Eqb353 aula 19

_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ

VitaminasElementos nutritivos essenciais para a vida (VITA), que na sua maioria possuem na sua estrutura compostos nitrogenados (AMINAS)

O corpo humano deve receber as vitaminas através:- alimentação- por administração exógena (injeção ou via oral)- por aproveitamento das vitaminas formadas pela flora intestinal

Compostos orgânicos obtidos em uma dieta normal e capazes de manter a vida e promover o crescimento

As necessidades de vitaminas variam em função de:sexo, idade, peso, altura, necessidades calóricas,

estados de gravidez e lactação, atividade física, etc.


Características • essenciais para o crescimento e o

funcionamento metabólico normal de um organismo;

• ativas em doses mínimas;• não apresentem valor energético

inerente;• não possam ser biossintetizadas

pelos organismos

Principais vitaminas existentes:

Vitamina A (caroteno, retinol)Vitaminas do complexo B:

B1 (tiamina)B2 (riboflavina)B3 (niacina, niacinamida)B4 (adenina)B5 (ácido pantotênico)B6 (piridoxina)B7 (biotina)B9 (ácido fólico)B10, B11 (fatores do crescimento)B12 (cobalamina, cianocobalamina)B13 (ácido orótico) B15 (ácido pangâmico)

Vitamina C (ácido ascórbico)Vitamina D (calciferol, ergosterol)Vitamina E (tocoferol)Vitamina K


A maioria das vitaminas hidrossolúveissão constituintes necessários de coenzimas que apresentam papel importante em diversos caminhos

metabólicos

Grupos das Vitaminas:

Lipossolúveis - solúveis em lipídeos: absorvidas juntamente com as gordurasda alimentação

Hidrossolúveis - solúveis em água: excretadas pela urina em pequenasquantidades, não sendo armazenadas no organismo em quantidadesapreciáveis






Produção

A maioria das vitaminas são produzidas por síntese químicaVitamina B12 - exclusivamente produzida por fermentaçãoVitamina C - por semi-síntese

Vitamina C

Vitamina B12


Vitamina C (L - Ácido ascórbico)

Produção Mundial estimada = 110.000 ton/anoMercado ≅ US$ 60 milhõesMaiores produtores: BASF/TAKEDA, DSM, MERCK,

China Pharmaceutical Group Ltd.

Vitamin C is widely available in the form of tablets and powders. The Redoxon brand, launched in 1934 by Hoffmann-La Roche, was the first mass-produced synthetic vitamin C.

sólido branco cristalinoponto de fusão: 190 - 192 °C inodorosabor ácidosolúvel em água, álcoois e acetonainsolúvel nos demais solventes orgânicossensível à luzresistente ao calorcaracterísticas anti-oxidantes

Ácido ascórbico (forma reduzida vitamina C)

Ácido dehidroascórbico(forma oxidada vitamina C)


Produção de Vitamina CMeio de Produção: 20% sorbitol

3 – 5% milhocina0,1% octadecanol

(antiespumante)ácidos pantotênico,

p-amino-benzóico, nicotênico (traços)

Inóculo: 3 a 4% volume total

Agente: Gluconobacter (Acetobacter) suboxidans

Condições: Fermentação submersa30 – 40% VVMagitação mecânicaT = 30 – 35oCpH = 5,5 – 6,0rendimento = 98%

Di-acetone-ketogulonicacid Ketogulonic

acid


Vitamina B12(Cianocobalamina)

sólido cristalino cor vermelho escuroinodoroinsípidohigroscópicomuito solúvel em água e etanolinsolúvel em solventes orgânicosdecompõe-se em meio alcalino e em soluções com valores de pH < 4,5

síntese química é praticamente impossível

grande número de reações requeridas (70 reações)

Produção Mundial estimada = 3 t / anoMercado ≅ US$ 71 milhões


Produção de Vitamina B12

Agentes:

• Streptomyces – S. griseus, S. olivaceus (NRRL B-1125) • Bacillus – B. megatherium (NRRL B938; NRRL B1372; NRRL B938R)

• Propionobacterium – P. freundereichii ATCC 6207, P. shermanii ATCC 13673produzem vitamina B12 intracelularmenteexcretam os ácidos propiônico e acético (inibem o crescimento celular)

• Pseudomonas – P. denitrificansprodução de vitamina durante toda a fermentaçãoadição de sal de cobalto e DBI (5,6-dimetilbenzimidazol): essenciais para a biossínteseaerobiose intensaprodução totalmente dependente de betaína (H3C)3N(+)-CH2-CO2

(-): ativação da biossíntese ou aumento na permeabilidade da membrana


Produção de Vitamina B12:Biossíntese de Cobalaminas


Produção de Vitamina B12Meios:

Crescimento ProduçãoGlicose 0,5% 1,0%Milhocina 0,5% 4,0%Óleo de soja 0,1% 0,1%CoCl2.6H20 2 ppm 9 ppmCaCO3 --- 0,5%pH 7,0 7,0

100mL meio 4 L meio Propagador -170 L meio shaker 30oC / 48 h aeração 30oC / 48 h aeração / agitação inóculo (≅ 5%) 25 - 28oC agitação (72 rpm) aeração anti-espumante (0.5 VVM) 70-90 h

Precursores:

• colina ou dimetilbenzeno –doadores de radical metil

• cianetos – sob a forma de ferrocianeto



Melhor rendimento obtido em 80oF ( ≅ 26,6oC)



A maior parte da vitamina B12 fica retida no micélio

Manter o pH = 7.0-7.5 (adição de H2SO4)


Adição de KCN

em presença de NaNO2 (conversão de cobalamina em cianocobalamina mais estável)

Adsorção em amberlite, alumina, sílica-gel

Eluição com álcool-água ou fenol-água

Evaporação

Cristalização

Caldo fermentado

Acidificação com H2SO4

Adição de Na2SO3 (para proteger a vitamina)

Aquecimento 80-120oC / 10-30 min (para lise das células)

Centrifugação micélio e sólidos Residuais

Recuperação e Purificação


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