Vitaminas Elementos nutritivos essenciais para a vida (VITA), que na sua maioria possuem na sua estrutura compostos nitrogenados (AMINAS) O corpo humano deve receber as vitaminas através: - alimentação - por administração exógena (injeção ou via oral) - por aproveitamento das vitaminas formadas pela flora intestinal Compostos orgânicos obtidos em uma dieta normal e capazes de manter a vida e promover o crescimento As necessidades de vitaminas variam em função de: sexo, idade, peso, altura, necessidades calóricas, estados de gravidez e lactação, atividade física, etc.
Características essenciais para o crescimento e o funcionamento metabólico normal de um organismo; ativas em doses mínimas; não apresentem valor energético inerente; não possam ser biossintetizadas pelos organismos Principais vitaminas existentes: Vitamina A (caroteno, retinol) Vitaminas do complexo B: B1 (tiamina) B2 (riboflavina) B3 (niacina, niacinamida) B4 (adenina) B5 (ácido pantotênico) B6 (piridoxina) B7 (biotina) B9 (ácido fólico) B10, B11 (fatores do crescimento) B12 (cobalamina, cianocobalamina) B13 (ácido orótico) B15 (ácido pangâmico) Vitamina C (ácido ascórbico) Vitamina D (calciferol, ergosterol) Vitamina E (tocoferol) Vitamina K
Grupos das Vitaminas: Lipossolúveis - solúveis em lipídeos: absorvidas juntamente com as gorduras da alimentação Hidrossolúveis - solúveis em água: excretadas pela urina em pequenas quantidades, não sendo armazenadas no organismo em quantidades apreciáveis A maioria das vitaminas hidrossolúveis são constituintes necessários de coenzimas que apresentam papel importante em diversos caminhos metabólicos
Produção A maioria das vitaminas são produzidas por síntese química Vitamina B12 - exclusivamente produzida por fermentação Vitamina C - por semi-síntese Vitamina B12 Vitamina C
Vitamina C (L - Ácido ascórbico) sólido branco cristalino ponto de fusão: 190-192 C inodoro sabor ácido solúvel em água, álcoois e acetona insolúvel nos demais solventes orgânicos sensível à luz resistente ao calor características anti-oxidantes Vitamin C is widely available in the form of tablets and powders. The Redoxon brand, launched in 1934 by Hoffmann-La Roche, was the first mass-produced synthetic vitamin C. Ácido ascórbico (forma reduzida vitamina C) Ácido dehidroascórbico (forma oxidada vitamina C) Produção Mundial estimada = 110.000 ton/ano Mercado US$ 60 milhões Maiores produtores: BASF/TAKEDA, DSM, MERCK, China Pharmaceutical Group Ltd.
Produção de Vitamina C Meio de Produção: 20% sorbitol 3 5% milhocina 0,1% octadecanol (antiespumante) ácidos pantotênico, p-amino-benzóico, nicotênico (traços) Inóculo: 3 a 4% volume total Agente: Gluconobacter (Acetobacter) suboxidans Condições: Fermentação submersa 30 40% VVM agitação mecânica T = 30 35 o C ph = 5,5 6,0 rendimento = 98% Di-acetoneketogulonic acid Ketogulonic acid
Vitamina B12 (Cianocobalamina) sólido cristalino cor vermelho escuro inodoro insípido higroscópico muito solúvel em água e etanol insolúvel em solventes orgânicos decompõe-se em meio alcalino e em soluções com valores de ph < 4,5 síntese química é praticamente impossível grande número de reações requeridas (70 reações) Produção Mundial estimada = 3 t / ano Mercado US$ 71 milhões
Produção de Vitamina B12 Agentes: Streptomyces S. griseus, S. olivaceus (NRRL B-1125) Bacillus B. megatherium (NRRL B938; NRRL B1372; NRRL B938R) Propionobacterium P. freundereichii ATCC 6207, P. shermanii ATCC 13673 produzem vitamina B12 intracelularmente excretam os ácidos propiônico e acético (inibem o crescimento celular) Pseudomonas P. denitrificans produção de vitamina durante toda a fermentação adição de sal de cobalto e DBI (5,6-dimetilbenzimidazol): essenciais para a biossíntese aerobiose intensa produção totalmente dependente de betaína (H 3 C) 3 N (+) -CH 2 -CO 2 (-) : ativação da biossíntese ou aumento na permeabilidade da membrana
Produção de Vitamina B12: Biossíntese de Cobalaminas
Produção de Vitamina B12 Meios: Crescimento Produção Glicose 0,5% 1,0% Milhocina 0,5% 4,0% Óleo de soja 0,1% 0,1% CoCl 2.6H 2 0 2 ppm 9 ppm CaCO 3 --- 0,5% ph 7,0 7,0 Precursores: colina ou dimetilbenzeno doadores de radical metil cianetos sob a forma de ferrocianeto 100mL meio 4 L meio Propagador -170 L meio shaker 30 o C / 48 h aeração 30 o C / 48 h aeração / agitação 25-28 o C agitação (72 rpm) aeração (0.5 VVM) 70-90 h inóculo ( 5%) anti-espumante
Produção de Vitamina B12 Melhor rendimento obtido em 80 o F ( 26,6 o C)
Produção de Vitamina B12 A maior parte da vitamina B12 fica retida no micélio Manter o ph = 7.0-7.5 (adição de H 2 SO 4 )
Recuperação e Purificação Caldo fermentado Acidificação com H 2 SO 4 Adição de Na 2 SO 3 (para proteger a vitamina) Aquecimento 80-120 o C / 10-30 min (para lise das células) Centrifugação micélio e sólidos Residuais Adição de KCN em presença de NaNO 2 (conversão de cobalamina em cianocobalamina mais estável) Adsorção em amberlite, alumina, sílica-gel Eluição com álcool-água ou fenol-água Evaporação Cristalização