Микробиологический синтез каротиноидов.

Наиболее перспективными продуцентами для биосинтеза каротиноидов являются бактерии, дрожжи (чаще всего на практике применяют дрожжи рода Candida, которые хотя и синтезируют небольшое количество каротиноидов, но отличаются высокой скоростью роста и способностью хорошо утилизировать разнообразные источники сырья) и мицелиальные грибы. Более часто на практике применяют зигомицеты Blakeslea trispora и Choanephora conjuncta. Спаривающиеся (+) и (-) особи этих видов при совместном культивировании могут образовывать 3 – 4 г каротина на 1 л среды.

Питательные среды для развития микроорганизмов-продуцентов достаточно сложны по составу, они включают в себя источники углерода, азота, витаминов, микроэлементов, специальных стимуляторов (гидрол, кукурузно-соевая мука, растительные масла, керосин, b-ионон или изопреновые димеры и т.п.).

Вследствие того, что в клетках микроорганизмов образуются активные комплексы гидролитических ферментов, они способны утилизировать в качестве источников углерода различные субстраты – гидролизаты растительных отходов, мелассу, низкомолекулярные спирты и т.п. В качестве источника азота в питательную среду добавляют дрожжевой или кукурузный экстракт, соли аммония; при этом соотношение углерода к азоту должно составлять 320-400. Также кроме источников углерода и азота в питательную среду добавляют фосфор, калий, магний, цинк, железо, марганец, витамины группы В, токоферол.

Стимуляторы каротинообразования целесообразно вносить в культуральные среды в конце тропофазы, то есть когда продуцент переходит в продуктивную фазу (идиофазу).

Вначале штаммы микроорганизмов-продуцентов выращивают раздельно, а затем – совместно при 26 °С (т.к. при более высокой температуре уменьшается выход целевого продукта процесса и ухудшается его качество) и усиленной аэрации (т.к. для окисления углеродных субстратов необходим кислород) с последующим переносом в основной ферментер. Условия культивирования сохраняют прежними.

В процессе выращивания вначале наблюдается интенсивный рост микроорганизмов и незначительный синтез каротиноидов. Усиленный синтез каротиноидов отмечается в начале стационарной фазы развития микроорганизмов. Длительность ферментации – 6 – 7 дней.

По окончании стадии ферментации, каротиноиды извлекают ацетоном (или каким-либо другим полярным растворителем), переводят в неполярный растворитель. В случаях извлечения белково-каротиноидных комплексов, то применяют поверхностно-активные вещества в концентрации 1 – 2 %. В целях очистки и более тонкого разделения гомологов можно прибегнуть к методам хроматографии или к смене растворителей.

Витамин А₁ из b-каротина сравнительно легко можно получить путем гидролиза последнего.

В случае изготовления каротинсодержащей биомассы для скармливания животным и птицам возможно ее сочетанное применение с витамином А или без него.

В медицинских целях витамин А изготавливают в капсулах для приема через рот.