Технология получения витамина А

Витамин А встречается в качестве четырех индивидуальных представи­телей: ретинол, ретиналь, ретинилацетат, ретинолевая кислота. Ретинол имеет две формы - А1 и А2 (рис. 6.1, а и б).

Рис. 6.1. Строение витамина: а - А1; б - А2

Рис. 6.2. Строение Р-каротина

Витамин А содержится в жировых продуктах, в том числе в рыбьем жире, сливках, твороге, продуктах животного происхождения, сыре и яичном желтке.

Потребность человека в витамине А может быть удовлетворена за счет

растительной пищи, в которой содержатся его провитамины - каротины. Из молекулы Р-каротина в организме человека образуются две молекулы витамина А. Суточная потребность взрослого человека в витамине А - 1 мг; для детей первого года жизни она составляет 0,4 мг, для беременных - 1,5 мг. Если имеются нарушения в работе печени, дозу витамина А повышают в 2 раза. Р-каротин (провитамин А) (рис. 6.2) - природный антиоксидант, защищающий клетки организма от вредного воздействия свободных радикалов, позволяет к тому же повышать пищевую ценность продуктов.

Создание и использование в рационе питания пищевых добавок, содержа­щих Р-каротин и обладающих лечебно-профилактическим действием, позволя­ет повысить уровень адаптационной защиты организма от воздействия неблаго­приятных факторов окружающей среды и снизить риск возникновения зло­качественных новообразований.

Каротин вводят в продукты в виде масляных растворов и дисперсий. Чтобы получить готовый Р-каротин, используют технологию, где применяют следующие питательные среды: соевая мука, кукурузное, подсолнечное масло (см. рис. 6.3).

Производственная среда имеет состав: соевая мука - 4,0%; кукурузная мука - 1,7%; подсолнечное масло - 4,0%; КН₂РО₄ - 0,05%; витамин Ві - 0,0002%.

Соевую и кукурузную муку предварительно гидролизуют в 0,1 н. раст­воре H₂SO₄ при температуре 120°C в течение 30-45 мин. После ферментации (в течение 40-44 ч вводят добавку 0,15% раствора Р-ионона и 0,04% раствора сантохина. Выход каротина через 72 ч роста при рН = 6,2-6,7 и температуре 28-30°С составляет 1-2 г/дм³ среды.

Рис. 6.3. Принципиальная технологическая схема получения Р-каротина

Также возможно получение водорастворимого Р-каротина по схеме, пред­ставленной на рис. 6.4 [6].

Основные технологические стадии: подготовка и измельчение носителя; приготовление водно-спиртовых растворов стабилизаторов; перемешивание компонентов; сушка и упаковка препарата. В качестве носителя, обладающего способностью впитывать масляную фазу раствора Р-каротина, используют лак­тозу, а в качестве стабилизаторов - пектины и аскорбиновую кислоту в концентрациях 4 и 2,5% соответственно.

Российскими специалистами предложены биотехнологические методы получения высших гомологов убихинона и эргостерина из липидов дрожжей рода Candida.

Рис. 6.4. Схема получения растворимого Р-каротина: 1 - дробилка; 2 - ленточный транспортер; 3 - сборник лактозы; 4 - весы-дозатор; 5 - сборник-дозатор Р-каротина; 6 - насос; 7 - сборник-дозатор пектина; 8 - сборник-дозатор для этилового спирта; 9 - сборник-дозатор для аскорбиновой кислоты; 10 - сборник-дозатор для дистиллированной воды; 11,12 - смесители; 13- сушилка; 14 - сборник-дозатор; 15 - упаковочная машина

В настоящее время разработан способ выделения на основе комплексной переработки биомассы микроскопического гриба Blakesleatrispora, позволяю­щий получать в едином технологическом цикле сразу несколько ценных целевых продуктов - Р-каротин, убихиноны, эргостерин, фосфолипиды и полиненасыщенные жирные кислоты (рис 6.5).

Технология включает следующие основные стадии.

Экстракция биолипидного комплекса. Проводят при температуре 55°C в присутствии ацетона и этанола. Время экстракции ацетоном составляет 30 мин, этанолом - 65 мин.

Выделение в-каротина. Проводят в присутствии ацетона при темпера­туре 55°C в течение 18 ч.

Выделение фосфолипидов. Проводят при массовом соотношении фосфо­липиды: ацетон = 1: 5 при температуре t = 10°C в течение 20 мин.

Омыление нейтральных липидов. Среда представляет собой смесь нейт­ральных липидов, ацетона, воды и КОН. Температура процесса 67°C, продол­жительность 50 мин.

Экстракция неомыляемой фракции. Проводят в присутствии гексана.

Рис. 6.5. Получение биологически активных веществ из биомассы Blakesleatrispora

Получение эргостерина. Проводят при объемном сотношении неомыляе­мая фракция: гексан = 1:5 при температуре 20°C.

Кристаллизация убихинонов. Проводят при температуре 20°C.

На базе данной технологии разработаны добавки Липидовит, Кютенвит. Из 100 кг сухой биомассы гриба можно выделить следующие биологи­

чески активные вещества: Р-каротин - 2,5 кг; фосфолипиды - 8,2 кг; жирные кислоты - 36,2 кг; убихиноны - 0,5 кг.

Технология получения витамина В2 (рибофлавина)

Витамин В2, строение которого представлено на рис. 6.6, является произ­водным рибозы; при этом рибоза входит в состав молекул в виде много­атомного спирта рибита. Имеет большое распространение в природе и синтезируется грибами, дрожжами, растениями. У животных этот витамин не синтезируется, и они получают его в составе комбикормов. Недостаток витами­на В2 резко нарушает процесс роста и протекание белкового обмена [5].

Данный витамин широко используют в составе различных медицинских препаратов и лекарств.

Промышленное получение витамина В2 происходит путем химического синтеза. При этом осуществляется трансформация рибозы в витамин В2 .

Чтобы обеспечить чистоту витамина В2, необходимо брать исходные ком­поненты для питательной среды и реагенты с определенной концентрацией.

Ферментацию проводят при температуре 28-30°C, при этом необходимо обеспечить хорошую аэрацию. Расход воздуха (r) составляет 0,3 м³/мин. Исход­ный водородный показатель (рН среды) составляет 7,0; в ходе ферментации он снижается до 4,5-6,0.

После утилизации углеродного субстрата начинает образовываться вита­мин В2 (идет накопление кристаллов рибофлавина). Уровень концентрации витамина В2 в культивируемой жидкости составляет 2,0-2,5 г/дм³ .

Содержание сухих веществ в продукте находится на уровне 30-40%. Ко­нечный продукт представляет собой порошок с содержанием витамина 10 мг/г и сырого протеина до 10% (рис. 6.7).

В ряде стран витамин В2 получают генной инженерией на основе штамма бактерий рода Bacillus Subtiles. Грибок выращивают в глюкозной патоке при температуре 28-30°C в течение 80-84 ч, в присутствии добавок Са(ОН)2 - 0,5 % , NH4NO3 - 2,5% (рис. 6.8).

Рис. 6.6. Строение витамина В₂

Рис. 6.7. Технологическая схема получения витамина В2

Рис. 6.8. Получение витамина В2 на основе штамма бактерий Bacillus Subtiles