Производство бета-каротина

Для определения потребности исследуемого штамма в том или ином витамине его выращивают на стандартной среде, содержащей определенный витамин, и сравнивают с ростом на этой же среде, не содержащей витаминов. В случае, если добавление витамина приводит к существенному увеличению роста, делают вывод о ауксотрофности штамма по этому витамину. Тесты на способность к росту на безвитаминной среде и определение потребности в конкретных витаминах входят в стандартное описание вида дрожжей.

Зависимость скорости роста ауксотрофных штаммов дрожжей от содержания определенных витаминов была использована для разработки методов определения концентрации витаминов в различных средах по измерению прироста дрожжевой биомассы.

Стандартные среды для физиологических тестов

Разделение дрожжей на виды базируется на многих характеристиках, среди которых важное место занимают как морфологические, так и физиологические признаки - способность к росту на различных органических соединениях в качестве единственного источника углерода и энергии, способность к усвоению различных источниках азота, потребность в различных витаминах и т.п. Все эти характеристики сильно зависят от состава среды и условий культивирования, поэтому в систематике дрожжей разработаны и применяются среды стандартного состава. Полный набор таких сред выпускается в готовом виде фирмой Difco (Difco Laboratories, в 1997 г. вошедшая в состав BD Diagnostic Systems). Среди этих сред наиболее популярны: морфологический агар - для описания макро- и микроморфологических характеристик дрожжевой культуры, азотная основа - для определения способностей к росту на различных источниках углерода, углеродная основа - для определения способности к усвоению различных источников азота, базвитаминная среда - для определения потребностей в витаминах.

Состав этих сред приведен в таблице:

ПРОИЗВОДСТВО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО в-КАРОТИНА ИЗ

МОРКОВИ

Исходным сырьем для получения кристаллического в-каротина являет-ся морковь, содержащая среди каротиноидов 85--90% в-каротина. Наобо-рот, в тыкве содержание в-каротина составляет лишь 60--70%. Про-изводство кристаллического каротина включает следующие стадии: 1) экс-тракция каротина из сухого коагулята белков органическим растворителем; 2) омыление концентрата; 3) экстракция каротина из омыленной массы и 4) кристаллизация каротина.

Экстракция каротина. Большинство исследователей схо-дятся на применении в качестве органического растворителя для экстрак-ции р-каротина хлорированных углеводородов (в основном дихлорэтан). Существует мнение о целесообразности предварительной экстракции белкового коагулята спиртом для удаления стеринов, фосфатидов, свободных жирных кислот и других веществ. Однако дополнитель-ная экстракция спиртом сильно осложнит технологию производства, поэто-му необходимость этого процесса нуждается в технико-экономическом обос-новании. Экстракцию осуществляют дихлорэтаном в экстракторах непре-рывного действия (при крупном производстве) или в аппаратах типа Сокслета при небольших масштабах производства. Дихлорэтана в реактор загружают 400% к массе сухого коагулята. Экстракцию ведут в течение 1--1,5 ч. Содержание каротина в шроте не должно превышать 5% к введенному каротину с белковым коагулятом. Затем в испарителе 2 в присутствии СО2 отгоняют дихлорэтан (температура не должна быть выше 50° С).

Омыление концентрата. Омыление производят 10%-ным раствором ед-кого кали, которого добавляют около 10% к массе концентрата. Процесс проводят в реакторе 3 с обратным холодильником в течение 20 мин при 50° С. При омылении образуется осадок, содержащий до 80% каротина и жидкое мыло. Осадок отфильтровывают на нутч-фильтре 4 и промывают спиртом от мыла и красящих веществ.

Б. Савинов и А. Свищук указывают на образование нерасслаивающихся эмульсий при омылении липоидных экстрактов в хлорированных углеводородах. Это явление ими было успешно устранено совмещением стадии омыления со стадией экстракции.

Экстракция каротина из омыленной массы. Каротин экстрагируют ди-хлорэтаном в количестве, необходимом для растворения каротина при комнатной температуре, исходя из того, что в 100 мл дихлорэтана (ДХЭ) растворяется при температуре 25° С 1,16 г каротина.

Экстракцию ведут при комнатной температуре в реакционном аппарате 5, снабженном обратным холодильником и мешалкой. Затем массу фильт-руют на нутч-фильтре 6, промывают осадок чистым ДХЭ. Экстракт с про-мывным ДХЭ сгущают в вакуум-перегонном аппарате 7 до получения пере-сыщенного раствора.

Первая кристаллизация. Пересыщенный раствор спускают в кристалли-затор 8, где в течение 8 ч идет процесс кристаллизации вначале при комнатной температуре, а затем через 4 ч при охлаждении, к концу процесса тем-пературу доводят до 5° С.

Для увеличения выхода каротина на первой кристаллизации в пересыщенный раствор вводят этиловый спирт в отношении 1:2. Затем отфуговывают в центрифуге 9 выделившиеся кристаллы, промы-вают их спиртом и высушивают в вакуум-сушилке 10. Маточный раствор I поступает в сборник 11.

Вторая кристаллизация. Маточный раствор 1 перерабатывают совместно с промывными и мыльной массой. Для этого мыльную массу экстрагируют два раза ДХЭ в нутч-фильтре 4, а экстракт промывают водой в смесителе 12. Экстракт и маточник I направляют в сборник 13, откуда они поступают в вакуум-аппарат 14 для упаривания в концентрат П. Последний поступает в кристаллизатор 15, где кристаллизуется 24 ч. Фуговку производят при температуре 5° С в центрифуге 16. Кристаллы каротина II промывают спир-том и направляют на переработку совместно с экстрактом омыленной мас-сы (до первой кристаллизации). Маточный раствор II поступает в сборник 17.

Третья кристаллизация. Маточный раствор II совместно с промывными второй кристаллизации упаривают в вакуум-аппарате 18, кристаллизуют 72 ч в кристаллизаторе 19, фугуют в центрифуге 20. Кристаллы промыва-ют спиртом. Получают кристаллы каротина III, направляемые на переработ-ку в маточный раствор I и в виде отхода маточный раствор II -- в сборник

Нормы качества готовой продукции. Кристаллический каротин должен быть однородным, мелкокристаллическим сухим порошком без слежав19, фугуют в центрифуге 20. Кристаллы промыва-ют спиртом. Получают кристаллы каротина III, направляемые на переработ-ку в маточный раствор I и в виде отхода маточный раствор II -- в сборник

Нормы качества готовой продукции. Кристаллический каротин должен быть однородным, мелкокристаллическим сухим порошком без слежав шихся комков лилово-красноватого цвета с металлическим блеском. Точ-ка плавления каротина должна быть не ниже 160° С. Содержание в-каротина в кристаллах не менее 90%.

Вопросы усовершенствования технологии производства каротина из мор-кови. Интересные исследования в этой области были проведены Б. Савино-вым и его учениками. Исходя из факта локализации каро-тина на хромопластах, им было предложено заменить процесс прессования мезги моркови процессом вымывания пластид из клеток интенсивным пере-мешиванием мезги с водой в суспензионном экстракторе. Им же был разработан метод получения масляных концентратов каротина из влажного белкового коагулята путем применения центробежного смесителя. Разработан метод получения каротина из моркови и тыквы методом термиче-ской коагуляции белков в клетке, изучены вопросы экстракции каротина в многочленной батарее. К сожалению, эти методы не нашли широкого применения в связи с развитием химического синтеза витаминов.

ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ в-КАРОТИНА

Метилгептенон (6-метилгептен-5-он-2). Получают его конденсацией диметилвинилкарбинола и ацетоуксусного эфира при температуре 160--165° С по следующей химической схеме:

В реактор 29 из нержавеющей стали, снабженный колонкой с дефлегма-тором и конденсатором, из мерника загружают вазелиновое масло (высококипящий разбавитель) и при температуре 210° С (в масле) загружают диметилвинилкарбинол и ацетоуксусный эфир так, чтобы температура ре-акционной массы была не ниже 160--165° С. Затем нагревание продолжают при температуре 160--180° С 3 ч до прекращения выделения газа (СО2). В сборник после конденсатора собирают отгон (спирт с примесью ацетона). Кубовый остаток разгоняют при остаточном давлении 5--6 мм рт. ст. в вакуум-перегонном аппарате 30. Готовый продукт поступает в приемник. Выход 60%.

Метилгептенон -- бесцветная жидкость, температура кипения 52--53°С при остаточном давлении 5 мм рт. ст. C8H14О, молекулярная масса 126,19; п2о = 1,4404; d20=0,8616, хорошо перегоняется с водяным паром; Хтах = 243 нм (в спирте), lgs =2,54.

Страницы: 1, 2, 3