження зараз майже повністю втратило своє значення.
У
той же час, деякі вітаміни
одержують за допомогою
|
Вітамін D2, кальциферол |
Використання дріжджів для виробництва чистих вітамінів почалося в 1930-х роках з одержання вітаміну D. З використанням спеціальних рас Saccharomyces cerevisiae одержують эргостерол, який після опромінення ультрафіолетом модифікується у вітамін D2 (кальциферол).
Існують штами сахаромицетів, що володіють здатністю до гіперсинтезу вітаміну B2 (рибофлавина),які можуть бути використані для одержання цього вітаміну.
З базидиомицетових дріжджів, що володіють здатністю до інтенсивного синтезу каротиноидов, одержують препарати β-каротину, що є попередником вітаміну A, і астаксантина.
Питні дріжджі
Дріжджовий осад, що залишається після сбраживання пивного сусла, здавна використовують для одержання різних корисних речовин, зокрема дріжджових гідролізатів і автолизатів. Гідролізати дріжджів одержують, нагріваючи дріжджову біомасу при 100°C у кислому середовищі. Більша частина білків при цьому гідролізується до амінокислот. Потім препарат нейтралізують і концентрують у вигляді густої пасти або висушують. При одержанні дріжджових автолизатів руйнування клітинних компонентів відбувається під дією ферментів самої дріжджової клітки. Цей процес протікає у звичайних умовах в або при невеликому нагріванні дріжджового осаду без живильних речовин до 50°C і звичайно триває протягом 1-2 доб. За цей час близько половини всіх білків у дріжджових клітках розщеплюється до амінокислот.
Дріжджові гідролизати широко застосовуються в якості джерела вітамінів і амінокислот у медицині, у мікробіології при складанні живильних. середовищ Дріжджові гідролизати й автолизати мають здатність надавати харчовим продуктам присмак м'яса, або підсилювати такий смак, тому вони широко використовуються в харчовій промисловості для готування різних приправ, у якості смакових добавок у готові продукти (наприклад, у картопляні чіпси).
Великою популярністю користуються пивні (питні) дріжджі, що приготовляемые на основі частково гідролизованої дріжджової біомаси. Вони використовуються як джерело витаминов (вітамінівчерга В1 і В2, а також РР, В3, В4, В6, Н), незамінних амінокислот і жирних кислот і широко застосовуються в медицині, ветеринарії, косметології, диєтології.
Червоні дріжджі
Багато
дріжджів синтезують велика
β-каротин
Це широко розповсюджена сполука, що зустрічаються також у багатьох рослинах і грибах.β-каротин є попередником вітаміну A і його промислове одержання становить інтерес для медицини й деяких інших областей. Розроблені й застосовуються біотехнологічні процеси одержання β-каротину з використанням червоних дріжджів, наприклад Rhodotorula glutinis.
У базидиомицетових дріжджів зустрічаються й інші види каротиноїдів. Наприклад, червоні дріжджі Phaffia rhodozyma утворюють каротиноїд астаксантин.
Астаксантин
Астаксантин - широко розповсюджений у природі каротиноїдний пігмент яскраво-червоного фарбування. На відміну від β-β-каротинамає два додаткові атоми кисню на кожному з кілець. Уперше був виділений з омарів в 1938 році, зараз виявлено в тканинах багатьох рослин і тварин. Особливо у великій кількості втримується в тканинах креветок, крабів, лососевих риб, надаючи їм червоний колір.
Астаксантин є одним з найбільш активних антиоксидантів і використовується в медицині для лікування ряду захворювань. Препарати астаксантина широко використовуються в якості кормової добавки в рибництві, особливо при вирощуванні лососів.
Основним джерелом для одержання астаксантина служить водорість Haematococcus инцистированные клітки якої містять до 4% каротиноїду. Астаксантин був виявлений також у дріжджах Phaffia rhodozyma (телеоморфа Xanthophyllomyces dendrorhous). Генетично модифіковані штами Phaffia містять до 1-2% астаксантина й можуть також використовуватися для промислового одержання цього каротиноїду.
Клітки овальні або круглі, іноді подовжені. Брунькування дійсне, многостороннее. Може формуватися примітивний псевдомицелий, але истинного мицелия не утворюють. Диплоідизація відбувається в результаті злиття двох гаплоїдних кліток (гологамия).Вегетативно розмножуються в основному диплоїдні клітки. Аски утворюються переважно з вегетативних диплоидных кліток. Аски круглі або овальні, при дозріванні спор не розкриваються. Аскоспори круглі або слабоовальні, безбарвні, гладкі, 1-4 в аске. Усі види активно сбраживають цукор. Дріжджі цього роду з давніх часів поширені в кустарному виноробстві й широко використовуються в різних галузях бродильної промисловості, у зв'язку із чим вони більш усіх інших дріжджів вивчені в різних аспектах. Їхня систематика, однак, багаторазово переглядалася. Центральний вид - Saccharomyces cerevisiae відомий у десятках синонімів, які в цей час розглядаються як виробничі раси, але не самостійні види.
Потреба дріжджів у вітамінах
Одна з характеристик, використовуваних для таксономического опису дріжджів - потреба у вітамінах. Більш 80% усіх відомих видів дріжджів не здатні до росту на середовищі, що не містить вітаміни (ауксотрофні). Найбільше число видів ( близько 65%) потребує біотину й тіаміні. З інших вітамінів у таксономії дріжджів використовується визначення потреби в рибофлавіні, пантотеновій кислоті, піридоксині, інозиті й нікотиновій кислоті.
Біотин, вітамін H (B7) |
Тіаминпірофосфат, вітамін B1 |
Рибофлавін, вітамін B2 |
Пантотенова кислота, вітамін B5 |
Піридоксин, вітамін B6 |
мио-інозит, вітамін B8 |
Нікотинова кислота, Ниацин, вітамін PP |
Для
визначення потреби
Залежність швидкості росту ауксотрофних штамів дріжджів від змісту певних вітамінів була використана для розробки методов определения концентрации витаминов у різних середовищах по виміру приросту дріжджової біомаси.
Стандартні середовища для фізіологічних тестів
Поділ дріжджів
на види базується на багатьох характеристиках,
серед яких важливе місце займають
як морфологічні, так і фізіологічні
ознаки - здатність до росту на різних
органічних сполуках у якості єдиного
джерела вуглецю й енергії, здатність
до засвоєння різних джерелах азоту,
потреба в різних вітамінах і
т.п. Усі ці характеристики сильно залежать
від сполуки середовища й умов
культивування, тому в систематику
дріжджів розроблені й застосовуються
середовища стандартної сполуки. Повний
набір таких середовищ
Виробництво кристалічного β-каротину з моркви
Вихідною сировиною для
Екстракція каротину. Більшість дослідників сходяться на застосуванні в якості органічного розчинника для екстракції р-каротину хлорованих вуглеводнів (в основному дихлоретан). Існує думка про доцільність попередньої екстракції білкового коагуляту спиртом для видалення стеринів, фосфатидів, вільних жирних кислот і інших речовин. Однак додаткова екстракція спиртом сильно ускладнить технологію виробництва, тому необхідність цього процесу потребує техніко-економічного обґрунтування. Екстракцію здійснюють дихлоретаном в екстракторах безперервної дії ( при великому виробництві) або в апаратах типу Сокслета при невеликих масштабах виробництва. Дихлоретана в реактор завантажують 400% до маси сухого коагуляту. Екстракцію ведуть протягом 1—1,5 ч. Зміст каротину в шроті не повинне перевищувати 5% до введеного каротину з білковим коагулятом. Потім у випарнику 2 у присутності З2 відганяють дихлоретан (температура не повинна бути вище 50° С).
Омилення концентрату. Омилення роблять 10%-ним розчином їдкого розжарюй, якого додають близько 10% до маси концентрату. Процес проводять у реакторі 3 зі зворотним холодильником протягом 20 хв при 50° С. При омиленні утворюється осад, що містить до 80% каротину й рідке мило. Осад відфільтровують на нутч-фільтрі 4 і промивають спиртом від мила й барвників.
Б. Савинов і А. Свищук указують на утвір нерозшарованих емульсій при омиленні ліпоидних екстрактів у хлорованих вуглеводнях. Це явище ними було успішно усунуте сполученням стадії омилення зі стадією екстракції.
Екстракція каротину з омиленої маси. Каротин екстрагують дихлоретаном у кількості, необхідному для розчинення каротину при кімнатній температурі, виходячи з того, що в 100 мол дихлоретана (ДХЕ) розчиняється при температурі 25° С 1,16 г каротину.
Екстракцію
ведуть при кімнатній температурі
в реакційному апарату 5, постаченому
зворотним холодильником і
Перша кристалізація. Пересичений розчин спускають у кристалізатор 8, де протягом 8 год іде процес кристалізації спочатку при кімнатній температурі, а потім через 4 год при охолодженні, до кінця процесу температуру доводять до 5° С.
Для збільшення виходу каротину на першій кристалізації в пересичений розчин уводять етиловий спирт у відношенні 1:2. Потім отфуговують у центрифузі 9 кристали, що виділилися, промивають їхнім спиртом і висушують у вакуум-сушарці 10. Матковий розчин I надходить у збірник 11.
Друга кристалізація. Матковий розчин
1 переробляють разом із промивними й мильною
масою. Для цього мильну масу екстрагують
два рази ДХЕ у фільтр^-фільтрові-фільтру-
Третя кристалізація. Матковий розчин
II разом із промивними другий кристалізації
випаровують в апарат^-апаратові-вакуум-
Норми якості готової продукції. Кристалічний каротин повинен бути однорідним, дрібнокристалічним сухим порошком без слежав19, фугують у центрифузі 20. Кристали промивають спиртом. Одержують кристали каротину III, що направляються на переробку в матковий розчин I і у вигляді відходу матковий розчин II — у збірник
Норми якості готової продукції. Кристалічний каротин повинен бути однорідним, дрібнокристалічним сухим порошком без слежавшихся грудок лілово-червонуватого кольору з металевим блиском. Крапка плавлення каротину повинна бути не нижче 160° С. Зміст β-каротину в кристалах не менш 90%.
Питання вдосконалення технології виробництва каротину з моркви. Цікаві дослідження в цій області були проведені Б. Савиновим і його учнями. Виходячи з факту локалізації каротину на хромопластах, їм було запропоновано замінити процес пресування мезги моркви процесом вимивання пластид із кліток інтенсивним перемішуванням мезги з водою в суспензіонному екстракторі. Їм же був розроблений метод одержання масляних концентратів каротину з вологого білкового коагуляту шляхом застосування відцентрового змішувача. Розроблений метод одержання каротину з моркви й гарбуза методом термічної коагуляції білків у клітці, вивчені питання екстракції каротину в багаточленній батареї. На жаль, ці методи не знайшли широкого застосування у зв'язку з розвитком хімічного синтезу вітамінів.
Лікарські форми вітамінів.
Індивідуальні
потреби у вітамінах
Капсули також зручні для зберігання і
є загальноприйнятими формами випуску
жиророзчинних вітамінів A, D і Е.
Порошки - оскільки в них відсутні наповнювачі, що звя’зують й інші, що не мають відношення до вітамінів речовини, можуть бути кращою формою застосування при наявності в когось алергійних реакцій. І крім того, порошки можуть "уміщати" більші дозування вітамінів. Одна чайна ложка порошку вітаміну З може містити до 4.000 мг вітаміну.
Рідини - гарні тим, що легко змішуються з напоями й зручні для тих, хто не може ковтати капсули й таблетки.
Вдихання вітамінів через ніс - забезпечує досить швидке засвоєння вітамінів С и групи В. Пластири й імплантанти, що містять вітаміни, зручні тим, що можуть забезпечити тривале й дозоване застосування, і незабаром, можливо, будуть більш широко застосовуватися.
Жиророзчинні вітаміни A, D, Е и
До можуть бути зроблені в
«сухому», тобто у водорозчинному
виді. Такі форми випуску цих
вітамінів рекомендуються тим,
хто страждає розладом шлунка
після приймання масел або
має деякі шкірні розлади, що
проявляються, наприклад, у вигляді
прищів. Зазначені форми випуску
показані й тим, хто дотримує
дієти з виключенням з раціону
більшості жирів. Оскільки для
нормальної асиміляції, тобто засвоєння,
жиророзчинним вітамінам
Придбання й приймання
Натуральний вітамін Е, який може містити в собі не тільки альфа-токоферол, але й інші токофероли, виявляється більш ефективним, чому його синтетичний аналог. От що говорить із цього приводу відомий алерголог доктор Герон П. Рандольф: «Синтетично отримане речовина може викликати реакцію в людей, чутливих до хімічних сполук, у той час як те ж речовина натурального походження переноситься добре, хоча хімічна структура цих двох речовин ідентична». Той, хто ухвалював і ті, і інші вітаміни, міг на власному прикладі переконатися в тому, що після приймання натуральних речовин спостерігалося менше шлунково-кишкових розладів. Що особливо важливо: на відміну від синтетичних препаратів натуральні вітаміни не викликають токсичних реакцій, навіть коли вони ухвалюються в дозах, що перевищують рекомендовані.
Різниця між неорганічним і органічним - це не те ж саме, що різниця між синтетичним і натуральним, хоча нерідко дехто так і думає. Усі вітаміни є органічними речовинами й, як покладається таким, містять вуглець. Мінеральні ж речовини є неорганічними. Вони не містять вуглець, але існують органічні сполуки заліза-глюконат, пептонат і цитрат заліза. А от сульфат заліза, наприклад, є його неорганічною сполукою.
Висновки
У якості джерел каротину використовують рослини (наприклад, гарбуз, морква), бактерії (деякі штами стафілококів), водорості й гриби з високим змістом цільової речовини.
Каротиноїди одержують за допомогою хімічного синтезу й шляхом виділення із природних джерел — рослин і мікроорганізмів. Синтетичні каротиноїди не повністю відповідають натуральним і можуть викликати алергію. Використання рослин як джерела каротиноїдів, також, має ряд недоліків: носить сезонний характер; залежить від екологічного стану ґрунтів і врожаїв рослин, суттєво знижуються через нагромадження джерел хвороб рослинної сировини; існує потреба великих посівних площ під вирощування рослин. До того ж, біодоступність джерела каротиноїдів із соку овочів невелика, через наявність каротиноїдів у складі білкових комплексів, що значно утрудняє їхнє вивільнення. Засвоюваність каротину з овочів, при дієті без жирів, дуже низька. Мікробіологічний синтез бета-каротину є найбільш виправданим промисловим способом його виробництва як з технологічної, так і з економічної точок зору
Список літератури
- Спосіб одержання бета-каротину / Е. П. Ковсман, К. А. Солоп, В. Д. Бательман, Г. І. Самохвалів, В. Л. Христофоров, Л. А. Вакулова, Т. А. Жидкова. - № 93035263/04; Заявл. 07.07.1993; Опубл. 27.02.1997
- Виестур У.Є. і ін «Біотехнологія». Клуня. 1990 р.
- Бекер М.Е. і ін «Біотехнологія». 1990 р.
- Еленов М.П. «Основи біотехнологій». Санкт-Петербург. 1995 р.

- Вітаміни та їхня роль в організмі
- Вітамінна збалансованість раціонів харчування дітей різного віку
- Вітроенергетика
- Вітчизняна практика використання досягнень основних шкіл менеджменту в управлінні
- Вітчизняний досвід функціонування об’єднань роботодавців
- Вітчизняний та зарубіжний досвід управління персоналом
- Вітчизняний та зарубіжний досвід управління поведінкою персоналу
- Віртуальна подорож країнами Європи. Іспанія
- Вірування та міфологія словян
- Віруси та антивірусні системи
- Вісент Фокс
- Вітамін А
- Вітаміни
- Вітаміни