Presentacin de PowerPoint

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• PRODUCCION MICROBIANA DE VITAMINAS y COLORANTES
  NATURALES  
• Las vitaminas y colorantes naturales se producen
  por via quimica, extractiva o por fermentacion
• Los mas importantes productos microbianos son  
•  
• VITAMINA B 12 (Fermentacion)
•      VITAMINA B 2 (Fermentacion)
•      ACIDO ASCORBICO (BIOTRANSFORMACION)
• CAROTENOS (Ingenieria de vias Metabolicas) 

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• Tab. 1. Industrial Production of Vitamins and
  Coenzymes
• Compound Production Method
  World Production Use
• ton
• Biotech
  -Chem- ExtracT 1980s a 1990sb
• Thiamin (B1) c 1,700 4,200 food,
  pharmaceutical
• Riboflavin (B2) c 2,000 2,400 feed,
  pharmaceutical
• FAD c c 10 pharmaceutical
• Nicotinic acid, c c 8,500 22,000 feed,
  food, pharmaceutical
• nicotinamide
• NAD, NADP c technical
• Pantothenic acid cc c 5,000 7,000 feed,
  food, pharmaceutical
• Coenzyme A c technical, neutraceutical
• Pyridoxine (B6) c 1,600 2,550 feed, food,
  pharmaceutical
• Biotin (c)d c
  2.7 25 feed, pharmaceutical
• Folic acid c 100 400 feed, food,
  pharmaceutical
• Vitamin B12 c 12 10 feed, food,
  pharmaceutical
• Vitamin C cc 40,000 60,000 feed, food,
  pharmaceutical

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• 
  Produccion mundial en Ton
  precio x Kg ()
• Riboflavina (B2)
  30.000
  100
• Cianocobalamina (B12)
  20
  25,000
• Vitamina C
  80.000
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• L-Sorbosa (Materia prima para Vit. C)
  50.000

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Vitamina B12
     Es una vitamina esencial sintetizada
unicamente por microorganismos.  Las necesidades
se cubren por absorcion intestinal a partir de
los alimentos de origen animal. Como se acumula
en todos los tejidos animales (en muy baja
proporcion, aprox. 1 p.p.m) se incorporan con la
dieta.     La producción industrial de esta
vitamina no fue posible hasta tanto no se
desarrolló la industria fermentativa, ya que se
trata de una estructura quimica muy compleja (70
pasos quimicos)     En los primeros procesos se
extrajo como subproducto de la fermentacion de
distintos antibioticos empleando cepas de
Streptomyces con rendimientos aproximados de
1mg/L. Luego se seleccionaron cepas con mayor
rendimiento.     El volumen total de produccion
en la actualidad es de 15,000-20,000 Kg. El mayor
volumen esta dirigido a la suplementacion de
dietas animales (10 mg/ton)
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VITAMINA B12 (CIANO E HIDROXICOBALAMINA)
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(No Transcript)
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Los procesos tradicionales de produccion
emplean  1- Propionibacterium (freudenreichii
y shermanii) Con estos microorganismos se
conduce un proceso en dos etapas. a- fase
anaerobia de 2-4 dias el producto de esta etapa
es el 5desoxiadenosil cobinamida. b-
fase aerobia de 3-4 dias el producto de esta
etapa es el 5,6 dimetil benzimidazol. Estas dos
estructuras se condensan luego dando la coenzima
B12. Para liberar la vitamina de las celulas
se hace un calentamiento (10 30 min a 80- 120
oC, pH 6.5- 8.5) donde se convierte en la forma
mas estable (cianocobalamina) El producto crudo
se usa en piensos.  2- Pseudomonas
denitrificans Con este microroganismo se conduce
un proceso en una sola etapa. El proceso de
produccion es una fermentacion en batch que se
prolonga alrededor de 90 horas a 30 oC con
agitacion y aireacion El medio de cultivo
contiene melazas de remolacha 10, extracto de
levadura 0.2, fosfato de amonio 0.5 , sulfato
de magnesio 0.1, sulfato de manganeso 0.02 y
otros microelementos. Debe agregarse Co2 y 5,6
dimetil benzimidazol (pH7.4) Este es el
proceso que desarrolla la firma Merck desde 1971
y la productividad aproximada es de 60
mg/litro.  
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(No Transcript)
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3- Desarrollo de nuevos procesos con bacterias
metanogenicas. Son procesos estrictamente
anaerobicos. Las biomasas que se obtienen son muy
bajas y los procesos en general, muy lentos.
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2- PRODUCCION DE RIBOFLAVINA (VITAMINA B2,
LACTOFLAVINA)         Es parte del grupo
prostetico de FMN y FAD que constituyen las
flavoproteinas. Se encuentra libre en la leche y
en otros alimentos como parte de las
flavoproteinas.         La produccion mundial es
de aproximadamente 2,000 ton /año (1986) LLos
metodos de produccion incluyen ?
Sintesis quimica (20)
biotransformacion microbiana sisntesis quimica
(50) fermentacion directa
(30)         Estructura
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      Biosintesis Proviene de la condensacion
de nucleotidos y azucares. El primer precursor es
GTP que se condensa con ribosa.      
Produccion por fermentacion directa 1-
Microorganismos productores bacterias, hongos y
levaduras. El primer microorganismo empleado en
la produccion industrial fue el hongo
Eremothecium ashbyii, con rendimientos maximos de
2 g/l. Luego fue reemplazado por Ashbyia gossipi
, que produce 10-15 g/L. 2- Medios de cultivo La
fuente de carbono que da mejores rendimientos es
un lipido. Los componentes del medio son
macerado de maiz 2, peptona 3.5, aceite de soja
4.5. El agregado de glucosa o inositol durante
el curso del proceso mejora los rendimientos.
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3- Condiciones del proceso El proceso se
desarrolla durante 7 dias en cultivo sumergido
aireado y agitado a 28oC. Se purifica del caldo y
del micelio, debiendo liberarse por calentamiento
(1 hora a 120 oC)
OTROS MICROORGANISMOS En la actualidad se
experimenta con levaduras de los generos Pichia,
usando alcanos como fuentes de carbono
Hansenula, empleando metanol como fuente de
carbono Saccharomyces, empleando acetato
como fuente de carbono. OmniGene Bioproducts
(Cambridge, MA, USA) and BioTechnica
International (Cambridge, MA, USA) han obtenido
una cepa de Bacillus subtilis donde se han
sobrexpresado genes sinteticos homologos
acoplados con mutaciones para maximizar el flujo
de C hacia el producto de interes , alcanzando un
rendimiento de riboflavin de 14 g/L
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ACIDO ASCORBICO

• Vitamin C process by Acetobacter suboxydans since
  1923

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CAROTENOS
Aun no se produce con microorganismos . Se usa
sintesis quimica. Se estudia la factibilidad con
un alga halofilica (Dunaliella salina) ya que el
cultivo podria hacerse en lagunas, sin agitacion
ni aireacion. El problema es que necesitan
grandes superficies ya que solo crecen en alta
aireacion. De todos los derivados posibles, el
que ofrece mayor interes es el ?- caroteno porque
genera 2 moleculas de vitamina A. Algunos
derivados sin actividad se usan como colorantes
licopenos, astaxantinas, xantofilas, etc) y estos
si son microbianos
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• Developments in Vitamins
• The production of vitamins and vitamin-like
  compounds has also benefited from microbial
  metabolic engineering. For example, the synthesis
  of lycopene, b-carotene and astaxanthin has been
  achieved by Misawa and co-workers in Japan, who
  have cloned genes from the exogenous microbes
  Erwinia uredova and Agrobacterium aurantiacum
  into the food-grade yeast Candida utilis.
• They have demonstrated that production levels of
  licopene could further be increased sevenfold (to
  7.8 mg/g dry cell weight) by overexpressing the
  HMG CoA reductase gene and disrupting the
  squalene synthase gene They also developed
  another approach that involves engineering of the
  early non-mevalonate pathway in E. coli that,
  when coupled with heterologous genes, can lead to
  the production of either b- carotene or
  zeaxanthin.
• Employing a complementary approach, it was
  constructed an E. coli strain that achieved
  astaxanthin production levels 50- fold higher
  (1.25 mg/g cell dry weight) than previously
  reported in the literature. These selected
  examples indicate that through the use of
  metabolic engineering, the industrial production
  of many vitamins by microbial fermentation could
  be renewed and expanded.