Біосинтез ціанкобаламіну штамом бактерії Pseudomonas denitrificans

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧВИХ ТЕХНОЛОГІЇ

 

 

Кафедра біотехнології  і мікробіології

 

 

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Основи наукових досліджень»

 

на тему: «Біосинтез ціанкобаламіну штамом бактерії

Pseudomonas denitrificans »

 

 

 

Виконала студентка  групи БТЕК-3-1       Максименко О.В.

Керівник, доцент       Пенчук Ю.М.

 

 

 

Київ 2012

НАЦІОНАЛЬНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

Факультет Біотехнології і екологічної експертизи

Кафедра Біотехнології і мікробіології

Дисципліна Основи наукових досліджень

Курс ІІІ         Група 1                      Семестр 6

 

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект (роботу) студентові

Максименко  Олени Василівни

(прізвище, ім’я, по батькові)

Тема  проекту

Біосинтез ціанкобаламіну штамом бактерії Pseudomonas denitrificans

 

   2. Термін здачі  студентом закінченого проекту  (роботи) “ 28 ” квітня                2012   р.

(дата попереднього  захисту)

3. Вихідні дані до  проекту (роботи)
3.1. НТД на  готову продукцію. Представити структурну формулу діючої речовини; механізм дії на організм; описати зовнішній вигляд і фізико-хімічні властивості; основне призначення цільового продукту; методики контролю; визначити маркування та умови зберігання
3.2. Навести  характеристику сировини, що використовується у виробництві
3.3 БА, що обраний продуцентом препарату, бактерії Pseudomonas denitrificans. Охарактеризувати морфологічні, культуральні, фізіолого-біохімічні властивості продуцента.
3.4 Навести технологічні параметри  процесу біосинтезу ціанкобаламіну (фізико-хімічні параметри процесу) і схему його біосинтезу.
3.5 Основні  стадії технологічного процесу  – предферментаційні процеси  (підготовка стерильного повітря, підготовка і стерилізація поживного середовища). Підготовка посівного матеріалу. Виробничий біосинтез.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної  записки (перелік питань, що їх  належить розробити) Вступ. Аналітичний огляд літератури. Характеристика кінцевої продукції виробництва. Обґрунтування вибору технологічної схеми. Характеристика біологічного агенту. Технологічна схема виробництва (ділянка біосинтезу). Характеристика сировини, матеріалів та напівпродуктів. Опис технологічного процесу. Контроль виробництва
4.2 Провести розрахунок складу поживного середовища для виробничого біосинтезу, використовуючи, як основне джерело вуглецю та азоту мелясу, дріжджовий екстракт.
4.3 Передбачити  приготування та стерилізацію  поживних середовищ безпосередньо  у посівних апаратах та ферментерах..

   5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)

Технологічна схема. 1 лист формату А2, схеми біотрансформації 1 лист формату А3

 

6. Дата видачі завдання  “_______” ______________ 20___ р.

 

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

 

Пор. №	Назва етанів виконання  проекту (роботи)	Термін  виконання етапів проекту (роботи)	Примітки
1	Аналітичний огляд літератури	29.02 – 7.03
2	НТД на готову продукцію	8.03 – 14.03
3	Опис біологічного агента	14.03 – 21.03
4	Обґрунтування вибору ТС	23.03 – 28.03
5	Технологічна  схема виробництва	29.03 – 3.04
6	Опис технологічної схеми виробництва	4.04 – 9.04
7	Контроль виробництва	10.04 – 13.04
8	Розрахунки	14.04 – 16.04
9	Оформлення роботи	17.04 – 19.04
10	Захист роботи

 

Студент      ____________________

                                                                                                (підпис)

Керівник проекту (роботи)   ____________________

(підпис)

“_______” ______________ 20___ р.

 

 

ЗМІСТ

Стор.

РЕФЕРАТ………………………………………………………………….....……6

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ  ПОЗНАЧЕНЬ……………………………………....……7

ВСТУП……………………………………………………………………...….…..8

АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

РОЗДІЛ 1. Значення вітамінів у життєдіяльності  людини……….……....…...12

1.1. Вплив вітаміну на біохімічні процеси в організмі…………...….…14

1.2. Галузі застосування та потреби на ринку……………….……...…..16

РОЗДІЛ 2. Порівняльна  характеристика методів одержання і промислових способів виробництва вітамінів……………………………………………..….19

2.1. Джерела одержання ціанкобаламіну………………………..…….….19

2.1.1. Мікробний синтез …………………………………………...19

2.1.2. Хімічний синтез…………………………………..………….21

2.1.3. Природні  джерела……………………………………..……21

2.3. Вплив основних  факторів і параметрів на процес біосинтезу ціанкобаламіну……………………………………………………………….…..21

ТЕХНОЛОГІЧНА  ЧАСТИНА РОБОТИ

РОЗДІЛ 3. Характеристика кінцевого продукту – вітаміну ціанкобаламіну...23

РОЗДІЛ 4. Обґрунтування вибору технологічної схеми……………………...31

4.1. Вибір технології………………………………………………….…...31

4.2. Аналітичний огляд способів і методів реалізації мети виробництва………………………………………………………………….…..31

4.3. Обгрунтування   вибору біологічного агента……………………….33

4.4. Обгрунтування  вибору складу поживного середовища…………...34

4.4.1.    Розрахунок  складу поживного середовища……………36

4.5.Обгрунтування способу проведення біосинтезу……………….…...40

4.6. Обгрунтування  вибору ферментаційного обладнання……….……40

РОЗДІЛ 5. Характеристика біологічного агенту………………………….…...43

5.1. Морфолого-культуральні ознаки……………………………………43

5.2. Фізіолого-біохімічі ознаки…………………………………………..44

5.3. Таксономічний статус………………………………………….…….45

5.4. Схема біотрансформації  ростового субстрату в ціанкобаламін…....

РОЗДІЛ 6. Опис технологічного процесу біосинтезу ціанкобаламіну………47

6.1. Характеристика  сировини, матеріалів, напівпродуктів…….……...47

6.2. Технологічна  схема виробництва…………………………………...…

6.3. Опис технологічного  процесу……………………………………….48

6.4. Контроль виробництва……………………….…………………..…..56

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ……………………………………………………..….61

 

 

 

РЕФЕРАТ

Робота присвячена виробництву вітаміну ціанкобаламіну (вітамін В₁₂ ) на основі денітрифікуючих бактерій Pseudomonas denitrificans M-2436, який є необхідним для нормального функціонування організму. Курсова робота складається зі вступу,аналітичного огляду літератури, технологічної частини та використаної літератури з найменувань.

Загальний обсяг  роботи:

- 62 сторінки;

- 4 рисунки;

- 3 таблиці;

- 1 креслення;

- 18 літературних джерел.

У курсовій роботі дано обґрунтування та викладено технологічний процес ділянки біосинтезу виробництва препарату, який включає блок допоміжних робіт та стадії вирощування культури.

Складено аналітичний  огляд літератури щодо властивостей, сучасних лікарських форм та галузей  застосування вітаміну В₁₂ на основі бактерій Pseudomonas denitrificans.

Ключові слова: мікроорганізм, вітамін В₁₂ (ціанкобаламін),  Pseudomonas denitrificans, біосинтез, субстрат, штам, гліколіз.

 

 

 

 

 

Перелік умовних позначень 

 

НАД             нікотинамідаденіндинуклеотид

НАДН         нікотинамідаденіндинуклеотид відновлений

НАДФН       нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат відновлений

ПАР              поверхнево – активні речовини

ЦТК              цикл три карбонових кислот

МПА             м'ясо пептонний агар

СА                 сусло агар

ТГФК            тетрагідрофолієва кислота

5,6 ДМБ        5,6-диметилбензимідазол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                Вступ

Біотехнологія — міждисциплінарна галузь, що виникла на стику біологічних, хімічних і технічних наук. З розвитком біотехнології пов'язують вирішення глобальних проблем людства — ліквідацію недостачі продовольства, енергії, мінеральних ресурсів, поліпшення стану охорони здоров'я і якості навколишнього середовища.

З найдавніших часів  людина використовувала біотехнологічні процеси при хлібопеченні, готуванні кисломолочних продуктів, у виноробстві і т.п., але лише завдяки роботам Л. Пастера в середині 19 ст., що довели зв'язок процесів шумування з діяльністю мікроорганізмів, традиційна біотехнологія одержала наукову основу. У 40-50-ті роки 20 ст., коли був здійснений біосинтез пеніцилінів методами ферментації, почалася ера антибіотиків, що дала поштовх розвитку мікробіологічного синтезу і створенню мікробіологічної промисловості. У 60-70-ті р. 20 ст. почала бурхливо розвиватися клітинна інженерія. Зі створенням у 1972 групою П. Берга в США першої гібридної молекули ДНК in vitro формально пов'язане народження генетичної інженерії, що відкрила шлях до свідомої зміни генетичної структури організмів таким чином, щоб ці організми могли робити необхідні людині продукти і здійснювати необхідні процеси. Ці два напрямки визначили образ нової біотехнології, що має мало загального з тією примітивною біотехнологією, що людина використовувала протягом тисячоліть. Показово, що в 70-і рр. одержав поширення і самий термін "біотехнологія". З цього часу біотехнологія нерозривно пов'язана з молекулярною і клітинною біологією, молекулярною генетикою, біохімією і біоорганічною хімією. За стислий період свого розвитку (25-30 років) сучасна біотехнологія не тільки домоглася істотних успіхів, але і продемонструвала необмежені можливості використання організмів і біологічних процесів у різноманітних галузях виробництва і народного господарства[1].

Біотехнологія застосовується навколо нас у багатьох предметах щоденного вжитку - від одягу, який ми носимо, до сиру, який ми споживаємо. Протягом століть фермери, пекарі та пивовари використовували традиційні технології для зміни та модифікації рослин та продуктів харчування - пшениця може слугувати давнім прикладом, а нектарин - одним з останніх прикладів цього. Сьогодні біотехнологія використовує сучасні наукові методи, які дозволяють покращити чи модифікувати рослини, тварини, мікроорганізми з більшою точністю та передбачуваністю.

Біотехнологія пропонує величезні потенційні переваги. Розвинуті  країни та країни, що розвиваються, повинні  бути прямо зацікавлені у підтримці  подальших досліджень, спрямованих  на те, щоб біотехнологія могла  повністю реалізувати свій потенціал.

Біотехнологія допомагає довкіллю. Культури, виведені методами біоінженерії, також ведуть до ширшого застосування безвідвальної обробки грунту, що в кінцевому результаті призводить до зменшення втрат родючості грунту[2].

Біотехнологія допомагає  боротися з хворобами. Розвиваючи та покращуючи медицину, вона дає нові інструменти у боротьбі з ними. Саме біотехнологія дала нам медичні методи лікування кардіологічних хвороб, склерозу, гемофілії, гепатиту, та СНІДу. Сьогодні створюються біотехнологічні продукти харчування, які зроблять дешевими та доступними для найбіднішої частини населення планети життєво необхідні вітаміни та вакцини.