ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Характеристика витамина В12
1.2 Продуценты витамина B12
1.2.1 Производство витамина с использованием культуры Propionibacterium freudenreichii var. Shermanii
1.2.1.1 Характеристика Propionibacterium freudenreichii
1.2.1.2 Биосинтез витамина Propionibacterium freudenreichii
1.2.2 Получение В12 с использованием штамма бактерий Pseudomonas fluorescens BKM В-2224Д
1.2.2.1 Характеристика Pseudomonas fluorescens
1.2.2.2 Биосинтез витамина Pseudomonas fluorescens
1.6 Применение витамина В12
2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Основные этапы промышленного получения витамина В12
2.1.1 Подготовка питательной среды
2.1.2 Получение посевного материала
2.1.3 Культивирование
2.1.4 Выделение и очистка
2.2 Блок-схема производства
2.3Технологическая схема производства
2.4 Материальный баланс производства
2.5 Основное аппаратурное оформление производства
2.5.1 Вакуум-выпарная установка
2.5.2 Распылительная сушилка
2.5.3 Инокулятор
2.5.4 Ферментер
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Витамины играют в жизни человека огромную роль, являясь незаменимыми факторами питания. Они необходимы для всех систем нашего организма. Витамины группы В активируют белковый, жировой и углеводный обмен, тем самым участвуя в кроветворении и нормальном функционировании нервной ткани [1].
Витамин В12 – сложное неполимерное соединение, содержащее микроэлемент кобальт, который важен для жизнедеятельности организма человека. Витамин В12 имеет огромное значение в медицине и представлен несколькими родственными соединениями, однако, как правило, под витамином В12 подразумевают цианокобаламин. В настоящее время широко изучены свойства и функции витамина В12, но цианокобаламин, его метаболиты и их аналоги продолжают привлекать внимание химиков, биохимиков и медиков. Также исследованы этиология и патогенез витамин-В12-дефицитной анемии (пернициозной анемии) и разработана терапия этого заболевания.
Цель курсового проекта: рассмотрение способа получения витамина В12 методами биотехнологии.
Задачи курсового проекта:
1) на данных из источников охарактеризовать витамин В12;
2) на основании литературных данных описать способы получения витамина В12;
3) составить блок-схему производства витамина В12;
4) рассчитать материальный баланс с производительностью 10 т/год;
5) рассчитать тепловой баланс производства витамина В12;
Наиболее часто в качестве продуцентов витамина В12 используют культуры представителей родов Pseudomonas, Propionibacterium и метаногенных бактерии, позволяющие совмещать высокий выход конечного продукта с относительной устойчивостью к заражению посторонней микрофлорой.
Пропионовокислые бактерии (Propionibacterium freundenreichii, P. acidopropionici, P. shermanii) являются активными продуцентами витамина В12, липиды пропионовокислых бактерий входят не только в структурные элементы клеток, но и играют роль защитных компонентов от действия некоторых антибиотиков. Синтез витамина зависит от условий культивирования: температура и продолжительность проведения процесса, состав питательной среды, содержание ионов кобальта, используемого в качестве предшественника при синтезе витамина В12. В естественных питательных средах содержание кобальта минимально, поэтому в фоновую питательную среду необходимо добавлять ионы Co2+, которые влияют на выход биомассы и синтез витамина В12.
В отечественном производстве витамина В12 в качестве продуцента применяют Propionibacterium freudenreichii var. shermanii, например, предложен способ микробиологического синтеза витамина В12 при помощи штамма бактерий Propionibacterium shermanii В-4891, позволяющий достигать концентрации витамина В12 в культуральной жидкости до 40 мкг/мл. В промышленном производстве бактерии выращивают посредством периодического культивирования в анаэробных условиях в среде, содержащей кукурузный экстракт, глюкозу, соли кобальта и аммония, при рН около 7,0. Таким образом, можно получить не только смесь цианокобаламнов и оксикобаламинов, но и коферментную (связанную с белком микробной клетки) легкоусвояемую форму, которая обладает высоким терапевтическим эффектом
В качестве продуцента витамина В12 также используют культуру Pseudomonas fluorescens штамм ВКМ В-2224Д. Достоинствами этого штамма являются высокий выход витамина по сравнению с другими продуцентами, например Propionibacterium shermanii, относительная устойчивость к заражению посторонней микрофлорой, непатогенность. Штамм бактерий Pseudomonas fluorescens ВКМ В-2224Д растет при 28– 32 С и рН 7–7,2 и постоянном перемешивании. Рост культуры происходит параллельно с биосинтезом витамина В12 в аэробных условиях. Продуктивность культуры за 150 ч роста ферментации составляет 130– 150 мкг/мл.
В Японии производство витамина осуществляют при помощи бактерий Acenetobacterium, Rhizobium Colalaminogenum FERMBP-4429, Propionibacterium shermanii или freundenreiichii, устойчивых к пропионовой кислоте. При данных способах получения витамина В12 концентрация витамина B12 в культуральной жидкости составляет 60–70 мкг/мл. В ряде стран (Франция, Китай, Корея и др.) для промышленного получения кобаламинов в аэробных условиях используются штаммы бактерии Pseudomonas denitrificans, трансформированные плазмидой. Применение рекомбинантных штаммов Pseudomonas denitrificans позволяет повысить продуктивность биосинтеза витамина В12 [11].
В курсовой работе был рассмотрен способ производства кормового витамина В12 с использованием специально подобранного биоценоза микроорганизмов, осуществляющих термофильное метановое брожение, в который входят целлюлозоразлагающие, аммонифицирующие, углеводсбраживающие, сульфитвосстанавливающие и метанообразующие бактерии.
В работе составлена блок-схема производства витамина В12 и рассчитан материальный баланс стадий: приготовления и стерилизации питательной среды, инокуляции, ферментации, стабилизации (внесение сульфита натрия), вакуум выпаривания, распылительной сушки, стабилизации (внесение отрубей) и упаковки.
