Курсовая работа: Производство бета-каротина

Красные дрожжи

Многие дрожжи синтезируют большое количество каротиноидов, придающих их колониям красную, розовую, оранжевую или желтую окраску. Способность к образованию каротиноидов и формирование окрашенных колоний встречается только среди базидиомицетовых дрожжей, то есть относится к признакам аффинитета. Наиболее характерно образование каротиноидов для родов Rhodosporidium, Cystofilobasidium, Sporidiobolus, и их анаморф Rhodotorula, Cryptococcus, Sporobolomyces. К наиболее распространенным каротиноидам относится β-каротин.

β-Каротин

Это широко распространенное соединение, встречающиеся также во многих растениях и грибах. β-Каротин является предшественником витамина A и его промышленное получение представляет интерес для медицины и некоторых других облестей. Разработаны и применяются биотехнологические процессы получения β-каротина с использованием красных дрожжей, например Rhodotorula glutinis.

У базидиомицетовых дрожжей встречаются и другие виды каротиноидов. Например, красные дрожжи Phaffia rhodozyma образуют каротиноид астаксантин.

Астаксантин

Астаксантин - широко распространенный в природе каротиноидный пигмент ярко-красной окраски. В отличие от β-каротина имеет два дополнительных атома кислорода на каждом из колец. Впервые был выделен из омаров в 1938 году, сейчас обнаружен в тканях многих растений и животных. Особенно в большом количестве содержится в тканях креветок, крабов, лососевых рыб, придавая им красный цвет.

Астаксантин является одним из наиболее активных антиоксидантов и используется в медицине для лечения ряда заболеваний. Препараты астаксантина широко используются в качестве кормовой добавки в рыбоводстве, особенно при выращивании лососей, и аквариумоводстве.

Основным источником для получения астаксантина служит водоросль Haematococcus инцистированные клетки которой содержат до 4% каротиноида. Астаксантин был обнаружен также в дрожжах Phaffia rhodozyma (телеоморфа Xanthophyllomyces dendrorhous). Генетически модифицированные штаммы Phaffia содержат до 1-2% астаксантина и могут также использоваться для промышленного получения этого каротиноида.

Клетки овальные или круглые, иногда удлиненные. Почкование истинное, многостороннее. Может формироваться примитивный псевдомицелий, но истинного мицелия не образуют. Диплоидизация происходит в результате слияния двух гаплоидных клеток (гологамия). Вегетативно размножаются в основном диплоидные клетки. Аски образуются преимущественно из вегетативных диплоидных клеток. Аски круглые или овальные, при созревании спор не вскрываются. Аскоспоры круглые или слабоовальные, бесцветные, гладкие, 1-4 в аске. Все виды активно сбраживают сахара. Дрожжи этого рода с давних времен распространены в кустарном виноделии и широко используются в разных отраслях бродильной промышленности, в связи с чем они более всех других дрожжей изучены в разных аспектах. Их систематика, однако, многократно пересматривалась. Центральный вид - Saccharomyces cerevisiae известен в десятках синонимов, которые в настоящее время рассматриваются как производственные расы, но не самостоятельные виды.

Потребность дрожжей в витаминах

Одна из характеристик, используемых для таксономического описания дрожжей - потребность в витаминах. Более 80% всех известных видов дрожжей не способны к росту на среде, не содержащей витамины (ауксотрофны). Наибольшее число видов (около 65%) нуждается в биотине и тиамине. Из других витаминов в таксономии дрожжей используется определение потребности в рибофлавине, пантотеновой кислоте, пиридоксине, инозите и никотиновой кислоте.

Биотин, витамин H (B7)

Тиаминпирофосфат, витамин B1

Рибофлавин, витамин B2

Пантотеновая кислота, витамин B5

Пиридоксин, витамин B6

мио-Инозит, витамин B8

Никотиновая кислота, Ниацин, витамин PP

Для определения потребности исследуемого штамма в том или ином витамине его выращивают на стандартной среде, содержащей определенный витамин, и сравнивают с ростом на этой же среде, не содержащей витаминов. В случае, если добавление витамина приводит к существенному увеличению роста, делают вывод о ауксотрофности штамма по этому витамину. Тесты на способность к росту на безвитаминной среде и определение потребности в конкретных витаминах входят в стандартное описание вида дрожжей.

Зависимость скорости роста ауксотрофных штаммов дрожжей от содержания определенных витаминов была использована для разработки методов определения концентрации витаминов в различных средах по измерению прироста дрожжевой биомассы.

Стандартные среды для физиологических тестов