Виробництво рибофлавіну(вітамін В2)

Додаток 1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І  НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інституту екологічної безпеки

Кафедра біотехнології

 

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

(пояснювальна записка)

з дисципліни «Загальна біотехнологія»

 

Тема: «Виробництво рибофлавіну(вітамін В₂)»

 

 

 

 

 

Виконала: студентка 406 групи

Громадська Б.Я.

 

Керівник: доцент к. т. н. Косоголова Л. О.

 

 

 

 

 

 

                                                  Київ 2012

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут екологічної безпеки

Кафедра біотехнології

Дисципліна: «Загальна біотехнологія»

Спеціальність: Біотехнологія

Курс: четвертий Група: 406 Семестр: сьомий

 

ЗАВДАННЯ

на курсову роботу студента

                            Громадської Богдани Ярославівни  

1. Тема роботи: Виробництво рибофлавіну.

2. Строк здачі студентом закінченої роботи: 13.12.2012 р.

3. Зміст пояснювальної  записки (перелік питань, які підлягають  розробці):

4. Календарний план

№	Назва етапу	Термін виконання	Відмітка про виконання
1	Отримання теми курсової роботи	04.10.2012р.
2	Пошук інформації	04.10 – 01.11.2011р.
3	Написання теоретичної частини	01.11 – 14.11.2011р.
4	Доповнення та редагування	14.11 – 28.11.2011р.
5	Захист курсової роботи	13.12.2011р.

7. Дата видачі завдання: 04.10.2011

Керівник курсової роботи (проекту) _________________ Косоголова Л. О.

(підпис керівника)   (П. І. Б.)

Завдання прийняла до виконання ___________________ Громадська Б.Я.

(підпис студента)    (П. І. Б.)

Курсова робота захищена з оцінкою ______________________

 

РЕФЕРАТ

 

Пояснювальна записка до курсової роботи «Виробництво рибофлавіну»:

с.35,  рисунків 3,  додаток 1,  літературних джерел 25.

Об’єкт дослідження – рибофлавін(вітамін В₂) .

Мета роботи – дослідити  та проаналізувати особливості виробництва  рибофлавіну(вітамін В₂),основні властивості вітаміну В₂, показати причини його нестачі, проаналізовати інформацію щодо основних продуцентів рибофлавіну, які використовуються в промисловості, розглянути основні технології отримання рибофлавіну.

 

Методи дослідження – аналіз, системний підхід, спостереження. Метою дослідження є вивчення морфологічних і культуральних особливостей штаму Eremothecium ashbyi Б340 та його здатності накопичувати рибофлавін на різних поживних середовищах.

 

 

ВІТАМІН В₂, РИБОФЛАВІН, ФЛАВОНОЇДИ , Eremothecium ashbyi,ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ВИРОБНИЦТВА

 

 

 

 

 

 

 

                                                      ЗМІСТ

Вступ…………………………………………………………………………..5

1. Характеристика  готового продукту…………………………………..7

1.1.Вітамін В₂ (рибофлавін) …………………………………………...7

         1.2.Властивості рибофлавіну………………………………………....7

          1.3. Значення вітаміну В₂ (рибофлавіну)………………………….….11

                    1.3.1.Вітамін В₂ і зір……………………………………………...11

                  1.3.2.Вітамін В₂ і нервова система ……………………………...12

        1.3.3.Вітамін В₂ і серцево-судинна система ……………………12

        1.3.4.Вітамін В₂ і рухова активність…………………………….12

1.4.Брак в організмі вітаміну В₂……………………………………………..13

1.5.Рекомендації щодо прийому  вітаміну В₂ (рибофлавіну) ……………...13

1.6.Необхідність у рибофлавіні……………………………………………...14

1.7.Нестача рибофлавіну……………………………………………………..15

1.8.Застосування  рибофлавіну…………………………………………….…16

 

2. Характеристика  поживного середовища…………………………....18

3. Характеристика  посівного матеріалу………………………………..21

          3.1.Характеристика продуцентів……………………………………...21

4. Основний процес ферментації……………………………………….....25

5. Одержання готового продукту………………………………………29

 

Висновок ……………………………………………………………………31

Список використаної літератури…...…………………………………...32

Додаток 1. …………………………………...……………………………...35

 

                                                       ВСТУП

Офіційно визнана назва  вітаміну В₂ - рибофлавін. Назви, що використовувались раніше: вітамін G, лактофлавін, овофлавін, гепатофлавін, вердофлавін та урофлавін. Більшість з них вказують на джерело, з якого даний вітамін був виділений - молоко, яйця, печінка, рослини та сеча.

 У 1879 році Бліт виділив з сироватки лактохром - жовту, водорозчинну флуоресцуючу речовину.

Через півстоліття - у 1932 році -Варбург та Крістіан виділяють жовтий фермент з пивних дріжджів та припускають, що він відіграє важливу роль у клітинному диханні. Через рік Кун, Георгі та Вагнер-Йорег виділяють з яєчного білка та сироватки жовтий кристалічний пігмент, який стимулює ріст клітин, та ідентифікують його як вітамін В₂.

У 1934 р. група Куна в Хейдельберзі та група Каррера в Цюріху синтезують чистий рибофлавін.

1935 р. - відкриття Гільєрмоном явища понадсинтезу вітаміну В₂ міцеліальними дріжджеподібними грибами.

1937 р. - фармацевтична рада  Американської медичної асоціації  присвоює вітаміну назву «рибофлавін».

1941 р. - група Себреля демонструє клінічні прояви нестачі рибофлавіну в експериментах на волонтерах.

 1968 р. - Глатцель та його група пропонують використовувати тест вимірювання активності глутатіон-редуктази еритроцитів для визначення статусу рибофлавіну.

Рибофлавін  синтезується більшою частиною вищих  рослин і багатьма мікроорганізмами, включаючи бактерії, дріжджі та гриби. Тварини не здатні до самостійного синтезу рибофлавіну, і їхня потреба в ньому задовольняється мікрофлорою шлунково-кишкового тракту та їжею.

Рибофлавін, або вітамін В₂, є попередником флавінмононуклеотиду (ФМН) та флавінаденін-динуклеотиду (ФАД) — кофакторів для широкого кола ферментів метаболізму, має комерційну цінність як домішка в харчовій промисловості. Кілька видів флавіногенних мікроорганізмів застосовуються в промисловості для виробництва рибофлавіну за допомогою ферментації.

Мікроорганізми-продуценти рибофлавіну поділяються на 3 групи:

• слабкі (Clostridium acetobutylicum);

• помірні (дріжджі Pichia guilliermondii і Candida flareri);
• сильні суперпродуценти (Eremothecium ashbyi, Ashbya gossypii).

Промислове  виробництво рибофлавіну здійснюється трьома способами: хімічним, мікробіологічним і змішаним синтезом. Останній включає мікробний синтез рибози з подальшою хімічною модифікацією її в рибофлавін. Рибофлавін виробляється різної якості: більш очищений, призначений для харчування та медичних цілей, і менш очищений, призначений для ринку кормів для тварин. Для фармацевтичних рецептур рибофлавін синтезують хімічно, в той час як кормові концентрати для птахів і домашньої худоби отримують ферментаційно, використовуючи Eremothecium ashbyi або Ashbya gossypii. Проте додаткові етапи виділення та очистки дають можливість з рибофлавіну, отриманого ферментаційно, одержати препарат медичної якості [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

             1.ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОГО ПРОДУКТУ

1.1.Вітамін В₂ (рибофлавін)

Вітамін В₂ отримав назву рибофлавіну тому, що його молекула утворена з двох речовин: рибози (гідрокарбонату) і флавін (жовтого пігменту). Вже на початку ХХ століття було помічено, що в той час, як одна частина вітамінів комплексу «В» руйнувалася під впливом тепла, інші частини цього комплексу виявлялися більш стійкими до високих температур. Таке відкриття дозволило відокремити вітамін В₁ (дуже нестійкий до дії тепла) від вітаміну В₂, який протистоїть високих температур, не змінюючи при цьому своєї молекулярної будови. Цю стійку до тепла молекулу вдалося отримати в 1933 році, коли її виділили з речовини, пофарбованого в жовтий колір. 
Продукт, спочатку названий лактофлавін, був потім штучно синтезований і отримав свою теперішню назву «рибофлавін».

 

1.2.Властивості рибофлавіну

 

Жоден вітамін не функціонує в обміні речовин в тому вигляді, в якому він потрапляє з  їжею. Перш ніж реалізувати свої функції, він має пройти ряд певних етапів за допомогою спеціальних  транспортних, ферментних та рецепторних білків (рис.1) [1].

Флавіни, що потрапляють  з їжею, звільняються у шлунку під  дією кислот і потім всмоктуються у верхній частині тонкого кишечнику за допомогою транспортного механізму з участю жовчних солей. В клітинах слизистої оболонки кишечнику рибофлавін перетворюється в коферментну форму флавінового мононуклеотиду (ФМН) з подальшим зв'язуванням в системі транспорту з плазматичним альбуміном та переноситься у печінку, де перетворюється в другу коферментну форму флавінового аденіндинуклеотиду (ФАД) і зв'язується з спеціальними білками, які називаються флавіновими протеїнами.

У тканини рибофлавін потрапляє головним чином у формі ФАД, але концентрація його не висока і він не запасається там у великій кількості. Печінка - головний орган зберігання - містить близько третини загальної кількості рибофлавіну в організмі. Рівень вмісту рибофлавіну в плазмі крові відображає кількість рибофлавіну, що потрапляє з їжею і в нормі становить 30-40 мкг/л. Значна концентрація рибофлавіну спостерігається в тканинах сітчатки, але його функція там невідома. Виділення рибофлавіну здійснюється головним чином з сечею, якій він придає жовтий колір. Невелика кількість рибофлавіну також виділяється разом з потом і жовчю. Рибофлавін, що знаходиться в калі, є головним чином результатом діяльності кишкових бактерій. У жінок в період годування груддю близько 10% отриманого рибофлавіну виділяється в молоко.

 

 

Рис. 1. Обмін та функціональна роль вітамінів

 

 

 

Рибофлавін належить до флавінів, в основі будови яких лежить гетероциклічна ізоаллоксазинова система (рис. 2), що має три конденсованих цикли: ароматичний, піразиновий та піримідиновий. До азоту піримідинового кільця приєднаний спирт рибіт.

 

 

Рис. 2. Структура рибофлавіну, флавінові коферменти ФАД та ФМН. Пунктиром позначена ділянка, структура якої змінюється при відновленні [2]

 

Рибофлавін кристалізується  у вигляді помаранчево-жовтих голок  з температурою плавлення +282°С з розкладанням. Він нерозчинний в жирах та в розчинниках жирів, слаборозчинний у воді. При температурі +27,5°С насичений водний розчин містить 0,0і2% рибофлавіну, при +40°С -0,01944%, а при +100°С - 0,23%. У лужному середовищі рибофлавін краще розчинний ніж у нейтральному. Слабко розчинний в нормальному бутиловому, аміловому, етиловому (0,0045% при 27,5°С) та метиловому спиртах, помірно розчинний у льодяній оцтові та мурашиній кислотах. Добре - у соляній кислоті.

В нейтральних водних розчинах має зеленувато-жовте забарвлення, зумовлене наявністю азометинової групи >С=N-, з інтенсивною жовто-зеленою флуоресценцією, яка зменшується до зникнення як у кислому, так і в лужному середовищі (максимум при рН=6-7). Рибофлавін у лужному середовищі переходить в люміфлавін, розчинний в хлороформі і не володіє біологічними властивостями вітаміну В₂.

Рибофлавін - світлочутлива  жовта речовина. Світлочутливість зумовлена наявністю в боковому ланцюзі в положенні 2 вільної гідроксильної групи. Під дією світла в нейтральному та кислому середовищі рибофлавін перетворюється на біологічно неактивний люміхром, який володіє сильною голубою флуоресценцією. Пряме сонячне світло швидко руйнує рибофлавін при любому значенні рН. Найбільш пагубну дію на рибофлавін мають промені світла з довжиною хвилі 440 нм. [3]

Спектр поглинання рибофлавіну (у воді) має один максимум у видимій  частині спектра при довжині  хвилі 445 нм та три максимуми в ультрафіолетовій частині спектра при довжині хвилі 372, 269, 225 нм. Спектр флуоресценції знаходиться в жовто-зеленій області (максимум 530 нм). Флуоресценція пов'язана з наявністю вільної аміногрупи у положенні 3 кільця піримідину.

Рибофлавін функціонує в 2 коензимних формах, що являють собою його      фосфорні      ефіри:      рибофлавін-5'-фосфат      (ФМН)      та флавінаденіндинуклеотид (ФАД), а також у вигляді моно- та динуклеотидних форм - аналогів рибофлавіну.

Рибофлавін діє як посередник при переносі електронів у різних окислювально-відновних реакціях. Він приймає участь у великій кількості реакцій метаболізму вуглеводів, жирів та білків, а також в реакціях по виробництву енергії в дихальному ланцюгу. Коферменти рибофлавіну грають важливу роль при перетворенні піридоксину (вітаміну В₆) та фолієвої кислоти в їх активні коферментні форми та в перетвореннях триптофану в ніацин.