Химические свойства
В молекуле β-каротина 11 ненасыщенных двойных связей, константа скорости реакции со свободными радикалами у него в 5 раз больше, чем у ретинола, β-каротин способен быть перехватчиком свободных радикалов благодаря стабилизации в его молекуле не-спаренного электрона. Таким образом, каротиноиды выполняют роль антиоксидантов, перехватывая синглетный кислород и другие активные формы кислорода (O2-, ОН*, Н2O2*).
3. Применение β-каротина
β-каротин обладает антимутагенной, антиоксидантной и радиопротекторной активностью. В организме β-каротин биотрансформируется, образуя витамин А (жирорастворимый витамин). Сам витамин А (ретинол, рис.2) используется при образовании родопсина (пигмент, необходимый для ночного зрения) и является кофактором различных реакций. Кроме того, формы витамина А, такие как ретинол и ретиноевая кислота участвуют в формировании косной, тестикулярной, овариальной тканей, регулировке дифференциации эпителиальной ткани эмбриона. Из одно молекулы β-каротина в организме человека синтезируется 2 молекулы витамина А[1, 33].
Рис.2 Структурная формула ретинола
Тип метаболизма
β-каротин является вторичным метаболитом, его активный синтез начинается в период фазы замедления и продолжается в стационарной фазе [3, c442]. Интенсивный синтез характеризуется прекращением роста мицелия, снижением рН среды и снижением содержания липидов в культуральной жидкости вследствие активной их переработки в β-каротин. Начало активного каротиногенеза начинается через 40 ч после начала ферментации и заканчивается в конце стационарной фазы через 90 ч [4, c38].
5. Продуцент β-каротина
Продуцентом β-каротина является гриб Blakesleatrispora
Царство: Eumycota
Отдел: Zygomycota
Подотдел: Mucoromycotina
Порядок: Mucorales
Семейство: Choanephoraceae
Род: Blakeslea
Вид: Blakesleatrispora
Так как для размножения продуцента необходимо (+) и (-) штаммы, в работе будет использоваться микробиологический синтез β-каротина на основе пары штаммов –Blakesleatrispora КР 74+ и КР 86-. Главная особенность подготовки посевного материала – раздельное выращивание этих штаммов, их слияние происходит только на стадии ферментации.
Морфологические свойства
Вегетативное тело гриба составляет многоядерный мицелий, часто с перетяжками. Гифы сильно разветвлены, очень плотные.КР 74+ имеет хорошо развитый воздушный мицелий серовато-желтого цвета. Бесполое спороношение (только споронгиальное) представлено спорангиями и стилоспорангиями (50–100 мм). У штамма КР 86- воздушный мицелий развит хорошо, имеет желто-оранжевую окраску, субстратный мицелий – ярко-красно-оранжевый и диффундирует цвет в среду[5].
Физиологические свойства
Продуцентспособен размножаться как половым, так и бесполым путем. Бесполое размножение – спорангиоспорами, которые развиваются в спорангиях на спорангиеносцах. При половом процессе образуется зигоспора (размер 40–80 мм). Они имеют овальную или шаровидную форму (рис.3А) Продуцент является гетероталличным (имеет (+) и (-) гаплоидный мицелий, контакт которого индуцирует половое размножение).
A Б
Рис.4А – Фотография зигоспоры Blakesleatrispora
при микроскопировании 100х
Б – фотография мицелия Blakesleatrispora при микроскопировании 40х
В начале полового размножения продуцент производит каротины и каротиноиды. Каротины является предшественниками триспоровой кислоты, которая симулирует сближение (+) и (-) мицелия (является сигнальной молекулой для инициирования полового размножение). Производство клеткой β-каротина стимулирует процесс обратной связи, который стимулирует каротиногенез и производство триоспорида, который служит веществом, увеличивающим β-каротин. Кроме того, β-каротин участвует в процессе образования зигот (является фактором для синтеза спорополленина – структурного компонента клеточной стенки)[5]
Продуцент является гетеротрофом, аэробом, нейтрофилом (оптимальный уровень рН=6,2–6,4), мезофиллом (оптимальная температура роста культуры 280С).
Питательные среды
Таблица 1
Состав питательных сред для выращивания культуры и ферментации
Состав питательной среды | Посевной аппарат, г/л | Ферментатор, г/л |
Мука соевая | 2,3 | - |
Мука кукурузная | 4,7 | - |
Дигидрофосфат калия | 0,05 | 0,5 |
Витамин В1 | 0,002 | - |
Зеленая патока | 38,0 | |
Кукурузный экстракт | 21,5 | |
β-ионон | 0,1 |
При приготовлении сред используют стерильную водопроводную воду. β-ионон является стимулятором каротиногенеза.Поскольку β-каротин является вторичным метаболитом, поэтому стимулятор целесообразно вносить в ферментер после окончания интенсивного роста гриба, то есть в период окончания трофофазы и начала идиофазы (рис.4). [7, с 46]