Bài tiểu luận vi sinh vật đề tài vitamin . Nêu các khái niệm vitamin, vai trò của vitamin . Nêu quá trình sản xuất vitamin . Bài tiểu luận vi sinh vật đề tài vitamin . Nêu các khái niệm vitamin, vai trò của vitamin . Nêu quá trình sản xuất vitamin .
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA SINH HỌC
BÁO CÁO TIỂU LUẬN CUỐI KÌ Môn học: Vi sinh vật học
Đề tài: Trình bày vai trò của vitamin
và công nghệ sản xuất một vài vitamin tiêu biểu nhờ vi sinh vật.
Sinh viên: Lương Thị Thảo – Mã sinh viên : 18000356
Lớp K63 Công nghệ sinh học chất lượng cao
Trang 3
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VITAMIN.
1 Đặc điểm
Vitamin là phân tử hữu cơ cần thiết ở lượng rất nhỏ cho hoạt động chuyển hóa bình thường của cơ thể sinh vật Có nhiều loại vitamin và chúng khác nhau về bản chất hóa học lẫn tác dụng sinh lý Vitamin thúc đẩy các quá trình trao đổi chất và là thành phần không thể thiếu được trong cấu tạo của nhiều loại enzym.Do đó việc nghiên cứu, sản xuất vitamin trở nên rất cần thiết
Vitamin được thu nhận từ thực vật( rau, hoa quả) A, E,B,C, Từ động vật( ga, thịt, trứng, sữa, )A, B5, B12, Từ vi sinh vật( vi khuẩn, nấm, mem, mốc), K, B2, B3, B6, Từ ổng hợp hóa học B6, C…
1.2 Cách gọi tên
Có nhiều loại vitamin khác nhau, tên vitamin được gọi theo nhiều cách như là gọi
theo chữ cái, gọi theo danh pháp hóa học, gọi theo chức năng Ở một ví dụ, vitamin B1 còn có tên hóa học là Thiamin, đồng thời gọi theo chức năng của nó còn nó tên là antinevrit
phân loại thông dụng nhất được chấp nhận là phân loại theo khả năng hòa tan, có thể chia vitamin làm hai nhóm lớn
1 Nhóm vitamin hòa tan trong nước
2 Nhóm vitamin hòa tan trong dầu béo
Bảng 1.3 So sánh đặc điểm giữa vitamin tan trong chất béo và vitamin tan trong nước.
II NỘI DUNG CHÍNH.
Việc bổ sung vitamin hàng ngày qua chế độ ăn tự nhiên là rất tốt và luôn được khuyến khích Tuy nhiên khi bổ sung các vitamin không theo chỉ định gây thừa thì việc bổ sung không những không có tác dụng tích cực mà còn gây ra nhiều phản ứng bất lợi
Tác hai của bổ sung thừa đối với vitamin tan trong nước là các vitamin nhóm B, vitamin C, PP,H…nếu lượng bổ sung nhiều hơn nhu cầu ít thì cơ thể sẽ đào thải qua hệ bài tiết hoặc tiêu hoá song nếu bổ sung quá cao so với nhu cầu thì cơ thể có thể bị ngộ độc do không đào thải kịp Còn đối với các loại vitamin tan trong dầu như vitamin A, D,
E, K khi dư thừa sẽ được tích lũy trong cơ thể, không thể đào thải gây ra những hệ lụy cho sức khỏe người sử dụng.Vì vậy mỗi loại vitamin mang một vai trò, chức năng khác nhau không thể chỉ bổ sung duy nhất một loại vitamin mà cần cân bằng sao cho đầy đủ và hợp lí
Trang 42.1.Vai trò của vitamin.
2.1.1.Vai trò nhóm Vitamin hòa tan trong chất béo.
Các vitamin hòa tan trong chất béo hòa tan được hấp thụ trong các hạt cầu chất béo (gọi là chylomicrons) di chuyển qua hệ thống bạch huyết của ruột non vào hệ tuần hoàn máu chung trong cơ thể Các vitamin tan trong chất béo này, đặc biệt là vitamin A
và vitamin E, sau đó được lưu trữ trong các mô cơ thể
2.1.1.a.Vitamin A.
Vitamin A là một nhóm các chất hòa tan trong chất béo quan trọng với cơ thể, đặc biệt là thị lực, tăng trưởng, quá trình phân chia tế bào, sinh sản và hệ thống miễn dịch Vitamin A có đặc tính chống oxy hóa giúp bảo vệ các tế bào chống lại tác động của các gốc tự do (được tạo ra khi cơ thể chuyển hóa chất dinh dưỡng, tiếp xúc với các nguồn phóng xạ) - nguyên nhân góp phần gây nên bệnh tim mạch, ung thư và một số bệnh khác
Vai trò của vitamin A:
- Tránh bệnh quáng gà và hiện tượng suy giảm thị lực theo tuổi tác
+ Bệnh quáng gà xảy ra ở những người thiếu vitamin A- thành phần chính của rhodopsin được tìm thấy trong võng mạc mắt và cực kì nhạy cảm với ánh sáng
+ Nghiên cứu về các bệnh mắt liên quan đến tuổi tác cho thấy rằng, việc bổ sung chất chống oxy hóa như -carotene giúp giảm 25% ngăn chặn quá trình thoái hóa điểm vàng ở mắt
- Một số công bố chưa chính thức gần đây cho thấy việc bổ sung các thực phẩm có nguồn gốc thực vật giàu vitamin A giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh ung thư như ung thư hạch Hodgkin, ung thư cổ tử cung, phổi và bàng quang
- Hỗ trợ hệ thống miễn dịch
+ Vitamin A đóng vai trò quan trọng trong hệ thống hàng rào miễn dịch của cơ thể bao các dịch nhầy ở mắt, phổi, ruột và cơ quan sinh dục giúp ngăn chặn sự xâm nhậm của vi khuẩn và các tác nhân lây nhiễm khác
+ Hỗ trợ sản xuất các tế bào bạch cầu
+ Giảm nguy cơ tử vong ở trẻ em do bệnh sởi, sốt rét gây ra
- Hỗ trợ sức khỏe xương khớp
+ Các chất dinh dưỡng quan trọng để duy trì xương chắc khỏe như protein, canxi và vitamin D Vitamin A đóng vai trò quan trọng trong hỗ trợ phát triển xương Theo một nghiên cứu cho thấy người bổ sung đủ vitamin A giúp giảm được 6% nguy cơ gãy xương
- Duy trì hệ thống sinh sản khỏe mạnh, đảm bảo sự phát triển bình thường của phôi thai
Trang 5+ Thiếu hụt vitamin A ngăn cản sự phát triển của các tế bào tinh trùng dẫn đến vô sinh ở nam và giảm chất lượng trứng ở phụ nữ
+ Tham gia vào sự phát triển cấu trúc của các cơ quan ở thai nhi như hệ thần kinh, tim, thận, mắt, phổi, tuyến tụy…tuy nhiên việc thiếu hay dư thừa vitamin A trong thời kì mang thai có thể dẫn đến các dị tật bẩm sinh ở thai nhi
Chế độ ăn lành mạnh và phong phú sẽ cung cấp đủ lượng vitamin A cần thiết cho cơ thể Đối với những người biếng ăn hoặc cơ thể hấp thu kém hay mắc phải một số bệnh khiến nhu cầu vitamin A của cơ thể tăng cao hơn bình thường (bệnh tuyến tụy, mắt, bệnh sởi) thì việc bổ sung vitamin A đường uống là cần thiết Tuy nhiên bổ sung vitamin A bằng thực phẩm vẫn là lựa chọn tốt nhất Lượng vitamin A được khuyến cáo sử dụng hằng ngày ở người trưởng thành là 900mcg đối với nam giới và 700mcg đối với phụ nữ
2.1.1.Vitamin D.
Vitamin D là một loại vitamin tan trong chất béo Nó có mặt tự nhiên trong rất ít
thực phẩm Nó cũng được sản xuất nội sinh khi các tia cực tím từ ánh sáng mặt trời chiếu vào da và kích hoạt tổng hợp vitamin này
Vitamin D thu được từ ánh nắng mặt trời, thực phẩm và chất bổ sung là trơ về mặt sinh học và phải trải qua hai quá trình hydroxyl hóa trong cơ thể để kích hoạt Đầu tiên xảy ra
ở gan và chuyển đổi chúng thành 25-hydroxyv vitamin D [25 (OH) D] Còn được gọi là calcidiol Thứ hai xảy ra chủ yếu ở thận và hình thành hoạt động sinh lý 1,25-dihydroxyv vitamin D [1,25 (OH) 2D] Còn được gọi là calcitriol
Vitamin D giữ vai trò quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc xương, răng thông qua cơ chế phân phối canxi và phospho của cơ thể Vitamin D làm tăng quá trình hấp thu canxi
và phospho tại đường tiêu hoá Tại xương, vitamin D cùng hormone tuyến cận giáp PTH kích thích chuyển hoá canxi và phospho, làm tăng quá trình lắng đọng canxi của xương
Vì vậy, lượng vitamin D đầy đủ là điều kiện thiết yếu để canxi và phospho được gắn trong mô xương Vitamin D cũng là một chất quan trọng giúp điều hoà cân bằng nội mô của hai chất này trong cơ thể
Ngoài ra, vitamin D còn đóng vai trò trong quá trình phân chia tế bào, bài tiết và chuyển hoá các hormone, bao gồm hormon tuyến cận giáp (PTH) và insullin Vitamin D có khả năng ảnh hưởng đến sự biệt hoá của một số tế bào ung thư như ung thư da, ung thư xương và các tế bào ung thư vú Một số nghiên cứu đã chứng minh, tình trạng đủ vitamin
D có liên quan đến giảm nguy cơ phát triển ung thư vú, đại tràng và tuyến tiền liệt
3.Vai trò vitamin K
Trang 6Công dụng của Vitamin K đối với quá trình đông máu
Nhiều người còn gọi loại vitamin này là “vitamin đông máu” vì chúng kích thích Protein
để hình thành các cục máu đông Do vậy mà đây chính là “băng cứu thương” không thể thiếu đối với bất kỳ cơ thể nào Hiện tượng tự đông máu là một trong những phản ứng tích cực có lợi cho cơ thể khi gặp chấn thương Đây là một trong những chuỗi phản ứng sinh hóa kết hợp cùng với các yếu tố đông máu để giúp cơ thể cầm máu kịp thời
Tuy nhiên, nếu thiếu “vitamin đông máu” thì các yếu tố này sẽ không được hoạt hóa Điều đó sẽ dẫn đến tình trạng máu chảy liên tục và đôi khi gây nguy hiểm đến tính mạng
vì xuất huyết quá nhiều
Lợi ích của Vitamin K đối với hệ xương khớp
Ngoài công dụng của Vitamin K trong quá trình đông máu thì hợp chất này còn có khả năng tăng cường các loại Protein để duy trì sự ổn định nồng độ Canxi trong xương Nhờ
đó mà loại vitamin này còn có công dụng ngăn ngừa quá trình thoái hóa và hạn chế nguy
cơ mắc bệnh loãng xương
Một nghiên cứu đã phát hiện ý nghĩa của Vitamin K đối với việc ngăn chặn sự mất xương
ở nhiều bệnh nhân Vitamin K2 là yếu tố giữ vai trò kích hoạt Osteocalcin để lấy Canxi trong máu liên kết với các cấu trúc ở xương Nhờ đó mà đảm bảo một hệ xương khớp khỏe mạnh, chắc chắn, ít xảy ra tình trạng bệnh lý hay chấn thương
Đối với những người có nguy cơ loãng xương cao như phụ nữ mãn kinh thì cần lưu ý đến chế độ bổ sung các loại vitamin cho cơ thể Đặc biệt, việc bổ sung Vitamin K thông qua thực phẩm hoặc sữa giúp cải thiện sức khỏe hệ xương và giảm nguy cơ bị gãy xương
Tăng cường sức khỏe hệ tim mạch
Trong số các loại vitamin tan trong dầu thì đây có thể nói là hợp chất cực kỳ tốt đối với sức khỏe hệ tim mạch Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng loại vitamin này có khả năng ngăn ngừa quá trình xơ vữa động mạch Hợp chất này sẽ thực hiện chức năng mang Canxi ra khỏi mạch máu, do đó mà chúng không có cơ hội để hình thành các mảng bám Hiện tượng tắc nghẽn mạch máu được hạn chế ở mức tối đa
Vitamin K2 là hợp chất giữ vai trò chủ chốt đối với các trường hợp này Hệ vi khuẩn có lợi bên trong đường ruột sẽ sản xuất ra Vitamin K2, tối ưu hóa việc sử dụng Canxi trong máu, ngăn ngừa hiệu quả các yếu tố tác động có thể gây hại đến sức khỏe hệ tim mạch Chính vì vậy mà hạn chế được nguy cơ gây ra tình trạng nhồi máu cơ tim, đột quỵ hay bệnh lý tim mạch khác
Trang 7Chống ung thư
Vitamin K còn được biết đến với vai trò là chất tự nhiên chống lại các tế bào ung thư hiệu quả Việc bổ sung vitamin này thường xuyên và đầy đủ có thể giảm thiểu được nguy cơ mắc các bệnh ung thư như đại trạng, dạ dày, tuyến tiền liệt, vòng họng,
Điều này cũng đã được chứng minh trên nghiên cứu ở bệnh nhân ung thư gan Việc sử dụng Vitamin K liều cao cho kết quả tích cực đối với vấn đề cải thiện sức khỏe và ổn định các chức năng cho nhiều bệnh nhân Điều này được giải thích là do Vitamin K2 có thể đàn áp được sự xâm lấn của các tế bào ung thư, làm thay đổi yếu tố tăng trưởng và đóng băng các chu kỳ phân chia
Ngoài những lợi ích nói trên thì loại vitamin này có công dụng đối với việc duy trì chức năng não bộ, chăm sóc da và sức khỏe răng miệng
3.Vai trò vitamin E.
Vitamin E có nhiều vai trò quan trọng đối với cơ thể:
• Ngăn cản oxy hóa các thành phần thiết yếu trong tế bào, ngăn cản sự tạo thành các sản phẩm oxy hóa độc hại đối với cơ thể
• Giúp tăng hấp thu Vitamin A, bảo vệ vitamin A khỏi bị thoái hóa Vitamin E cũng bảo vệ chống lại tác dụng của chứng thừa vitamin A
• Tham gia tạo quá trình tạo máu Đặc tính chống oxy hóa của Vitamin E giúp quá trình sản xuất ra hồng cầu diễn ra trôi chảy
• Giúp cơ thể hấp thu Vitamin K
• Ngăn ngừa xơ vữa động mạch do làm giảm sự oxy hóa các protein, ngăn các protein này tham gia làm tắc nghẽn mạch máu
• Ngăn ngừa nguy cơ tim mạch, như nhồi máu cơ tim, tai biến mạch máu não do làm giảm cholestetol LDL trong mạch máu
• Tăng sức đề kháng của cơ thể, làm chậm tiến triển của bệnh sa sút trí tuệ
• Làm giảm nguy cơ đục thủy tinh thể nhờ khả năng chống oxy hóa
Vitamin E có nhiều trong các sản phẩm chăm sóc sắc đẹp do có nhiều tác dụng trong cải thiện, phục hồi làn da Vitamin E giúp dưỡng ẩm cho da, giúp da hạn chế tác dụng của tia
UV, giúp phục hồi tóc hư tổn, dưỡng tóc suôn mượt, chắc khỏe, mau mọc
Trang 82.1.2.Vai trò của nhóm Vitamin hòa tan trong nước.
Vitamin hòa tan trong nước được tìm thấy trong trái cây, rau và ngũ cốc Không giống như các vitamin tan trong chất béo, vitamin tan trong nước có thể bị phá hủy bởi nhiệt hoặc tiếp xúc với không khí Các vitamin tan trong nước bao gồm:
• Vitamin C;
• Vitamin B tổng hợp;
• Thiamin (Vitamin B1);
• Riboflavin (Vitamin B2);
• Niacin (Vitamin B3);
• Axit pantothenic (Vitamin B5);
• Vitamin B6;
• Vitamin B9 (folate);
• Vitamin B12 (cobalamin);
• Biotin (Vitamin H).
2.1 Vitamin C
Tăng khả năng hấp thụ sắt
Bổ sung vitamin C tăng cường với sắt làm tăng khả năng hấp thụ sắt ở cả người lớn lẫn trẻ nhỏ
Mất thị lực tuổi già
Đặc biệt ở bệnh thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi, những người có nguy cơ cao có thể uống kết hợp Vitamin E, C kẽm và Beta-carotene để ngăn ngừa bệnh
Tăng cường hệ miễn dịch
Còn nhiều tranh cãi về tác dụng của loại vitamin này trong điều trị cảm lạnh song không thể phủ nhận việc sử dụng chúng giúp rút ngắn thời gian cảm lạnh xuống từ 1 - 1,5 ngày
Trang 9Làm trống đại tràng
Người chuẩn bị nội soi đại tràng phải làm sạch đại tràng Hiện nay, việc làm sạch đại tràng bằng cách bệnh nhân uống 4 lít nước đã pha thuốc làm sạch đường ruột hoặc uống
2 lít nước được pha vitamin C Loạn nhịp tim
Bệnh nhân trước và sau khi phẫu thuật tim vài ngày được uống loại vitamin này để ngăn ngừa loạn nhịp tim
Ngăn ngừa nhiễm trùng đường hô hấp do tập thể dục cường độ cao
Những vận động viên, người phải tập thể dục nặng có thể sử dụng vitamin này để ngăn ngừa bệnh xảy ra
2.Vitamin B1
Tham gia vào hệ enzyme decacboxyl oxy hóa
Với vai trò này, vitamin B1 chuyển hóa ở dạng thiaminpyrophosphat, thực hiện
decarboxyl oxy hóa các cetoaxit Vì thế, khi thiếu vitamin này, các cetoaxit bị tích tụ lượng lớn, gây rối loạn trao đổi chất và các bệnh lý nghiêm trọng như: tê phù, giảm tiết dịch vị,…
Tham gia chuyển hóa đường
Vitamin B1 lúc này cũng ở dạng thiaminpyrophosphat thực hiện bẻ gãy các hợp chất carbohydrate thành Glucose, trao đổi tạo sản phẩm acid pyruvic và acid cetoglutaric Vì
thế khi thiếu hụt vitamin B1, quá trình trao đổi glucid sẽ ngừng trệ.Tham gia phân giải Pyruvic tạo oxyethyl pyro phosphat
Vitamin B1 sẽ ở dạng pyrophosphate để tham gia phân giải Pyruvic tạo oxyethyl pyro phosphat , liên quan đến con đường tổng hợp ATP và GTP cho tế bào sử dụng
Tham gia chuyển hóa carbohydrate thành sản phẩm cơ thể sử dụng
Thực phẩm khi được nạp vào cơ thể, cơ quan tiêu hóa sẽ hấp thu Carbohydrate cùng nhiều dưỡng chất khác Vitamin B1 tham gia vào việc chuyển hóa carbohydrate này thành các sản phẩm cần thiết để cơ thể sử dụng, trong đó có năng lượng tế bào Bệnh Beriberi chính là một trong những tình trạng nghiêm trọng do thiếu hụt vitamin B1 kéo dài
2.1.2.Vitamin B12
Trang 10Vitamin B12 tham gia phản ứng tổng hợp thymidylate, một thành phần trong phân tử
ADN, cung cấp nguyên liệu để tổng hợp ADN, góp phần vào quá tŕinh phân chia tế bào
và trưởng thành tế bào trong cơ thể Thiếu vitamin B12 cho thấy ảnh hưởng rõ rệt lên những tế bào có sự phân bào nhiều như các tế bào máu, tế bào biểu mô (nhất là ở niêm mạc đường tiêu hóa) Trên thực tế, hầu hết các trường hợp thiếu máu nguyên bào khổng
lồ là do thiếu vitamin B12 hoặc acid folic Người bệnh xanh xao, yếu, dễ mệt, ăn mất ngon, hồi hộp đánh trống ngực, đau đầu, khó thở, ngất xỉu
Giúp duy trì năng lượng
Vitamin B12 có lợi cho sự trao đổi chất của bạn bởi vì nó cần thiết cho sự chuyển đổi carbohydrate trong thực phẩm thành glucose để sử dụng trong cơ thể Glucose được sử dụng tạo ra năng lượng, vì vậy đây là lý do tại sao những người bị thiếu hụt vitamin B12 thường hay mệt mỏi Vitamin B12 cũng cần thiết cho việc truyền tín hiệu thần kinh
Giảm nguy cơ mắc bệnh thoái hóa thần kinh và ngăn ngừa mất trí nhớ
Thiếu vitamin B12 có thể gây ra nhiều rối loạn thần kinh và tâm thần Bởi nó có vai trò trong truyền tín hiệu thần kinh và bảo vệ tế bào thần kinh nên nó được sử dụng để giảm nguy cơ bệnh thoái hóa thần kinh Bao gồm bệnh Alzheimer và chứng mất trí
Cải thiện tâm trạng và triệu chứng trầm cảm
Một trong những lợi ích vitamin B12 được nghiên cứu nhiều nhất là khả năng giúp điều hòa hệ thần kinh, làm giảm các rối loạn tâm trạng như trầm cảm và lo âu Vitamin B12, cùng với folate, là yếu tố quyết định chính của quá trình chuyển hóa và tổng hợp ra hợp chất SAM (S-adenosyl methionine) SAM rất quan trọng trong chức năng thần kinh, nó giúp đối phó với căng thẳng và điều chỉnh tâm trạng Ngoài ra, vitamin B12 còn cần thiết cho quá trình nhận thức và tập trung
Duy trì sức khỏe tim mạch
Bệnh tim mạch là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu thế giới Vitamin B12 giúp làm giảm mức homocysteine cao, hiện nay được xem là yếu tố nguy cơ chính gây ra bệnh tim Homocysteine là một acid amin, nồng độ của nó trong máu bị ảnh hưởng bởi nồng độ vitamin nhóm B trong máu, bao gồm vitamin B12 Bằng cách hạ thấp mức homocysteine trong máu, Vitamin B12 giúp ngăn ngừa các bệnh tim như nhồi máu cơ tim hoặc đột quỵ Cũng có một số bằng chứng cho thấy B12 có thể giúp kiểm soát cholesterol
và tăng huyết áp Vitamin B12 cũng có thể kiểm soát bệnh xơ vữa động mạch ở người có tiền sử xơ vữa mạch
Chăm sóc da, tóc, móng
Vitamin B12 rất cần thiết cho da, tóc và móng tay khỏe mạnh vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc tái tạo tế bào Vitamin B12 làm da không bị khô, viêm, mụn trứng cá và
có thể dùng cho da trong bệnh vẩy nến và bệnh chàm Nó cũng có thể làm giảm gãy rụng tóc và giúp móng tay trở nên chắc khỏe hơn