7. AMK + vitamíny Flashcards
(13 cards)
Aké sú hlavné spôsoby prípravy aminokyselín v priemysle?
Extrakcia z hydrolyzátov bielkovín (mikrobiálne, živočíšne, rastlinné zdroje)
Chemická syntéza (výsledkom často DL-racemická zmes)
Priama fermentácia z jednoduchých substrátov
Fermentácia s prekurzormi (pridanie prekurzorov do média)
Biotransformácie (enzymy alebo MO premieňajú špecifické substráty)
Fermentačná príprava enzýmov na transformačné reakcie
Aké sú všeobecné podmienky aeróbnej fermentácie aminokyselín?
pH: 7,0–8,0
Teplota: 28–30 °C
Zdroj uhlíka: glukóza, sacharóza (melasa), hydrolyzáty škrobu, n-alkány, etanol, octan
Zdroj dusíka: amónne soli, močovina, čpavok
Minerály: K⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, SO₄²⁻, Cl⁻, PO₄³⁻
Nutné vetranie pre reoxidáciu NADPH a tvorbu ATP
Ako prebieha biosyntéza kyseliny L-glutámovej u Corynebacterium glutamicum?
Degradácia sacharidov na pyrohroznovú kyselinu
Pyrohroznová vstupuje do TCA cyklu → 2-oxoglutárová kyselina
Transaminácia 2-oxoglutárovej kyseliny na L-glutámovú (donor NH₂ skupiny sú iné AMK)
– alternatívne redukčná aminácia s NH₃ + NADPH (katalýza izocitrát-dehydrogenázou)
Minimálna oxidačná dekarboxylácia 2-oxoglutárové→ zabránenie ďalšiemu toku v TCA
Produkčný kmeň: C. glutamicum (vysoká aktivita glukózadehydrogenázy, nízka dekarboxylácia)
Podmienky: glukóza/fruktóza 10 %, biotín suboptimálny 2–5 µg/L, pH 7,0–8,0, T 30–35 °C
Aké kroky zahŕňa izolácia aminokyselín po fermentácii?
Odstránenie biomasy (filtrácia, čírenie)
Adsorpcia na ionomeničoch, eluát
Zahustenie eluátu, opakovaná kryštalizácia
Priame použitie (napr. lyzín pre krmivá) bez purifikácie
Aký je fermentačný postup a produkčné kmene pre L-lyzín?
Kmeň: Corynebacterium glutamicum auxotrofné mutácie dependentné na homoserín
Zdroj C: sacharóza, glukóza, laktóza, melasa, etanol, n-alkány
Zdroj N: amónne soli (NH₄Cl, čpavková voda)
Anorganické soli: K⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Ca²⁺, PO₄³⁻, Cl⁻
pH: 7,5–8,0; T: 30–35 °C; vysoká O₂ pre nárast biomasy, nižšie pre produkciu
Biosyntéza: aspartát → dihydrodipikolinát → diaminopimelát → L-lyzín
Ako prebieha biosyntéza L-tryptofánu v mikrobiologickom procese?
Kmeň:
priamo fermentujúce sacharidy
kvasinky s kyselinou antranilovou ako prekurzor
baktérie s indolom/derivátmi ako prekurzor
Podmienky:
Zdroj C: melasa, glukóza, glycerol, etanol, oleje
Zdroj N: amónne látky (kvasinky), peptón/CSL (baktérie)
pH: 5,0–7,0 (kvasinky) / 6,5–7,8 (baktérie), T: 28–35 °C
Lýza buniek na konci fermentácie zvyšuje výťažok až o 50 %
Biosyntéza: antranilát + PRPP → indol-derivát → kondenzácia so serínom → L-tryptofán
Na čo slúži enantioselektívna hydrolýza racemických aminokyselín?
Cieľ: opticky čisté L-aminokyseliny
Princíp: acyl-DL-AMK + L-aminoacyláza (napr. z Aspergillus) → L-AMK + acyl-D-AMK
Acyl-D-AMK sa recykluje racemizáciou do procesu
Aké mikrobiálne cesty sa používajú na tvorbu L-aminokyselín zo syntetických prekurzorov?
L-asparágová: fumárát + NH₃ → aspartázou z E. coli (imobilizované bunky)
L-fenylalanín: trans-škoricová kyselina + NH₃ → Rhodotorula gracilis (Ys ~90 %)
L-tyrozín: fenol + pyruvát + NH₃ → tyrozináza z Erwinia herbicola (výťažok 60 g/L)
L-tryptofán: indol + pyruvát + NH₃ → biotransformácia (výťažok 100 g/L, Ys 96 %)L-asparágová: fumárát + NH₃ → aspartázou z E. coli (imobilizované bunky)
L-fenylalanín: trans-škoricová kyselina + NH₃ → Rhodotorula gracilis (Ys ~90 %)
L-tyrozín: fenol + pyruvát + NH₃ → tyrozináza z Erwinia herbicola (výťažok 60 g/L)
L-tryptofán: indol + pyruvát + NH₃ → biotransformácia (výťažok 100 g/L, Ys 96 %)
Aké sú hlavné fázy fermentačnej výroby riboflavínu (vitamín B₂)?
Inokulum (26–28 °C, 24–48 h): glukóza, peptón, kvasničný autolyzát, KH₂PO₄, tiamín, pH 6,5
Fermentácia: glukóza, sójová múka, stopové prvky, pH 6,8 (4 fázy: zrýchlenie rastu → produkcia → uvoľnenie)
Izolácia: redukcia na dihydroriboflavín, extrakcia rozpúšťadlami, adsorpcia (aktívne uhlie)
Ktoré baktérie sa používajú na priemyselnú produkciu vitamínu B₁₂ a aký je technologický princíp?
Produkčné kmene: Pseudomonas denitrificans, Propionibacterium freudenreichii, Klebsiella, Corynebacterium simplex a i.
Tri štádiá biosyntézy:
Tvorba korínového kruhu
Zabudovanie Co²⁺
Dokončenie syntézy B₁₂
Kultivácia: melasové médium + prekurzor dimetylbenzimidazol + Co-soli, 25–28 °C, pH 6,0–6,5; potom aeróbne fázy
Izolácia: lyzovanie buniek + konverzia na kyanokobalamín + adsorpcia a elúcia
Ako sa kombinuje chemická a mikrobiálna fáza pri výrobe vitamínu C (kyseliny askorbovej)?
Reichsteinova-Grüssnerova syntéza:
Chemická hydrogénácia D-glukózy → D-sorbitol
Biotransformácia sorbitolu → L-sorbózu baktériami Acetobacter
Ďalšie chemické kroky na dokompletovanie kyseliny askorbovej
Aké mikroorganizmy a podmienky sa využívajú na produkciu β-karoténu?
Kmene: Blakeslea trispora, Rhodotorula gracilis
Médium s nízkym dusíkom, vysoký C (glycerol najvhodnejší)
pH 6,5–6,9; T 28–30 °C; 24–50 h
Svetlo podporuje karotenoidnú tvorbu; prekurzory (imidazol, pyridíny) menia profil karoténov
Izolácia: kyselinová hydrolýza, zmydelnenie KOH/metanol, extrakcia petroléterom
Čo je ergosterol a ako sa priemyselne pripravuje?
Sterol (provitamín D₂), ktorý UV žiarením → ergokalciferol
Zdroj: pekárske kvasinky, Candida tropicalis, odpadné mycélium Aspergillus/ Penicillium
Podmienky: média s rastlinnými odpadmi, pH 6,5–7,0, T 28–30 °C, aeróbne
Izolácia: odstredenie buniek, HCl hydrolýza, KOH/zmydelnenie, extrakcia, rafinácia
