Produkcja witaminy c
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 21

Produkcja witaminy C PowerPoint PPT Presentation


  • 116 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Produkcja witaminy C. - podejście biotechnologiczne. Błasiak Ewa Duda Katarzyna. Witamina C = L-askorbinowy. tzn.: "bez szkorbutu" ( " a " = brak, " scorbutus " = szkorbut)

Download Presentation

Produkcja witaminy C

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Produkcja witaminy c

Produkcja witaminyC

- podejście biotechnologiczne

Błasiak Ewa

Duda Katarzyna


Witamina c l askorbinowy

Witamina C = L-askorbinowy

tzn.: "bez szkorbutu"

( "a" = brak, "scorbutus" = szkorbut)

Dawniej szkorbut był chorobą popularną wśród marynarzy, którym podczas długich rejsów brakowało świeżych warzyw i owoców, czyli źródła witaminy C. To właśnie dzięki tej chorobie uświadomiono sobie ogromne znaczenie witamin dla zdrowia, i życia człowieka.

1932 r. Albert von Szent Gyorgyi


Witamina c

Witamina C …

  • Udział w wytwarzaniu kolagenu

  • Właściwości antyoksydacyjne,

  • Zapewnia sprawne funkcjonowanie układu krwionośnego, a co za tym idzie – serca, obniża poziom cholesterolu.

  • Wpływa na podnoszenie odporności organizmu (być może właściwości antywirusowe) - pobudza system immunologiczny


Witamina c1

…Witamina C

  • Do produkcji hormonów zwalczających stres.

  • Pomaga we wchłanianiu Fe, Mn, oraz zmniejsza toksyczność Se, Cu, V, Co i Hg.

  • Niezbędna dla cukrzyków (wpływ na poziom glukozy we krwi)

  • Kosmetyki

  • Chroni skórę przed działaniem słońca i przed starzeniem.

  • ….

    UWAGA! W niektórych przypadkach witamina C ma właściwości prooksydacyjne – duże stężenie metali, odpow. pH.


Witamina c jako antyoksydant

Witamina C – jako antyoksydant

Właściwości antyoksydacyjne posiada forma jonowa witaminy C - przejmuje ona elektron z wolnego rodnika – tworzy się wolny rodnik askorbowy, który jest następnie :

- utleniany przez oksydazę askorbinową do dehydroksyaskorbinianu (DHA), które reduktaza dehydroksyaskorbinowa redukuje do formy jonowej witaminy,

- redukowany przez reduktazę semidehydroaskorbinianowej do formy jonowej witaminy


Synteza witaminy c

Synteza witaminy C

  • ROŚLINY – każda komórka roślina ma zdolność do jej syntezy, aczkolwiek większe jej ilości są znajdowane w tkankach merystematycznych, znajduje się w obrębie całej komórki – najwięcej jest jej w chloroplastach

    C wit C =1-5 mMw liściach , 25mM w chloroplastach

  • ZWIERZĘTA – zachodzi w wątrobie i/lub w nerkach, nie wszystkie potrafią ją syntetyzować, nie robią tego: naczelne - w tym człowiek, świnka gwinea, niektóre ryby i ptaki – u nich gen kodujący L –glukonolaktono oksydazę jest zmutowany – nie prowadzi do syntezy prawidłowego enzymu


Biosynteza l aa

Biosynteza L-AA

zwierzęta kontra rośliny


Gdzie j znale

Gdzie ją znaleźć?

Znaczące ilości są w warzywach

i owocach. Zboża, mleko i mięso

zawierają tylko śladowe

ilości albo nie zawierają jej wcale.

W Polsce:

  • Owoce dzikiej róży - jedna z odmian zawiera w 100 g, ok. 2400mg wit. C (minimalna dzienna dawka to ok. 60 mg)

  • Natka pietruszki.

  • Inne produkty bogate w witaminę C to: truskawki, czarne porzeczki, cytryny, pomarańcze, kiwi, grejpfruty, chrzan, papryka, rzeżucha, koperek zielony.


Czy nie za ma o

Czy nie za mało?

  • 75 mg/dzieńdla kobiet

  • 90 mg/ dzieńdla mężczyzn

  • 100 mg/ dzieńdla polaczy


Produkcja

Produkcja

  • 80 000 ton rocznie = koszt $600 mln (produkcja wzrasta 3-4% rocznie) – 50% farmakologia, 25% - żywność, 15% przemysł kosmetyczny, 10% - przemysł rolniczy;

  • Obecnie standardową jest proces Reichsteina obejmujący 7 etapów

    Witaminy C nie otrzymujemy z roślin ponieważ:

    - za droga metoda (HPLC),

    - za małe ilości witaminy się otrzymuje,

    - Nie ma sensu ponieważ lepiej zjeść warzywko!


Proces reichsteina

Proces Reichsteina

  • Wynalezienie procesu ok. 60 lat temu

  • Wydajność 50% (od D- glukozy do kwasu L- askorbinowego),

  • Proces wieloetapowy wymagający różnych odczynników organicznych i nieorganicznych oraz różnych temperatur dla poszczególnych reakcji,

    WNIOSEK: Proces trudny do przeprowadzenia i kosztowny!


Biosynteza l aa w ro linach

Biosynteza L-AA w roślinach

  • Główny szlak biosyntezy wymaga L-galaktozy

  • Prekursorem jest L-galaktono-1,4-lakton.

  • Droga przebiega przez GDP-D-mannozęiGDP-L-galaktozę(pathway 1 in figure).

  • Alternatywny szlak biosyntezy zawierakwas D-galakturonowy jako prekursorL-galaktono-1,4-laktonu.

    Główne enzymy tego szlaku poznano dopiero w 1998 r.


Gloaza l glukonolaktono oksydaza

GLOaza – L- glukonolaktono oksydaza

  • GLOaza – utlenia L- gulonolakton

    do kwasu askorbinowego u zwierząt (2000)


Produkcja witaminy c

Lactuca sativa

Nicotina tabacum

Zwiększona ilość produkcji witaminy C w roślinach przyczyniła się do: wzrostu ich odżywczych właściwości oraz do zapobiegania ich brązowieniu.


Chlorella pyrenoidosa

Chlorella pyrenoidosa

  • Chlorella pyrenoidosa próbowano wykorzystać jako źródło witaminy C ponieważ:

  • łatwo dostępna,

  • prosta do hodowli,

  • zawiera stosunkowo dużo witaminy C (tzn. więcej aniżeli owoce czy warzywa).

    Produkcję przeprowadzano w bioreaktorze uzyskując początkowo 40mg/l L-AA, po przypadkowej mutagenezie i optymalizacji warunków udało się otrzymywać 2g/l (na początkowo dodanej 80g/l glukozy => wydajność procesu 2,5%)

(1996 patent na otrzymywanie wit. C z zielenicy)


Dro d e d eaa

Drożdże & D-EAA 

D-Ara DH, D-arabinose dehydrogenase

D-AL Ox, D-arabinono-1,4-lactone oxidase;

L-Gal DH, L-galactose dehydrogenase;

GDPME, GDP-D-mannose-3,5-epimerase;

GDPM PPase, GDP-D-mannose pyrophosphorylase

L-GL DH, L-galactono-1,4-lactone dehydrogenase

HK, hexokinase

PGI, phosphoglucose isomerase

PMI, phosphomannose isomerase

PMM, phosphomannose mutase

D-EAA (Kwas D-erytroaskorbinowy) ma podobnie do L-AA właściwości antyoksydacyjne, ale nie pełni pozostałych funkcji, które normalnie spełnia witamina C w organiźmie (jka np. stymulacja syntezy kolagenu).


Co si stanie gdy

Co się stanie gdy.....?

Do hodowli S.cerevisiae dodano prekursory witaminy C.


Wnioski

Wnioski

  • D –arabinozo dehhydrogenaza i D –arabinozo oksydaza nie są bardzo specyficzne, ich substratem mogą być zarówno prekursor L-AA i D-EAA (identyczna wydajność procesu) – współzawodnictwo pomiędzy nimi o miejsce aktywne enzymu

    Doświadczenie wskazuje na nową, alternatywną metodę produkcji witaminy C. Na tym etapie nie jest ona opłacalna bo L- galaktoza jest bardzo rzadkim i drogim cukrem.

    Obecnie pracuje się nad utworzeniem nowego szczepu drożdży, które posiadałyby enzymy mogące przekształcać D- glukozę w L-galaktozę (projekt wspierany przez firmę Roche).


Bakterie

Bakterie

  • Stosowane głównie do otrzymywania intemediantów procesu Reichsteina, co pozwoli skrócić i usprawnić proces

Zastosowanie ukladu z NADP / NADPH

Otrzymywanie 2 – keto L- glukonu poprzez:

- Oksydacja l-glukozy do 2-KLG przez Pantoea citrea (120g/l w czasie 120h),

- Oksydację D-sorbitolu / D-sorbozy di 2-KLG przez Gluconobacter oxydans


Podsumowanie

Podsumowanie 

Obecnie są trzy kierunki w biotechnologii, które mają na ulepszenie produkcji witaminy C:

  • Otrzymanie większej ilości L –AA za pomocą manipulacji biosyntezą L- AA,

  • Produkcja witaminy C przez drożdże,

  • Produkcja intermediatów (2- KLG) procesu Reichsteina przez bakterie


The end

THE END

THE END


  • Login