Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 Produkcja witaminy C Błasiak Ewa Duda Katarzyna - podejście biotechnologiczne.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 Produkcja witaminy C Błasiak Ewa Duda Katarzyna - podejście biotechnologiczne."— Zapis prezentacji:

1 1 Produkcja witaminy C Błasiak Ewa Duda Katarzyna - podejście biotechnologiczne

2 2 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 r. Albert von Szent Gyorgyi

3 3 Witamina C … Udział w wytwarzaniu kolagenu Udział w wytwarzaniu kolagenu Właściwości antyoksydacyjne, Właściwości antyoksydacyjne, Zapewnia sprawne funkcjonowanie układu krwionośnego, a co za tym idzie – serca, obniża poziom cholesterolu. 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 Wpływa na podnoszenie odporności organizmu (być może właściwości antywirusowe) - pobudza system immunologiczny

4 4 …Witamina C Do produkcji hormonów zwalczających stres. Do produkcji hormonów zwalczających stres. Pomaga we wchłanianiu Fe, Mn, oraz zmniejsza toksyczność Se, Cu, V, Co i Hg. Pomaga we wchłanianiu Fe, Mn, oraz zmniejsza toksyczność Se, Cu, V, Co i Hg. Niezbędna dla cukrzyków (wpływ na poziom glukozy we krwi) Niezbędna dla cukrzyków (wpływ na poziom glukozy we krwi) Kosmetyki Kosmetyki Chroni skórę przed działaniem słońca i przed starzeniem. Chroni skórę przed działaniem słońca i przed starzeniem. …. …. UWAGA! W niektórych przypadkach witamina C ma właściwości prooksydacyjne – duże stężenie metali, odpow. pH.

5 5 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, - utleniany przez oksydazę askorbinową do dehydroksyaskorbinianu (DHA), które reduktaza dehydroksyaskorbinowa redukuje do formy jonowej witaminy, - redukowany przez reduktazę semidehydroaskorbinianowej do formy jonowej witaminy

6 6 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 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 mM w 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 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

7 7 zwierzęta kontra rośliny Biosynteza L-AA

8 8 Gdzie ją znaleźć? W Polsce: 1) Owoce dzikiej róży - jedna z odmian zawiera w 100 g, ok. 2400mg wit. C (minimalna dzienna dawka to ok. 60 mg) 2) Natka pietruszki. 3) Inne produkty bogate w witaminę C to: truskawki, czarne porzeczki, cytryny, pomarańcze, kiwi, grejpfruty, chrzan, papryka, rzeżucha, koperek zielony. Znaczące ilości są w warzywach i owocach. Zboża, mleko i mięso i owocach. Zboża, mleko i mięso zawierają tylko śladowe ilości albo nie zawierają jej wcale.

9 9 Czy nie za mało? 75 mg/dzień dla kobiet 75 mg/dzień dla kobiet 90 mg/ dzień dla mężczyzn 90 mg/ dzień dla mężczyzn 100 mg/ dzień dla polaczy 100 mg/ dzień dla polaczy

10 10 Produkcja ton rocznie = koszt $600 mln (produkcja wzrasta 3-4% rocznie) – 50% farmakologia, 25% - żywność, 15% przemysł kosmetyczny, 10% - przemysł rolniczy; 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 Obecnie standardową jest proces Reichsteina obejmujący 7 etapów Witaminy C nie otrzymujemy z roślin ponieważ: - za droga metoda (HPLC), - za droga metoda (HPLC), - za małe ilości witaminy się otrzymuje, - za małe ilości witaminy się otrzymuje, - Nie ma sensu ponieważ lepiej zjeść warzywko!

11 11 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!

12 12 Biosynteza L-AA w roślinach Główny szlak biosyntezy wymaga L-galaktozy Prekursorem jest L- galaktono-1,4-lakton. Droga przebiega przez GDP-D-mannozę i GDP-L- galaktozę (pathway 1 in figure). Alternatywny szlak biosyntezy zawiera kwas D- galakturonowy jako prekursor L-galaktono-1,4- laktonu. Główne enzymy tego szlaku poznano dopiero w 1998 r.

13 13 GLOaza – L- glukonolaktono oksydaza GLOaza – utlenia L- gulonolakton GLOaza – utlenia L- gulonolakton do kwasu askorbinowego u zwierząt (2000)

14 14 Lactuca sativa Nicotina tabacum Zwiększona ilość produkcji witaminy C w roślinach przyczyniła się do: wzrostu ich odżywczych właściwości oraz do zapobiegania ich brązowieniu.

15 15 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)

16 16 Drożdże & 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).

17 17 Co się stanie gdy.....? Do hodowli S.cerevisiae dodano prekursory witaminy C.

18 18 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 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).

19 19Bakterie Stosowane głównie do otrzymywania intemediantów procesu Reichsteina, co pozwoli skrócić i usprawnić proces Stosowane głównie do otrzymywania intemediantów procesu Reichsteina, co pozwoli skrócić i usprawnić proces 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 Zastosowanie ukladu z NADP / NADPH

20 20 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, Otrzymanie większej ilości L –AA za pomocą manipulacji biosyntezą L- AA, Produkcja witaminy C przez drożdże, Produkcja witaminy C przez drożdże, Produkcja intermediatów (2- KLG) procesu Reichsteina przez bakterie Produkcja intermediatów (2- KLG) procesu Reichsteina przez bakterie

21 21 THE END


Pobierz ppt "1 Produkcja witaminy C Błasiak Ewa Duda Katarzyna - podejście biotechnologiczne."

Podobne prezentacje


Reklamy Google