В основе строения флавинов, к которым относится рибофлавин лежит гетероциклическая изоаллоксазиновая система, представленная тремя конденсированными циклами: ароматическим (А), пиразиновым (В) и пиримидиновым (С). К азоту пиразинового кольца присоединен спирт рибит.
Рибофлавин функционирует в коэнзимных формах, представляющих собой его фосфорные эфиры: флавиномононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД). В последние десятилетия открыты новые биокаталитические факторы изоаллоксазиновой структуры, функциональные группы которых представлены модифицированными молекулами РФ, ФМН, ФАД.
Продуценты рибофлавина
Продуцентами рибофлавина в природе являются высшие растения, дрожжи, мицелиальные грибы и бактерии. Большинство микроорганизмов образует свободный рибофлавин и две его коферментные формы – ФМН и ФАД. Из многих бактерий и плесневых грибов выделены аналоги РФ и их коферментные формы. Изучение особенностей биосинтеза РФ различными группами микроорганизмов показало, что он, как правило, образуется в больших количествах, чем нужно для удовлетворения потребности клетки в этом витамине. Среди прокариот флавиногенной группой считают микобактерии и ацетонобутиловые бактерии. Из актиномицетов значительные количества РФ синтезируют Nocardiae ritropolis. Среди плесневых грибов наиболее активные продуценты рибофлавина – грибы рода Aspergillus (Asp. niger).Активные продуценты рибофлавина Eremothecium ashbyii, Ashbyii gossypii [1, 4, 5].
Биосинтез рибофлавина
Путь синтеза рибофлавина установлен в результате исследований, выполненных с грибом Eremothecium ashbyii, на мутантах Saccharomyces cerevisiae, Pichiaguillier mondii и мутантах бактерий Вас. subtilis. Расшифровке пути способствовали исследования с мечеными соединениями и осуществление ранних реакций биосинтеза invitro. Предшественником РФ служит гуанозинтрифосфат (ГТФ). Пуриновое кольцо ГТФ локализуется в гетероциклическом ядре РФ, а рибозное ядро включается в рибитильную цепь РФ.
Получение и применение рибофлавина
Кормовой концентрат РФ получают с помощью гриба Eremothecium ashbyii. Недостаток культуры Е. Ashbyii – ее нестабильность [1].
При хранении на твердых средах при комнатной, низкой температуре и даже в процессе лиофилизации гриб легко теряет способность к сверх синтезу РФ. Для сохранения штамма Е. ashbyii в активном состоянии в течение длительного времени (8-10 месяцев) рекомендуется производить систематический рассев на твердые питательные среды и отбирать наиболее интенсивно окрашенные в оранжевый цвет колонии. Яркая окраска колоний коррелирует с высокой рибофлавин-синтетической способностью. Среда для пробирок содержит соевую муку, свекловичный сахар, агар, рН 6,8 (1-й вариант) или дрожжевой экстракт, пептон, глюкозу, агар, рН 6,8 (2-й вариант). Время выращивания 5-7 сут. Среда для колб и бутылей содержит: соевую муку, свекловичный сахар (1-й вариант) или пептон, свекловичный сахар, кукурузный экстракт, KH2P04, MgS04, подсолнечное масло (2-й вариант). Время выращивания 48 ч. Среда в инокуляторе содержит кукурузный экстракт, свекловичный сахар, КН2Р04, технический жир.
Технологическая схема получения кормового препарата рибофлавина представлена на рисунке. В инокуляторе 8 культуру выращивают в течение 21-26 ч, затем переводят ее в ферментер 7 с питательной средой, содержащей: кукурузную муку, соевую муку, кукурузный экстракт, свекловичный сахар, КН2РО4, СаСО3, NaСI и технический жир. Среду стерилизуют в смесителе 6 при 120-122°С в течение часа. Культивирование в ферментере ведут до начала лизиса клеток и появления спор (определяют микроскопически). Температура культивирования 28-30°С, давление воздуха в ферментере (1-2)*104 Па, расход воздуха 1,5-2,0 л в минуту на 1 л культуральной жидкости. Выход РФ около 1200 мкг/мл. Для получения кормового препарата РФ культуральную жидкостькость упаривают под вакуумом 10 до содержания 30-40%. Сироп высушивают в распылительной сушилке 11, сухую пленку дробят в дробилке 12 до состояния порошка, который расфасовывают [1].
В медицине применяют витамин В2 в виде витаминных препаратов при недостаточном содержании его в рационе, а также путем инъекций ФМН и ФАД при патологических явлениях, связанных с нарушением обмена флавиновых нуклеотидов. ФМН и ФАД (флавинат) применяют при лечении дистрофии сетчатки глаза, а также при заболеваниях печени и поджелудочной железы.
Витамином B2 витаминизируют некоторые сорта белого хлеба. Его используют также для окраски в оранжево-желтый цвет пищевых продуктов. Очень важна хорошая обеспеченность флавинами кормов животных и птиц. Комбикорма должны содержать 5-6 г РФ на тонну. Добавки витамина В2в корма обеспечивают нормальный рост животных, высокую яйценоскость кур и выживаемость цыплят.
Список литературы
- Промышленная микробиология: Учеб. пособие для вузов П 81 по спец. “Микробиология” и “Биология” / З.А.Аркадьева, А.М. Безбородов, И.Н.Блохина и ДР.; Под ред.. Н.С. Егорова. – М.:Высш. шк., 1989. – 688 с.: ил.
- Н.А. Шмалько, И.И. Уварова, Ю.Ф. Осляков. Амарантовая мука – антиоксидантная добавка для макаронных изделий, обогащенных β–каротином // Пищевая технология. – 2004г. – №5–6. – стр. 39–41.
- К.К. Полянский, Л.В. Голубева, О.И. Дол матова, Д.В. Дорохина. Изучение реологических свойств видов молочных консервов с β–каротином // Пищевая технология. – 2001г. – №1. – стр. 28–29.
- Никтин Г.А. Биохимические основы микробиологических производств: : Учеб. пособие. – Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981. – 312 с.
- Елинов Н.П. Основы биотехнологии. Издательская фирма “Наука” СПБ 1995г. 600 стр. 166 ил.
- Голубев В.Н., Жиганов И.Н. Пищевая биотехнология. – М.: ДеЛи принт, 2001. – 123 с.
Автор статьи и фото в статье: Ляпустина Е.В.