Читайте также:
|
Каротиноиды — тетратерпены и тетратерпеноиды, формально являющиеся производными — продуктами гидрирования, дегидрирования, циклизации, окисления либо их комбинации ациклического предшественника — Ψ,Ψ-каротина (ликопина); ретиноиды к каротиноидам не относятся. К каротиноидам также относят каротины, ксантофиллы и некоторые продукты циклизации и потери части углеродного скелета ликопина.
Каротиноиды являются природными органическими пигментами, синтезируемыми бактериями, грибами, водорослями, высшими растениями и коралловыми полипами, окрашены в жёлтый, оранжевый или красный цвета.
Классификация
Каротиноиды включают две основных группы структурно близких веществ: каротины и ксантофиллы.
1) Каротины. Каротины являются тетратерпенами — изопреноидными углеводородами общей формулы C40H56, формально являющимися продуктами изомеризации и дегидрирования ациклического полиена ликопина. Концевые фрагменты ликопина могут замыкаться в циклы, чаще всего шестичленные. Такое замыкание возможно и с обеих сторон цепи, как, например в случае α-каротина, так и с одного из концов; примером такого замыкания является δ-каротин.
2) Ксантофиллы: Ксантофилл, Кантаксантин, Криптоксантин.
Каротиноиды синтезируются многими пигментными микроорганизмами из рода Aleuria, Blakeslea, Corynebacterium, Flexibacter, Fusarium, Halobacterium, Phycomyces, Pseudomonas, Rhodotorula, Sarcina, Sporobolomyces, а также синтезируются высшими растениями, грибами, бактериями, тогда как животные их не образуют.
МикробиолоИеский синтез каротиноидов
Наиболее перспективными продуцентами для биосинтеза каротиноидов являются бактерии, дрожжи (чаще всего на практике применяют дрожжи рода Candida, которые хотя и синтезируют небольшое количество каротиноидов, но отличаются высокой скоростью роста и способностью хорошо утилизировать разнообразные источники сырья) и мицелиальные грибы. Более часто на практике применяют зигомицеты Blakeslea trispora и Choanephora conjuncta. Спаривающиеся (+) и (-) особи этих видов при совместном культивировании могут образовывать 3 – 4 г каротина на 1 л среды.
Питательные среды для развития микроорганизмов-продуцентов достаточно сложны по составу, они включают в себя источники углерода, азота, витаминов, микроэлементов, специальных стимуляторов (гидрол, кукурузно-соевая мука, растительные масла, керосин, b-ионон или изопреновые димеры и т.п.).
Вследствие того, что в клетках микроорганизмов образуются активные комплексы гидролитических ферментов, они способны утилизировать в качестве источников углерода различные субстраты – гидролизаты растительных отходов, мелассу, низкомолекулярные спирты и т.п. В качестве источника азота в питательную среду добавляют дрожжевой или кукурузный экстракт, соли аммония; при этом соотношение углерода к азоту должно составлять 320-400. Также кроме источников углерода и азота в питательную среду добавляют фосфор, калий, магний, цинк, железо, марганец, витамины группы В, токоферол.
Стимуляторы каротинообразования целесообразно вносить в культуральные среды в конце тропофазы, то есть когда продуцент переходит в продуктивную фазу (идиофазу).
Вначале штаммы микроорганизмов-продуцентов выращивают раздельно, а затем – совместно при 26 °С (т.к. при более высокой температуре уменьшается выход целевого продукта процесса и ухудшается его качество) и усиленной аэрации (т.к. для окисления углеродных субстратов необходим кислород) с последующим переносом в основной ферментер. Условия культивирования сохраняют прежними.
В процессе выращивания вначале наблюдается интенсивный рост микроорганизмов и незначительный синтез каротиноидов. Усиленный синтез каротиноидов отмечается в начале стационарной фазы развития микроорганизмов. Длительность ферментации – 6 – 7 дней.
По окончании стадии ферментации, каротиноиды извлекают ацетоном (или каким-либо другим полярным растворителем), переводят в неполярный растворитель. В случаях извлечения белково-каротиноидных комплексов, то применяют поверхностно-активные вещества в концентрации 1 – 2 %. В целях очистки и более тонкого разделения гомологов можно прибегнуть к методам хроматографии или к смене растворителей.
Витамин А1 из b-каротина сравнительно легко можно получить путем гидролиза последнего.
В случае изготовления каротинсодержащей биомассы для скармливания животным и птицам возможно ее сочетанное применение с витамином А или без него.
В медицинских целях витамин А изготавливают в капсулах для приема через рот.
Значение культуры растительных тканей в процессе получения каротиноидов
Основой биотехнолоИеского использования культур тканей растений является способность клеток in vitro синтезировать самые разнообразные группы веществ: многочисленные фенольные соединения, гликозиды, эфирные масла, каротиноиды, смолы, алкалоиды и другие природные соединения. Все они участвуют в обмене веществ растений и выполняют определенные, часто весьма существенные, функции.
В последние годы число сообщений о синтезе вторичных метаболитов в культурах тканей значительно возросло.
Есть данные, свидетельствующие об образовании в культуре тканей каротиноидов. Так, например, в культуре ткани Solanum laciniatum обнаружены каротиноиды: b-каротин, криптоксантин, зеаксантин и лютеин, но в количестве в 1000 раз меньше, чем в органах целого растения. Такое низкое содержание каротиноидов характерно и для других культур. Отмечено стимулирующее влияние света на увеличение содержания каротиноидов в культуре ткани.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 1186 | Нарушение авторских прав