بخشی از مقاله
بررسي توليد بيولوژي ويتامين B١٢( کوبالامين )
چکيده : ويتامين B١٢ يک ترکيب کوچک ، همراه با ساختار پيچيده و جزو ويتامين هاي محلول در آب است . ساختارهاي طبيعي آن ، آدنوسيل کوبالامين و متيل کوبالامين هستند که به ترتيب کوفاکتورهاي ضروري براي متيل مالونيل کوآنزيم موتاز و متيونين سينتاز (دو آنزيم موجود در بدن انسان ) هستند. با اين حال ويتامين B١٢ به طور تجاري به عنوان سيانوکوبالامين توليد ميشود، به علت پايداري گروه سيانو نسبت به گروه هاي متيل و آدنوسيل . کوبالامين ويتاميني منحصر به فرد است زيرا توليد آن صرفأ محدود به پروکاريوت هاست . اين ويتامين به طور طبيعي توسط ميکروارگانيسم هاي روده انسان و ميکروفلور نشخوار کنندگان توليد ميشود. توليد محصولات تخميري با سطح بالا از ويتامين هاي B، علاوه بر اينکه ارزش غذايي و تجاري را افزايش ميدهند، نياز به غني سازي بعدي را حذف ميکنند. دو مسير متفاوت براي بيوسنتز کوبالامين وجود دارد که شامل :
١- مسير وابسته به اکسيژن در سودوموناس دنيتريفيکانس و R.sphaeroids
٢- مسير مستقل از اکسيژن در باسيلوس مگاتريوم ، سالمونلاتيفي موريوم ، سالمونلا انتريکا و P.freudenreichii
روش هاي مختلفي براي بهبود ميکروبي اين ويتامين در طي تخمير انجام شده است که شامل : طراحي محيط کشت بهينه ،انتخاب سويه هاي مناسب با ظرفيت هاي بالاي توليدويتامين B١٢، استفاده از پيش سازهاي افزايش دهنده توليد اين ويتامين ، توليد سويه هاي موثر از طريق جهش زايي تصادفي و توليد سويه هاي نوترکيب از طريق ژنتيک . اين مقاله تلاش دارد تا مروري بر تحقيقات انجام شده در زمينه توليد زيستي ويتامين B١٢ داشته باشد.
واژه هاي کليدي : "ويتامين B١٢،"باکتري ها،"افزايش توليد
مقدمه :
در دنياي توسعه يافته مصرف کنندگان به سلامتي خود اهميت ميدهند و به نياز هاي غذايي خود آگاه هستند, ولي هنوز سوء تغذيه در نتيجه کمبود دريافت مواد مورد نياز بدن از مواد غذايي, خصوصاً در مورد ويتامين ها وجود دارد و ميتواند در سلامتي انسان اختلالاتي ايجاد کند.به طور کلي ويتامين ها به دو گروه تقسيم ميشوند، ويتامين هاي محلول در چربي که شامل A,D ,E و K هستند و ويتامين هاي محلول در آب که شامل ويتامين هاي گروه C و B هستند که ويتامين هاي محلول در آب به عنوان کوآنزيم و اغلب حامل گروه شيميايي خاص عمل ميکنند.از آنجايي که تعداد زيادي از پروکاريوت ها نياز غذايي به ويتامين هاي محلول در آب دارند، قابليت توليد ويتامين هاي محلول در آب از جمله گروه B در بين اين ميکروارگانيسم ها شايع است . توليد اين ويتامين ها توسط ميکروارگانيسم ها جايگزين خوبي براي سنتز شيميايي است و توليد غذاهاي تخميري با اين ميکروارگانيسم ها نياز به غني سازي محصول با اين ويتامين ها را حذف ميکند(٢٠٠٩ .Burgess, Smid et al).
ويتامين B١٢ (کوبالامين ):
ويتامين B١٢ يکي از ويتامين هاي گروه B يک ترکيب کوچک ، همراه با ساختار پيچيده و جزو ويتامين هاي محلول در آب است ( Kang, Zhang et٢٠١٢ .al). ساختارهاي طبيعي آن ، آدنوسيل کوبالامين و متيل کوبالامين هستند که به ترتيب کوفاکتورهاي ضروري براي متيل مالونيل کوآنزيم موتاز و متيونين سينتاز (دو آنزيم موجود در بدن انسان ) ميباشند. با اين حال ويتامين B١٢ به طور تجاري به عنوان سيانوکوبالامين توليد ميشود، به علت پايداري گروه سيانو نسبت به گروه هاي متيل و آدنوسيل (٢٠١٢ .Kang, Zhang et al).
ويتامين B١٢ آخرين ويتاميني بود که در سال ١٩٢٦ توسط Murphy Minot يافت شد و ساختار آن براي اولين بار در سال ١٩٥٦ به وسيله کريستالوگرافي اشعه X مشخص شد(٢٠١٢ .Kang, Zhang et al).
کوبالامين ويتاميني منحصر به فرد است زيرا توليد آن صرفأ محدود به باکتري هاست و گياهان و قارچ ها قادر به توليد آن نيستند مگر اينکه توسط باکتري ها آلوده شده باشند. اين ويتامين به طور طبيعي توسط ميکرو ارگانيسم هاي روده انسان و ميکروفلور نشخوار کنندگان توليد ميشود و در غذاهاي با منبع حيواني يافت ميشود که اين موضوع ريسکي را براي گياهخواران مطرح ميکند. منبع غني آن کبد است ,البته نرم تنان صدفدار يک منبع خوبي از اين ويتامين هستند زيرا ميکروارگانيسم ها را از محيط اطراف خود جمع ميکنند و در نتيجه باعث تجمع اين ويتامين ميشوند(٢٠٠٩ .Burgess, Smid et al).
کمبود ويتامين B١٢ باعث تأخير و يا عدم تقسيم سلولي به صورت طبيعي به ويژه در مغز استخوان و موکورروده و در نتيجه ميتواند باعث کم خوني شود. البته کوبالامين در بدن بيش از نياز روزانه ذخيره ميشود و اين موضوع باعث ميشود تا علائم کمبود مصرف آن بعد از کاهش مصرف طولاني مدت آن ظاهر شود. RDI اين ويتامين ٢.٤ ميلي گرم ميباشد, و محدوديت زيادي براي مصرف کوبالامين نيست زيرا در انسانها مسموميتي نشان نداده است (٢٠٠٩ .Burgess, Smid et al).
توليد ويتامين B١٢:
براي توليد صنعتي ويتامين B١٢ دو روش بيوتکنولوژي و شيميايي استفاده ميشود که روش شيميايي بسيار گران قيمت و پيچيده است و نياز به مراحل زيادي دارد ولي توليد آن توسط تخمير ميکروبي همراه با استخراج و خالص سازي توسط حلال هاي آلي انجام ميشود. بيشترين ميکروارگانيسم هايي که در توليد صنعتي اين ويتامين استفاده ميشوند، گونه هاي سودوموناس و پروپيوني باکتريوم هستند Hugenschmidt, Schwenninger et) (٢٠١١ .al. البته گونه هايي از لاکتيک اسيد باکتري ها در غذاهاي تخميري به عنوان توليد کننده ي کوبالامين يافت شده اند که مزيت آنها اين است که GRAS هستند(٢٠٠٩ .Burgess, Smid et al).
جدول ١ميکروارگانيسم هاي توليد کننده ويتامين B١٢ را با سوبستراي اصلي آنها نشان ميدهد(٢٠١٢ .Kang, Zhang et al):
جدول ١: ميکروارگانيسم هاي توليد کننده ويتامين B١٢ و سوبستراي اصلي آنها
