ÿþ{Y W N O Z. N a u k a . T e c h n o l o g i a . J a k o [, 2 0 1 0 , 1 ( 6 8 ) , 5 1 9
R O B E R T D U L I CS K I
B I O T E C H N O L O G I C Z N E M E T O D Y P R O D U K C J I W I T A M I N
Z W Y K O R Z Y S T A N I E M M I K R O O R G A N I Z M Ó W
S t r e s z c z e n i e
W i t a m i n y z n a j d u j s z e r o k i e z a s t o s o w a n i e w p r o d u k c j i |y w n o [c i ( w t y m s u p l e m e n t ó w d i e t y ) , p r o d u k -
t ó w f a r m a c e u t y c z n y c h , p a s z o r a z j a k o s k Ba d n i k i k o s m e t y k ó w . N a s k a l p r z e m y s Bo w w i k s z o [ w i t a m i n
p r o d u k u j e s i m e t o d a m i s y n t e z y c h e m i c z n e j l u b z a p o m o c e k s t r a k c j i z n a t u r a l n y c h s u b s t a n c j i , a l e
w w i e l u p r z y p a d k a c h s t o p r o c e s y w y m a g a j c e d u |e g o n a k Ba d u e n e r g i i i g e n e r u j c e w y s o k i e k o s z t y
s k Ba d o w a n i a o r a z u t y l i z a c j i s u b s t a n c j i o d p a d o w y c h . P o w y |s z e a r g u m e n t y s t a n o w i By i m p u l s d o p o s z u k i -
w a n i a m o |l i w o [c i z a s t p o w a n i a t y c h s y n t e z p r o c e s a m i b i o t e c h n o l o g i c z n y m i , p o c z y n a j c o d w y k o r z y s t a -
n i a m i k r o o r g a n i z m ó w w w y b r a n y c h b i o t r a n s f o r m a c j a c h ( w i t a m i n a C ) a | d o c a Bk o w i t e j s y n t e z y m i k r o b i o -
l o g i c z n e j z u d z i a Be m z r e k o m b i n o w a n y c h s z c z e p ó w , j a k w p r z y p a d k u w i t a m i n y B 1 2 . M o |l i w a j e s t t a k |e
p r o d u k c j a s u r o w c ó w r o [l i n n y c h z e z w i k s z o n z a w a r t o [c i w i t a m i n , p o p r z e z p r o j e k t o w a n i e m e t a b o l i c z n e
s z l a k ó w i c h b i o s y n t e z y c z y t e | w y k o r z y s t a n i e i c h j a k o b i o r e a k t o r ó w , t z w . f i t o f a r m i n g ( w i t a m i n y A o r a z
E ) . W p r a c y z a p r e z e n t o w a n o w y b r a n e a s p e k t y z w i z a n e z b i o t e c h n o l o g i c z n p r o d u k c j w i t a m i n i s e l e k c j
o r g a n i z m ó w t r a n s g e n i c z n y c h d o i c h p r o d u k c j i
S Bo w a k l u c z o w e : w i t a m i n y , r o [l i n y t r a n s g e n i c z n e , p r o j e k t o w a n i e m e t a b o l i c z n e , f i t o f a r m i n g
W p r o w a d z e n i e
W i t a m i n y t o g r u p a z w i z k ó w n i e z b d n y c h w i l o [c i a c h [l a d o w y c h d o n o r m a l n e g o
w z r o s t u i r o z w o j u , k t ó r a n i e j e s t p r o d u k o w a n a p r z e z s s a k i i m u s i b y d o s t a r c z a n a d o
o r g a n i z m u z z e w n t r z . S u b s t a n c j e t e p e Bn i w o r g a n i z m i e r o z l i c z n e f u n k c j e : ( 1 ) j a k o
k o e n z y m y l u b i c h p r e k u r s o r y ( n i a c y n a , t i a m i n a , r y b o f l a w i n a ) , ( 2 ) b i o r c e u d z i a B w
p r o c e s a c h w i d z e n i a ( w i t a m i n a A ) , ( 3 ) j a k o s k Ba d n i k i s y s t e m u o b r o n y o r g a n i z m u p r z e d
n e g a t y w n y m w p By w e m r e a k t y w n y c h f o r m t l e n u ( w i t a m i n a A , C , E ) c z y t e | c z y n n i k i
z a a n g a |o w a n e w p r o c e s r e g u l a c j i g e n e t y c z n e j ( k w a s f o l i o w y , w i t a m i n a B 1 2 ) . Z a s a d n i -
c z y m k r y t e r i u m k l a s y f i k a c j i w i t a m i n j e s t r o z p u s z c z a l n o [ t y c h z w i z k ó w w w o d z i e
l u b t Bu s z c z a c h . O p r ó c z f u n k c j i p r o z d r o w o t n y c h , w y n i k a j c y c h z i c h a k t y w n o [c i m e t a -
D r R . D u l i Ds k i , K a t e d r a B i o t e c h n o l o g i i {y w n o [c i , W y d z . T e c h n o l o g i i {y w n o [c i , U n i w e r s y t e t R o l n i c z y
w K r a k o w i e , u l . B a l i c k a 1 2 2 , 3 0 - 1 4 9 K r a k ó w
6 R o b e r t D u l i Ds k i
b o l i c z n e j , w i t a m i n y o d g r y w a j i s t o t n r o l w p r o d u k c j i |y w n o [c i j a k o s u b s t a n c j e p r z e -
c i w u t l e n i a j c e , h a m u j c e p r o c e s y o k s y d a c y j n e t Bu s z c z ó w , s u b s t a n c j e b a r w i c e o r a z
s m a k o w o - z a p a c h o w e , j a k r ó w n i e | j a k o t z w . s k Ba d n i k i o p r o z d r o w o t n y m o d d z i a By w a -
n i u c z s t o n a z y w a n e t e | s u b s t a n c j a m i b i o a k t y w n y m i .
W o s t a t n i c h l a t a c h o b s e r w u j e s i r o s n c e z a i n t e r e s o w a n i e w i t a m i n a m i n i e t y l k o
w k o n t e k [c i e w z b o g a c a n i a |y w n o [c i i p a s z , a l e t a k |e j a k o s k Ba d n i k ó w s t o s o w a n y c h
w p r z e m y [l e f a r m a c e u t y c z n y m i k o s m e t y c z n y m [ 6 , 3 5 ] . O g r o m n e z a p o t r z e b o w a n i e
r y n k u n a w i t a m i n y z a s p o k a j a g Bó w n i e i c h p r o d u k c j a m e t o d a m i s y n t e z y c h e m i c z n e j .
J e d n a k z n a c z n e k o s z t y p r o d u k c j i , d u |e z u |y c i e a g r e s y w n y c h r o z p u s z c z a l n i k ó w o r g a -
n i c z n y c h i p o w s t a w a n i e s u b s t a n c j i o d p a d o w y c h s t a n o w i i m p u l s d o p o z y s k i w a n i a
w i t a m i n z a l t e r n a t y w n y c h zr ó d e B. O s o b n e z a g a d n i e n i e s t a n o w i b i o d o s t p n o [ t y c h
z w i z k ó w , p r z y s w a j a n y c h p r z e z o r g a n i z m w z n a c z n i e w i k s z y m s t o p n i u z n a t u r a l n y c h
s u r o w c ó w n i | w f o r m i e p r e p a r a t ó w f a r m a c e u t y c z n y c h . P o d e j m u j e s i w i c d z i a Ba n i a
w k i e r u n k u w p r o w a d z e n i a b i o t e c h n o l o g i c z n y c h m e t o d p r o d u k c j i , k t ó r e s k u t e c z n i e
k o n k u r u j z t e c h n i k a m i t r a d y c y j n y m i b d z s t a n o w i j e d y n y , e k o n o m i c z n i e u z a s a d n i o -
n y w a r i a n t o t r z y m y w a n i a w i t a m i n , j a k w p r z y p a d k u c y j a n o k o b a l a m i n y ( t a b . 1 ) . P o n a d -
t o z a s t o s o w a n i e m i k r o o r g a n i z m ó w t w o r z y m o |l i w o [c i w y k o r z y s t a n i a a l t e r n a t y w n y c h
zr ó d e B e n e r g i i w p o z y s k i w a n i u w i t a m i n , j a k o l e j e r o [l i n n e c z y c u k r y .
M e t o d y p r o d u k c j i w i t a m i n
W r o z w o j u t e c h n i k p r o d u k c j i w i t a m i n o d n o t o w u j e s i t r z y k i e r u n k i . W p r o c e s a c h
s y n t e z y p r z e m y s Bo w e j , s t o s o w a n e j w o s t a t n i c h k i l k u d z i e s i c i u l a t a c h , p r ó b u j e s i z m i -
n i m a l i z o w a k o s z t y p o p r z e z z a s t p i e n i e w y b r a n y c h e t a p ó w m i k r o b i o l o g i c z n y m i f e r -
m e n t a c j a m i p r o w a d z o n y m i p r z e z t r a n s f o r m o w a n e s z c z e p y ( n p . p r o d u k c j a w i t a m i n y C
i B 2 ) [ 1 3 , 1 4 , 3 8 ] . D r u g a t e n d e n c j a t o w y k o r z y s t a n i e i n |y n i e r i i g e n e t y c z n e j w p r o c e s i e
z w i k s z a n i a k o n c e n t r a c j i w i t a m i n ( n p . k u k u r y d z a z w i t a m i n E ) l u b i n i c j o w a n i a i c h
b i o s y n t e z y g Bó w n i e w s u r o w c a c h r o [l i n n y c h ( n p . t z w . z Bo t y r y | z p r o w i t a m i n A ) [ 2 ] .
O s t a t n i k i e r u n e k , b d c y k o n t y n u a c j p o p r z e d n i e g o , t o z a s t o s o w a n i e r o [l i n i m i k r o o r -
g a n i z m ó w j a k o b i o r e a k t o r ó w d o p r o d u k c j i t y c h k l u c z o w y c h d l a o r g a n i z m u z w i z k ó w
t z w . f i t o f a r m i n g ( k a r o t e n o i d y , w i t a m i n a C , E i c y j a n o k o b a l a m i n a ) [ 3 , 4 , 1 3 , 3 6 ] .
W i t a m i n a C
J e [l i b y p r z y j d e f i n i c j b i o t e c h n o l o g i i j a k o d z i e d z i n y u m o |l i w i a j c e j o t r z y m y -
w a n i e p r o d u k t ó w z a p o m o c e n z y m ó w k o m ó r e k m i k r o o r g a n i z m ó w , t o j u | p r z y p r o -
d u k c j i w i t a m i n y C , w y t w a r z a n e j z a s a d n i c z o m e t o d s y n t e z y c h e m i c z n e j , m o |n a m ó -
w i o p r z y n a j m n i e j c z [c i o w e j i n g e r e n c j i b i o t e c h n o l o g i i n a j e d n y m z e t a p ó w w y t w a -
r z a n i a .
B I O T E C H N O L O G I C Z N E M E T O D Y P R O D U K C J I W I T A M I N Z W Y K O R Z Y S T A N I E M M I K R O O R G A N I Z M Ó W 7
T a b e l a 1
W i t a m i n y p r o d u k o w a n e m e t o d a m i b i o t e c h n o l o g i c z n y m i .
V i t a m i n s p r o d u c e d b y b i o t e c h n o l o g i c a l m e t h o d s .
W i t a m i n a E n z y m / m i k r o o r g a n i z m M e t o d a
V i t a m i n E n z y m e / m i c r o o r g a n i s m M e t h o d
W i t a m i n y r o z p u s z c z a l n e w t Bu s z c z a c h / F a t - s o l u b l e v i t a m i n s
W i t a m i n a E
G l o n s Bo d k o w o d n y
P r o d u k c j a n a b a z i e f e r m e n t a c j i
( ±- t o k o f e r o l ) E u g l e n a g r a c i l i s
z g l u k o z y
V i t a m i n E F r e s h w a t e r a l g a e E u g l e n a
F e r m e n t a t i v e p r o d u c t i o n f r o m g l u c o s e
g r a c i l i s
( ±- t o c o p h e r o l
Z m u t o w a n y s z c z e p
F e r m e n t a c j a z w y k o r z y s t a n i e m
W i t a m i n a K 2 B a c i l l u s s u b t i l i s
e k s t r a k t u z s o i
V i t a m i n K 2 M u t a t e d s t r a i n o f B a c i l l u s
F e r m e n t a t i o n u s i n g s o y b e a n e x t r a c t
s u b t i l l i s
W i t a m i n y r o z p u s z c z a l n e w w o d z i e / W a t e r - s o l u b l e v i t a m i n s
P r o c e s r e a l i z o w a n y p r z e z w y s e l e k c j o -
n o w a n e p o p r z e z m u t a g e n e z s z c z e p y
C h l o r e l l a p y r e n o i d o s a z o s t a B o p a t e n -
t o w a n y j a k o zr ó d Bo b i o m a s y z e z w i -
z a n w i t a m i n C w f o r m i e k a r m y d l a
z w i e r z t
C h l o r e l l a p y r e n o i d o s a
T h i s p r o c e s s , c a r r i e d o u t b y C h l o r e l l a
p y r e n o i d o s a s t r a i n s s e l e c t e d t h r o u g h
m u t a g e n e s i s , w a s p a t e n t e d a s a s o u r c e
o f b i o m a s s w i t h b o u n d v i t a m i n C i n t h e
f o r m o f f e e d f o r a n i m a l s
W i t a m i n a C W c z e s n e p r ó b y w p r o w a d z e n i a
b i o t r a n s f o r m a c j i n a e t a p i e u t l e n i e n i a
( k w a s
D - s o r b i t o l u d o L - s o r b o z y w p r z e m y -
L - a s k o r b i n o w y )
s Bo w y m c y k l u R e i c h s t e i n a
V i t a m i n C
G l u c o n b a c t e r o x y d a n s
E a r l y a t t e m p t s o f i n t r o d u c i n g b i o t r a n s -
( L - a s c o r b i c a c i d )
f o r m a t i o n o n t h e s t a g e o f o x i d i z i n g
D - s o r b i t o l t o L - s o r b o s e d u r i n g t h e
i n d u s t r i a l R e i c h s t e i n - s y n t h e s i s
P r o c e s f e r m e n t a c j i n a b a z i e k w a s u
R e d u k t a z a 2 , 5 - d i k e t o - D - 2 - k e t o - L - g u l o n o w e g o z n a s t p u j c
g l u k o n i a n u z C o r y n e b a c t e - c h e m i c z n k o n w e r s j d o k w a s u
r i u m s p . L - a s k o r b i n o w e g o
2 , 5 d i k e t o - D - g l u c o n i c F e r m e n t a t i v e p r o c e s s o n t h e b a s i s o f
a c i d r e d u c t a s e
2 - k e t o - L - g u l c o n i c a c i d w i t h t h e s u b s e -
C o r y n e b a c t e r i u m s p . q u e n t c h e m i c a l c o n v e r s i o n t o
L - a s c o r b i c a c i d
8 R o b e r t D u l i Ds k i
c . d . T a b . 1
F e r m e n t a c y j n a p r o d u k c j a z g l u k o z y
p r z e z g e n e t y c z n i e m o d y f i k o w a n e
S e r r a t i a m a r c e s c e n s b a k t e r i e
F e r m e n t a t i v e p r o d u c t i o n f r o m g l u c o s e
b y g e n e t i c a l l y m o d i f i e d b a c t e r i a
K o n w e r s j a z k w a s u d i a m i n o p i m e l i n o -
B i o t y n a
w e g o p r z y w y k o r z y s t a n i u e n z y m a t y c z -
B i o t h i n
S y s t e m w i e l o e n z y m o w y n e g o u k Ba d u b i o s y n t e z y b i o t y n y z m u -
( B a c i l l u s s p h a e r i c u s ) t a n t a ( B a c i l l u s s p h a e r i c u s )
M u l t i p l e e n z y m e s y s t e m C o n v e r s i o n f r o m d i a m i n o p i m e l i c a c i d
( B a c i l l u s s p h a e r i c u s ) u s i n g e n z y m e b i o t h i n b i o s y n t h e t i c
s y s t e m f r o m m u t a n t ( B a c i l l u s
s p h a e r i c u s )
P r o d u k c j a z g l u k o z y p r z e z f e r m e n t a c j ,
W i t a m i n a B 2 k o n s t r u k c j a u d o s k o n a l o n y c h p r z e z
E r e m o t h e c i u m a s h b y i i ,
( r y b o f l a w i n a ) i n |y n i e r i m e t a b o l i c z n s z c z e p ó w
A s h b y a g o s s y p i i , B a c i l l u s
V i t a m i n B 2 F e r m e n t a t i v e p r o d u c t i o n f r o m g l u c o s e ,
s u b t i l l i s , C a n d i d a f l a v e r i
( r i b o f l a v i n ) c o n s t r u c t i o n o f s t r a i n s i m p r o v e d b y
m e t a b o l i c e n g i n e e r i n g
K o m b i n a c j a p r z y p a d k o w e j m u t a g e n e z y
i i n |y n i e r i i g e n e t y c z n e j p o z w o l i Ba n a
z w i k s z e n i e b l i s k o 1 0 0 - k r o t n i e p r o d u k -
W i t a m i n a B 1 2 ( c y -
t y w n o [c i s z c z e p u P s e u d o m o n a s d e n i -
P r o p i o n i b a c t e r i u m
j a n o k o b a l a m i n a )
t r i f i c a n s
s h e r m a n i i , P s e u d o m o n a s
V i t a m i n B 1 2
C o m b i n a t i o n o f r a n d o m m u t a g e n e s i s
d e n i t r i f i c a n s
( c y a n o c o b a l a m i n ) a n d g e n e t i c e n g i n e e r i n g a l l o w e d t o
i n c r e a s e t h e p r o d u c t i v i t y o f P s e u d o -
m o n a s d e n i t r i f i c a n s s t r a i n b y a l m o s t
1 0 0 t i m e s
O p r a c o w a n i e w Ba s n e n a p o d s t a w i e : [ 1 0 , 1 3 , 1 6 , 2 0 , 3 8 ] .
T h e a u t h o r s o w n s t u d y b a s e d o n : [ 1 0 , 1 3 , 1 6 , 2 0 , 3 8 ] .
Z a s t o s o w a n i e p o j e d y n c z y c h i m i e s z a n y c h k u l t u r m i k r o o r g a n i z m ó w
W i t a m i n a C , c z y l i k w a s L - a s k o r b i n o w y ( a n g . L - a s c o r b i c a c i d ; L - A A ) , j e s t w y k o -
r z y s t y w a n a w p r z e m y [l e f a r m a c e u t y c z n y m ( 5 0 % ) , w p r o d u k c j i |y w n o [c i i p a s z
( 2 5 % ) , a o s t a t n i o r ó w n i e | w k o s m e t o l o g i i ( 1 0 % ) [ 5 ] . R o c z n a s p r z e d a | w i t a m i n y C
o s i g n Ba w a r t o [ 8 0 0 m l n U S D , a r o s n c e z a p o t r z e b o w a n i e p o k r y w a n e j e s t g Bó w n i e
d z i k i p r z e m y s Bo w e j p r o d u k c j i m e t o d c h e m i c z n o - m i k r o b i o l o g i c z n w 7 - e t a p o w y m
p r o c e s i e R e i c h s t e i n a . P o c z t k o w y e t a p u t l e n i e n i a D - s o r b i t o l u d o L - s o r b o z y j e s t w s p o -
m a g a n y p r z e z b i o l o g i c z n [c i e |k k a t a l i z o w a n p r z e z s z c z e p G l u c o n o b a c t e r o x y d a n s .
P o m i m o 6 0 l a t d o [w i a d c z e D p r o c e s w y m a g a u |y c i a a g r e s y w n y c h r o z p u s z c z a l n i k ó w
o r g a n i c z n y c h i n i e o r g a n i c z n y c h , w y s o k i e g o c i [n i e n i a i t e m p e r a t u r y , c o p r z y z a o s t r z o -
B I O T E C H N O L O G I C Z N E M E T O D Y P R O D U K C J I W I T A M I N Z W Y K O R Z Y S T A N I E M M I K R O O R G A N I Z M Ó W 9
n y c h p r z e p i s a c h b e z p i e c z e Ds t w a z n a c z c o p o d w y |s z a k o s z t y p r o d u k c j i ( r y s . 1 ) . O p t y -
m a l i z a c j a s y n t e z y R e i c h s t e i n a z m i e r z a w k i e r u n k u w y k o r z y s t a n i a m i e s z a n y c h k u l t u r
m i k r o o r g a n i z m ó w i g e n e t y c z n e j m o d y f i k a c j i s z c z e p ó w , c o w o p t y m i s t y c z n y m w a r i a n -
c i e m o g Bo b y p r o w a d z i n a w e t d o j e d n o e t a p o w e j b i o t r a n s f o r m a c j i . I d e a s y n t e z y w i t a -
m i n y C k o n k u r e n c y j n e j w o b e c k l a s y c z n e g o p r o c e s u R e i c h s t e i n a , z z a s t o s o w a n i e m
m i e s z a n y c h k u l t u r m i k r o o r g a n i z m ó w , p o w s t a Ba w 1 9 6 9 r . i j e s t s u k c e s y w n i e d o s k o n a -
l o n a g Bó w n i e p r z e z c h i Ds k i c h b a d a c z y . S e l e k c j a z m u t a g e n i z o w a n y c h p r o m i e n i o w a -
n i e m U V s z c z e p ó w G . o x y d a n s o r a z B a c i l l u s m e g a t e r i u m p o z w o l i Ba n a u z y s k a n i e
k o n w e r s j i 9 2 % L - s o r b o z y w 1 8 0 - l i t r o w y m f e r m e n t o r z e . G . o x y d a n s z a w i e r a k l u c z o w y
u k Ba d e n z y m a t y c z n y p o z w a l a j c y n a p r o d u k c j k w a s u 2 - k e t o - L - g u l o n o w e g o ( a n g .
2 - k e t o - L - g u l o n i c a c i d ; 2 - K L G A ) , n a t o m i a s t o b e c n o [ B . m e g a t e r i u m z a p e w n i a z w i k -
s z o n a k u m u l a c j f i n a l n e g o p r o d u k t u . W k o l e j n e j f a z i e z a s t o s o w a n o s e l e k c j s z c z e -
p ó w G l u c o n o b a c t e r m e l a n o g e n u s , k t ó r a p o z w o l i Ba n a p r o d u k c j 2 - K L G A
z D - s o r b i t o l u i L - s o r b o z y z o d p o w i e d n i o 5 0 i 6 0 % w y d a j n o [c i . P o m i m o p r z e k o n a n i a ,
|e z d o l n o [ p r o d u k c j i 2 - k e t o - L - g u l o n i a n u j e s t z a r e z e r w o w a n a w y Bc z n i e d l a r o d z a j u
G l u c o n o b a c t e r , A c e t o b a c t e r i P s e u d o m o n a s w y i z o l o w a n o s z c z e p K e t o g u l o n i c i g e n i u m
v u l g a r i s D S M 4 0 2 5 o s i g a j c y w y d a j n o [ 1 , 3 7 g / l L - A A z 5 g / l L - s o r b o s o m u [ 3 4 ] .
G e n e t y c z n a m o d y f i k a c j a s z c z e p ó w
P i e r w s z e p r ó b y w y k o r z y s t a n i a s z c z e p u E r w i n i a h e r b i c o l a t r a n s f o r m o w a n e g o g e -
n e m r e d u k t a z y 2 , 5 - d i k e t o - D - g l u k o n i a n u z C o r y n e b a c t e r i u m s p . p o z w o l i By n a u z y s k a -
n i e 1 2 0 g / l 2 - K L G A w c z a s i e p o n i |e j 1 2 0 h [ 3 8 ] . W y s o k w y d a j n o [ o s i g n i t o r ó w -
n i e | d z i k i r e k o m b i n a n t o w e m u s z c z e p o w i G . o x y d a n s G 6 2 4 z w b u d o w a n y m g e n e m
k o d u j c y m d e h y d r o g e n a z L - s o r b o s o m u l u b L - s o r b o z y z G . o x y d a n s T - 1 0 0 [ 2 8 ] . J e d -
n a k w y m i e n i o n e w y |e j p r ó b y n i e p o z w a l a By n a b e z p o [r e d n i p r o d u k c j k w a s u a s k o r -
b i n o w e g o z D - g l u k o z y c z y L - s o r b i t o l u , a j e d y n i e a k u m u l a c j p r o d u k t u p o [r e d n i e g o :
2 - K L G A . U z u p e Bn i e n i e b r a k u j c e g o o g n i w a , t o e f e k t z a s t o s o w a n i a h y d r o l i z y r e a l i z o -
w a n e j p r z e z l a k t o n a z y z Z y m o m o n a s m o b i l i s c z y E . c o l i , k t ó r a p o z w o l i Ba n a t a k k o n -
w e r s j , j e d n a k w c i | p r z y m a Bo a k c e p t o w a n y m p o z i o m i e w y d a j n o [c i . R a p o r t y s y g n a l i -
z u j i d e n t y f i k a c j s z c z e p ó w d r o |d |y C a n d i d a b l a n k i i C r y p t o c o c c u s d i m m e n n a e , k t ó r e
p r z e k s z t a Bc a j 2 - K L G A d o L - A A [ 1 3 ] . U z y s k a n a w y d a j n o [ n a p o z i o m i e 2 5 ¼g / m l
L - A A w m e d i u m , z p o c z t k o w y c h 5 m g / m l k e t o - L - g u l o n i a n u , p o b l i s k o 4 8 h f e r m e n -
t a c j i n a d a l n i e j e s t o d p o w i e d n i a . O b a s z c z e p y w y k o r z y s t u j k w a s L - a s k o r b i n o w y j a k o
zr ó d Bo w g l a , s t d u k i e r u n k o w a n a m u t a g e n e z a m o |e s i p r z y c z y n i a d o z w i k s z e n i a
e f e k t y w n o [c i t e g o p r o c e s u .
1 0 R o b e r t D u l i Ds k i
K a t a l i z a t o r n i k l o w y , 1 4 0 - 1 5 0 ° C ,
c i [n i e n i e 8 0 - 1 2 5 a t m
D - g l u k o z a
N i c k e l c a t a l y s t , 1 4 0 - 1 5 0 ° C ,
p r e s s u r e 8 0 - 1 2 5 a t m D - g l u c o s e
D - s o r b i t o l
D - s o r b i t o l
F e r m e n t a c j a :
G l u c o n o b a c t e r o x y d a n s
L - s o r b o z a
F e r m e n t a t i o n :
L - s o r b o s e
G l u c o n o b a c t e r o x y d a n s
S t |o n y H 2 S O 4
C o n c e n t r a t e d H 2 S O 4
D i a c e t o n o - L - s o r b o z a
D i a c e t o n o - L - s o r b o s e
P b 2 +
K w a s 2 - k e t o - L - g u l o n o w y
2 - k e t o - L - g u l o n i c a c i d
H C l , C H 3 O H
E s t e r m e t y l o w y k w a s u 2 - k e t o - L -
g u l o n o w e g o
2 - k e t o - L - g u l o n i c a c i d m e t h y l e s t e r
C 2 H 5 O H , 1 0 0 ° C
K w a s L - a s k o r b i n o w y
L - a s c o r b i c a c i d
R y s . 1 . P r z e m y s Bo w a p r o d u k c j a w i t a m i n y C p o p r z e z s y n t e z R e i c h s t e i n a z u d z i a Be m j e d n o e t a p o w e j
f e r m e n t a c j i r e a l i z o w a n e j p r z e z r e k o m b i n a n t o w y s z c z e p G l u c o n o b a c t e r o x y d a n s .
F i g . 1 . I n d u s t r i a l p r o d u c t i o n o f v i t a m i n C b y R e i c h s t e i n - s y n t h e s i s w i t h o n e - s t e p f e r m e n t a t i o n c a r r i e d
o u t b y a r e c o m b i n a n t G l u c o n o b a c t e r o x y d a n s s t r a i n .
O p r a c o w a n i e w Ba s n e n a p o d s t a w i e : [ 1 0 , 1 3 , 1 4 , 3 0 ] .
T h e a u t h o r s o w n s t u d y b a s e d o n : [ 1 0 , 1 3 , 1 4 , 3 0 ] .
B I O T E C H N O L O G I C Z N E M E T O D Y P R O D U K C J I W I T A M I N Z W Y K O R Z Y S T A N I E M M I K R O O R G A N I Z M Ó W 1 1
D r o |d z e i m i k r o g l o n y a l t e r n a t y w n e zr ó d Ba
K o m ó r k i d r o |d |y m a j z d o l n o [ s y n t e z y p i c i o w g l o w e g o a n a l o g u w i t a m i n y C
k w a s u D - e r y t r o a s k o r b i n o w e g o ( a n g . D - e r y t h r o a s c o r b i c a c i d ; D - E A A ) . Z w i z e k t e n m a
p o d o b n e s p e k t r u m w Ba [c i w o [c i a n t y o k s y d a c y j n y c h , j e d n a k n i e j e s t c z y n n i k i e m a n t y -
s z k o r b u t o w y m , c o z n a c z c o o g r a n i c z a j e g o k o m e r c y j n e z a s t o s o w a n i e . I n t e r e s u j c e j e s t
p o d o b i e Ds t w o d w ó c h e t a p ó w b i o s y n t e z y D - E A A p r z e z d r o |d |e d o a n a l o g i c z n e j s e -
k w e n c j i r e a k c j i p r o w a d z c e j d o p o w s t a n i a L - A A w r o [l i n a c h . O k a z u j e s i |e z a a n g a -
|o w a n a w p r o c e s b i o s y n t e z y o k s y d a z a D - a r a b i n o n o - 1 , 4 - l a k t o n u , i z o l o w a n a z C a n d i d a
a l b i c a n s i S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e , a k c e p t u j e i n v i t r o , o p r ó c z n a t u r a l n e g o
( D - a r a b i n o z y ) , r ó w n i e | t a k i e s u b s t r a t y , j a k L - g a l a k t o - 1 , 4 - l a k t o n o r a z L - g u l o n o - 1 , 4 -
l a k t o n , p o z w a l a j c n a p r o d u k c j L - A A w k o m ó r k a c h [ 1 3 ] . S z e r o k a s p e c y f i c z n o [ s u b -
s t r a t o w a d e h y d r o g e n a z y D - a r a b i n o z y , k a t a l i z u j c e j k o l e j n y e t a p b i o s y n t e z y D - E A A ,
z a p e w n i Ba a k u m u l a c j k w a s u L - a s k o r b i n o w e g o p o i n k u b a c j i z L - g a l a k t o z [ 1 4 ] .
T a e l a s t y c z n o [ [c i e |k i b i o s y n t e z y D - E A A z o s t a Ba w y k o r z y s t a n a w j e d n o e t a p o -
w y m p r o c e s i e f e r m e n t a c j i r e a l i z o w a n y m p r z e z u d o s k o n a l o n e s z c z e p y S . c e r e v i s i a e
o r a z Z y g o s a c h a r o m y c e s b a i l i i [ 3 0 ] . G Bó w n y m p r o b l e m e m w p r o d u k c j i L - A A p r z e z
d r o |d |e p o z o s t a j e w y s o k i k o s z t L - g a l a k t o z y , k t ó r a n a d a l s z y m e t a p i e p o w i n n a b y
p o z y s k i w a n a p r z e z z r e k o m b i n o w a n e s z c z e p y b a k t e r y j n e w y k o r z y s t u j c e w p r o d u k c j i
t e g o c u k r u z n a c z n i e t a Ds z e s u b s t r a t y w y j [c i o w e . W 1 9 9 6 r . o p a t e n t o w a n o p r o c e s p r o -
d u k c j i b i o m a s y w z b o g a c o n e j w w i t a m i n C d l a p r z e m y s Bu p a s z o w e g o i s u p l e m e n t a c j i
d i e t y . J e d n o e t a p o w y p r o c e s f e r m e n t a c j i r e a l i z o w a n y j e s t p o p r z e z h e t e r o t r o f i c z n e m i -
k r o a l g i C h l o r e l l a p y r e n o i d o s a , d e p o n u j c e w i t a m i n C w e w n t r z k o m ó r k i . O p t y m a l i -
z a c j a w a r u n k ó w h o d o w l i i m u t a g e n e z a s z c z e p ó w p o z w o l i Ba n a 7 0 - k r o t n y w z r o s t w y -
d a j n o [c i p r o d u k c j i w s t o s u n k u d o m a c i e r z y s t e g o s z c z e p u ( 2 g L - A A / l ) [ 1 0 ] .
W i t a m i n a B 2
R y b o f l a w i n a , c z y l i w i t a m i n a B 2 , j e s t p r e k u r s o r e m k o e n z y m ó w f l a w i n o w y c h F A D
o r a z F M N , u c z e s t n i c z c y c h w r e a k c j a c h o k s y d o r e d u k c y j n y c h o r g a n i z m u . W |y w n o [c i
s t o s o w a n a j e s t g Bó w n i e j a k o |ó Bt y b a r w n i k , p o z y s k i w a n a w z n a k o m i t e j w i k s z o [c i
p o p r z e z s y n t e z c h e m i c z n . W o s t a t n i c h l a t a c h d o m i n u j c y p r o d u c e n c i , k o n c e r n y
B A S F , R o c h e c z y A D M / A v e n t i s , i n t e n s y w n i e r o z w i j a j s e k t o r b i o t e c h n o l o g i c z n e j
p r o d u k c j i r y b o f l a w i n y p o l e g a j c e j n a w y k o r z y s t a n i u g e n e t y c z n i e z m o d y f i k o w a n y c h
k o m ó r e k b a k t e r i i i g r z y b ó w . Z a s t o s o w a n i e w y s o k o w y d a j n y c h s z c z e p ó w m i k r o o r g a n i -
z m ó w z g a t u n k u B a c i l l u s s u b t i l l i s , A s h b y a g o s s y p i , E r e m o t h e c i u m a s h b y i i c z y C a n d i -
d a f a m a t a p o z w a l a n a p r z e p r o w a d z e n i e j e d n o e t a p o w e j f e r m e n t a c j i , z n a c z n i e r e d u k u j c
k o s z t y p r o d u k c j i i p o t e n c j a l n e g o r e c y k l i n g u s u b s t a n c j i o d p a d o w y c h [ 1 7 , 1 9 , 2 3 ] .
W m i k r o b i o l o g i c z n e j s y n t e z i e w y k o r z y s t y w a n e s w y s e l e k c j o n o w a n e s z c z e p y , k t ó r y c h
h o d o w l a z o p t y m a l i z o w a n a j e s t p o d w z g l d e m d o b o r u s k Ba d n i k ó w p o |y w k i : zr ó d Ba
1 2 R o b e r t D u l i Ds k i
w g l a , m i k r o e l e m e n t ó w o r a z p H . S z c z e p y A . g o s s y p i o r a z C . f a m a t a c h a r a k t e r y z u j e
n a d p r o d u k c j a r y b o f l a w i n y s t y m u l o w a n a w z b o g a c a n i e m p o |y w k i w p r e k u r s o r y w i t a -
m i n y B 2 . W z r o s t w y d a j n o [c i z a n o t o w a n o p r z y s u p l e m e n t a c j i m e d i u m h o d o w l a n e g o
G T P , h i p o k s a n t y n [ 3 1 ] c z y g l i c y n [ 1 5 ] , k t ó r a o d g r y w a r ó w n o c z e [n i e r o l c z y n n i k a
l i m i t u j c e g o i i n d u k t o r a s y n t e z y r y b o f l a w i n y .
S e l e k c j a m u t a n t ó w i p r o j e k t o w a n i e m e t a b o l i z m u
S e l e k c j a m u t a n t ó w p r o w a d z o n a j e s t w k i e r u n k u o b n i |o n e j w r a |l i w o [c i n a z w i k -
s z o n e s t |e n i e |e l a z a , k t ó r e n e g a t y w n i e w p By w a n a b i o s y n t e z r y b o f l a w i n y p r z e z C .
f a m a t a [ 1 5 ] . Z w i k s z o n p r o d u k c j w i t a m i n y B 2 o b s e r w o w a n o r ó w n i e | u m u t a n t ó w
o p o r n y c h n a a n a l o g p u r y n y t u b e r c e d y n ( 8 5 - 2 0 0 ¼g / m l ) , a w p r z y p a d k u B . s u b t i l l i s :
8 - a z o g u a n i n , s u l f o t l e n e k m e t i o n i n y c z y r o z e o f l a w i n a n t y m e t a b o l i t r y b o f l a w i n y
[ 2 3 ] . N a d p r o d u k c j a j e s t e f e k t e m d e r e g u l a c j i s z l a k ó w m e t a b o l i c z n y c h , c o p r z y c z y n i a
s i d o i n t e n s y w n e g o p r z e k s z t a Bc e n i a m o n o f o s f o r a n u i n o z y n y o r a z m o n o f o s f o r a n u
k s a n t o z y n y d o p r e k u r s o r a r y b o f l a w i n y : G M P .
K o l e j n a s t r a t e g i a z w i k s z a n i a p r o d u k t y w n o [c i r y b o f l a w i n y p r o j e k t o w a n i e m e -
t a b o l i z m u p o l e g a n a n a d e k s p r e s j i l u b w y Bc z a n i u ( n o k a u c i e ) g e n ó w k o d u j c y c h e n -
z y m y k l u c z o w y c h [c i e |e k b i o s y n t e t y c z n y c h l u b k a t a l i z u j c y c h n i e p o |d a n e r e a k c j e
b o c z n e . N a j b a r d z i e j z a a w a n s o w a n e w t y m z a k r e s i e s p r ó b y z e s z c z e p a m i B . s u b t i l i s
o r a z A . g o s s y p i [ 1 1 , 1 8 , 3 3 ] . P r z y k Ba d s t a n o w i n a d e k s p r e s j a g e n u A g G L Y 1 , k o d u j c e g o
a l d o l a z t r e o n i n y [ 2 1 ] . T r e o n i n a n a l e |y d o g r o n a p o t e n c j a l n y c h p r e k u r s o r ó w G T P ,
a z k o l e i t e n z w i z e k s t a n o w i s u b s t r a t w y j [c i o w y d o p r o c e s u b i o s y n t e z y r y b o f l a w i n y .
K o n t r o l a g e n u p r z e z p r o m o t o r i t e r m i n a t o r A g T E F z a o w o c o w a Ba 1 0 - k r o t n y m w z r o s t e m
s p e c y f i c z n e j a k t y w n o [c i a l d o l a z y t r e o n i n y , c o p o [r e d n i o w p By n Bo n a z w i k s z e n i e
p r o d u k c j i r y b o f l a w i n y z a s p r a w e f e k t y w n e g o p o b i e r a n i a t e g o a m i n o k w a s u . O s t a t n i
p r z y k Ba d s t a n o w i w y Bc z e n i e g e n u A g V M A 1 , k o d u j c e g o p o d j e d n o s t k w a k u o l a r n e j
A T P a z y [ 1 1 ] . D z i k i t e j o p e r a c j i s y n t e t y z o w a n a p r z e z A . g o s s y p i r y b o f l a w i n a n i e j e s t
d e p o n o w a n a w k o m ó r k o w e j w a k u o l i , a t r a n s p o r t o w a n a d o [r o d o w i s k a z e w n t r z k o -
m ó r k o w e g o .
W i t a m i n a B 1 2
T e r m i n w i t a m i n a B 1 2 j e s t s t o s o w a n y w o b e c z w i z k ó w c z t e r o p i r o l o w y c h z c e n -
t r a l n i e z l o k a l i z o w a n y m j o n e m k o b a l t u : c y j a n o k o b a l a m i n y , a d e n o z y n o k o b a l a m i n y o r a z
h y d r o k s y l o k o b a l a m i n y . D l a c z Bo w i e k a w i t a m i n a B 1 2 j e s t n i e z b d n a w [l a d o w y c h i l o -
[c i a c h ( 1 - 3 ¼g / d z i e D) j a k o k o e n z y m s y n t a z y m e t i o n i n y ( E C 2 . 1 . 1 . 1 3 ) o r a z m u t a z y
m e t y l o m a l o n y l o - C o A ( E C 5 . 4 . 9 9 . 2 ) . P r o c e s b i o s y n t e z y j e s t p r o w a d z o n y p r z e z n i e l i c z -
n e b a k t e r i e i g l o n y . B l i s k o 1 0 l a t b a d a D z u d z i a Be m p o n a d 1 0 0 n a u k o w c ó w p o z w o l i Bo
n a o p r a c o w a n i e t e c h n o l o g i i c h e m i c z n e j s y n t e z y w i t a m i n y B 1 2 . J e d n a k t e c h n i c z n e t r u d -
n o [c i z w i z a n e z p r z e p r o w a d z e n i e m 7 0 - e t a p o w e g o p r o c e s u i a s p e k t y e k o n o m i c z n e
B I O T E C H N O L O G I C Z N E M E T O D Y P R O D U K C J I W I T A M I N Z W Y K O R Z Y S T A N I E M M I K R O O R G A N I Z M Ó W 1 3
w y k l u c z a j z a s t o s o w a n i e m e t o d y n a s k a l p r z e m y s Bo w . O b e c n i e k o b a l a m i n a p r o d u -
k o w a n a j e s t w y Bc z n i e m e t o d f e r m e n t a c j i p r z e z w y s e l e k c j o n o w a n e s z c z e p y m . i n .
z r o d z a j u : A e r o b a c t e r , A z o t o b a c t e r , B a c i l l u s , C l o s t r i d u m , C o r y n e b a c t e r i u m , F l a v o b a c -
t e r i u m , N o c a r d i a , P r o p i o n i b a c t e r i u m , P s e u d o m o n a s c z y R h i z o b i u m [ 2 0 , 2 4 , 3 2 ] .
G Bó w n s t r a t e g i w u d o s k o n a l a n i u p r o d u k c j i j e s t n i e u k i e r u n k o w a n a m u t a g e n e z a ,
a n a s t p n i e s k r i n i n g s z c z e p ó w m i k r o o r g a n i z m ó w p o d w z g l d e m p r o d u k t y w n o [c i , g e -
n e t y c z n e j s t a b i l n o [c i o r a z o d p o r n o [c i n a p o d w y |s z o n e s t |e n i e s z k o d l i w y c h u b o c z -
n y c h p r o d u k t ó w m e t a b o l i z m u o b e c n y c h w [r o d o w i s k u h o d o w l a n y m . W p r o d u k c j i
p r z e m y s Bo w e j w y k o r z y s t u j e s i p r z e d e w s z y s t k i m d w a g a t u n k i : P r o p i o n i b a c t e r i u m
s h e r m a n i i o r a z P s e u d o m o n a s d e n i t r i f i c a n s . P . s h e r m a n i i z d o m i n o w a B r y n e k p r o d u k c j i
w i t a m i n y B 1 2 , a n i e u z n a n y z a o g ó l n i e b e z p i e c z n y s z c z e p G R A S ( a n g . G e n e r a l l y R e -
c o g n i z e d a s S a f e ) . B i o p r o c e s y r e a l i z o w a n e z u d z i a Be m m i k r o a e r o f i l n e g o P . s h e r m a n i i
p r z e b i e g a j w r a m a c h d w u e t a p o w e j f e r m e n t a c j i . W t r a k c i e p i e r w s z y c h 3 d n i h o d o w l i
w [r o d o w i s k u b e z t l e n o w y m b a k t e r i e s y n t e t y z u j p r e k u r s o r k o b i n o a m i d , p o c z y m n a -
s t p u j e d e l i k a t n e n a p o w i e t r z a n i e k u l t u r y w c i g u k o l e j n y c h 1 - 3 d n i c e l e m r e a l i z a c j i
f i n a l n e g o e t a p u p r o d u k c j i d i m e t y l o b e n z i m i d a z o l u ( D M B I ) i p o Bc z e n i a o b u c z s t e -
c z e k , a b y u t w o r z y c y j a n o k o b a l a m i n [ 2 0 ] . W p r z e c i w i e Ds t w i e d o P r o p i o n i b a c t e r i u m
p r o d u k c j a w i t a m i n y B 1 2 p r z e z P . d e n i t r i f i c a n s s t a n o w i p r o c e s t l e n o w y , k t ó r e g o w y d a j -
n o [ w r a m a c h 2 - 3 - d n i o w e g o c y k l u h o d o w l a n e g o p r o w a d z o n e g o w t e m p . 3 0 ° C i p H
6 - 7 j e s t w y r a zn i e s k o r e l o w a n a z f a z w z r o s t u d r o b n o u s t r o j ó w . N i e z a l e |n i e o d z a s t o -
s o w a n e g o s z c z e p u p r o d u k t y w n o [ w z r a s t a d z i k i w p r o w a d z e n i u d o p o |y w k i p r e k u r s o -
r ó w o r a z k l u c z o w y c h s u b s t a n c j i w p r o c e s i e b i o s y n t e z y : g l i c y n y , t r e o n i n y , k w a s u
´- a m i n o l e w u l i n o w e g o , j o n ó w k o b a l t u c z y D M B I .
I n |y n i e r i a g e n e t y c z n a
F r a n c u s k i k o n c e r n R h o n e - P o u l e n c R h o r e r ( R P R ) , w y k o r z y s t u j c m e t o d y i n |y n i e -
r i i g e n e t y c z n e j w s p o m a g a n e j p r z y p a d k o w m u t a g e n e z , z w i k s z y B b l i s k o 1 0 0 - k r o t n i e
p r o d u k t y w n o [ s z c z e p u P . d e n i t r i f i c a n s [ 3 ] . S z c z e g ó Bo w o o p i s a n y w e u r o p e j s k i m p a -
t e n c i e 0 5 1 6 6 4 7 B 1 p r o j e k t p o l e g a m . i n . n a a m p l i f i k a c j i 8 g e n ó w P . d e n i t r i f i c a n s
w o p e r o n i e c o b F - c o b M . Z a s t o s o w a n i e w i e l o k o p i j n y c h p l a z m i d ó w p o z w o l i Bo n a 3 0 %
w z r o s t p r o d u k c j i k o b a l a m i n y , a k o l e j n e 2 0 % u z y s k a n o d z i k i z w i k s z e n i u l i c z b y k o -
p i i b i o s y n t e t y c z n y c h g e n ó w c o b A o r a z c o b E [ 3 , 4 ] . W c e l u w y e l i m i n o w a n i a h a m o w a -
n i a s u b s t r a t e m m e t y l o t r a n s f e r a z y z a a n g a |o w a n e j w p o c z t k o w e e t a p y b i o s y n t e z y ,
k o d o w a n e j p r z e z g e n c o b A , n a u k o w c y z R P R z a s u g e r o w a l i h e t e r o l o g i c z n e k s p r e s j
g e n u c o r A z M e t h a n o b a c t e r i u m i v a n o v i i [ 3 ] . I s t o t n y w z r o s t k o m ó r k o w e j s y n t e z y
D M B I j e d n e g o z l i g a n d ó w c e n t r a l n e g o j o n u k o b a l t u , c z s t o u z u p e Bn i a n e g o w p o |y w -
c e u z y s k a n o d z i k i t r a n s - e k s p r e s j i g e n u b l u B z R h o d o b a c t e r c a p s u l a t u s [ 4 ] .
1 4 R o b e r t D u l i Ds k i
S y n t e z a w i t a m i n w t r a n s g e n i c z n y c h r o [l i n a c h
W i t a m i n a A o r a z k a r o t e n o i d y
K a r o t e n o i d y t o g r u p a p o n a d 6 0 0 s t r u k t u r a l n i e s p o k r e w n i o n y c h z w i z k ó w o b e c -
n y c h g Bó w n i e w r o [l i n a c h , g l o n a c h , b a k t e r i a c h i g r z y b a c h . B a r w a k a r o t e n o i d ó w , k l u -
c z o w a r o l a w p r o c e s a c h w i d z e n i a o r a z i c h w Ba [c i w o [c i p r z e c i w u t l e n i a j c e t o g Bó w n e
c z y n n i k i w p By w a j c e n a c o r a z s z e r s z e i c h z a s t o s o w a n i e w p r o d u k c j i |y w n o [c i i p r o -
d u k t ó w f a r m a c e u t y c z n y c h ( p r o d u k c j a s z a c o w a n a w 2 0 1 0 r o k u n a 1 m l d U S D ) [ 8 ] .
R o s n c e z a p o t r z e b o w a n i e n a k a r o t e n o i d y m o |e b y z a s p o k o j o n e p o p r z e z s y n t e z
o c z y s z c z o n e j f o r m y w i t a m i n y A w p r z y p a d k u a p l i k a c j i f a r m a c e u t y c z n y c h , a l e o b i e c u -
j c p e r s p e k t y w j e s t z w i k s z e n i e k o n c e n t r a c j i p r o w i t a m i n y A w r o [l i n a c h , s t a n o w i -
c y c h p o d s t a w o w e zr ó d Bo k a r o t e n o i d ó w w d i e c i e ( n p . o w o c e p o m i d o r a ) c z y w r c z i n i -
c j o w a n i e b i o s y n t e z y t e g o z w i z k u ( e n d o s p e r m a r y |u ) [ 2 9 ] . J e d n o c z e [n i e p o s t p y
w b i o t e c h n o l o g i i g l o n ó w s t w a r z a j m o |l i w o [c i w y k o r z y s t a n i a t y c h m i k r o o r g a n i z m ó w
j a k o b i o r e a k t o r ó w d o p r o d u k c j i k a r o t e n o i d ó w [ 8 , 2 5 ] .
D o b r y p r z y k Ba d s t a n o w i p r o j e k t z a i n i c j o w a n y w 1 9 9 0 r . p r z e z P o t r y k u s a z Z u r y -
c h u o r a z B e y e r a z F r e i b u r g a , p o l e g a j c y n a w p r o w a d z e n i u d o e n d o s p e r m y r y |u ( O r y z a
s a t i v a ) g e n ó w o d p o w i e d z i a l n y c h z a b i o s y n t e z p r o w i t a m i n y A z b a k t e r i i E r w i n i a u r e -
d o v o r a o r a z |o n k i l a ( N a r c i s s u s p s e u d o n a r c i s s u s ) ( r y s . 2 ) [ 2 ] . M o d y f i k a c j a p o l e g a Ba n a
h e t e r o l o g i c z n e j e k s p r e s j i w t e j t k a n c e a k t y w n o [c i s y n t a z y f i t o e n u , d e s a t u r a z y f i t o e n u ,
d e s a t u r a z y ¶- k a r o t e n u o r a z c y k l a z y ²- k a r o t e n u . T r a n s g e n i c z n y r y | o c h a r a k t e r y s t y c z -
n e j |ó Bt e j b a r w i e n a s i o n z a w i e r a B o d 1 , 6 - 2 , 0 ¼g ²- k a r o t e n u n a g r a m t r a w y ,
a w p r o j e k c i e Z Bo t y R y | 2 u z y s k a n o n a w e t 2 3 - k r o t n y w z r o s t p u l i k a r o t e n o i d ó w
( 3 7 ¼g / g ) [ 2 2 ] .
D r u g a s t r a t e g i a w z m a c n i a n i a p r o d u k c j i w i t a m i n y A p o l e g a n a m o d y f i k a c j i s z l a k u
k a r o t e n o g e n e z y , w c e l u u z y s k a n i a o p t y m a l n e j p u l i ²- k a r o t e n u , w y k a z u j c e g o 1 0 0 %
a k t y w n o [c i w i t a m i n y A . W t r a k c i e d e p o n o w a n i a l i k o p e n u w d o j r z e w a j c y m p o m i d o -
r z e ( L y c o p e r s i c o n e s c u l e n t u m ) g Bó w n y m c z y n n i k i e m k o n t r o l u j c y m p r o c e s j e s t a k t y w -
n o [ s y n t a z y f i t o e n u i t e n e n z y m j e s t j e d n y m z k l u c z o w y c h o b i e k t ó w m o d y f i k a c j i g e -
n e t y c z n e j w o w o c a c h p o m i d o r a . E k s p r e s j a d e s a t u r a z y f i t o e n u z E . u r e d o v o r a p o d k o n -
t r o l p r o m o t o r a 3 5 S z w i r u s a m o z a i k i t y t o n i u C a M V ( a n g . c a u l i f l o w e r m o s a i c v i r u s )
w p By n Ba n a o b n i |e n i e c a Bk o w i t e j p u l i k a r o t e n o i d ó w o 5 0 % , j e d n a k p o z i o m ²- k a r o t e n u
w z r ó s B n i e m a l 3 - k r o t n i e z 2 7 0 d o 5 2 0 ¼g / g [ 2 7 ] . N a t o m i a s t w r z e p a k u ( B r a s s i c a n a p u s )
e k s p r e s j a s y n t a z y f i t o e n u z E . u r e d o v o r a p o d k o n t r o l m a c i e r z y s t e g o p r e k u r s o r a s k u t -
k o w a Ba 5 0 - k r o t n y m w z r o s t e m c a Bk o w i t e j p u l i k a r o t e n o i d ó w w h o m o z y g o t y c z n y c h
n a s i o n a c h [ 3 1 ] . W b r e w o c z e k i w a n i o m b a d a c z y , k t ó r z y z a k Ba d a l i z w i k s z e n i e z a w a r t o -
[c i l u t e i n y , n a j w y |s z y p o z i o m o s i g n B ²- k a r o t e n ( 4 0 0 ¼g / g [w i e |e j m a s y ) o r a z
±- k a r o t e n ( 7 0 0 ¼g / g [w i e |e j m a s y ) . I n |y n i e r i a g e n e t y c z n a s z l a k u k a r o t e n o i d ó w s t w a -
r z a p o t e n c j a l n e z a g r o |e n i a z w i z a n e z d e r e g u l a c j [c i e |e k m e t a b o l i c z n y c h o d p o w i e -
B I O T E C H N O L O G I C Z N E M E T O D Y P R O D U K C J I W I T A M I N Z W Y K O R Z Y S T A N I E M M I K R O O R G A N I Z M Ó W 1 5
d z i a l n y c h m . i n . z a s y n t e z f i t o h o r m o n ó w . R e z u l t a t e m e k s p r e s j i g e n u s y n t a z y f i t o e n u
w t r a n s g e n i c z n y m p o m i d o r z e b y Bo o b n i |e n i e p u l i k w a s u g i b e r e l i n o w e g o , k t ó r y m a
w s p ó l n y p r e k u r s o r ( p i r o f o s f o r a n g e r a n o g e r a n y l u ) z p r o w i t a m i n A , w s k u t e k c z e g o
w y h o d o w a n e r o [l i n y c e c h o w a Ba k a r Bo w a t o [ [ 1 2 ] .
D i f o s f o r a n g e r a n o g e r a n y l u
G e r a n y l g e r a n y l d i p h o s p h a t e
S y n t a z a f i t o e n u ( |o n k i l )
P h y t o e n e s y n t h a s e ( d a f f o d i l )
F i t o e n
P h y t o e n e
D e s a t u r a z a f i t o e n u ( E r w i n i a u r e d o v o r a )
P h y t o e n e d e s a t u r a s e ( E r w i n i a u r e d o v o r a ) F i t o f l u e n
P h y t o f l u e n e
L i k o p e n
L y c o p e n e
C y k l a z a l i k o p e n u ( |o n k i l )
²- k a r o t e n
L y c o p e n e c y c l a s e ( d a f f o d i l )
²- c a r o t e n e
R y s . 2 . I n |y n i e r i a g e n e t y c z n a s z l a k u b i o s y n t e z y ²- k a r o t e n u w e n d o s p e r m i e Z Bo t e g o r y |u .
F i g . 2 . G e n e t i c e n g i n e e r i n g o f p a t h w a y o f ²- c a r o t e n e b i o s y n t h e s i s i n G o l d e n r i c e e n d o s p e r m .
O p r a c o w a n i e w Ba s n e n a p o d s t a w i e : [ 2 , 2 2 , 2 9 ] .
T h e a u t h o r s o w n s t u d y b a s e d o n : [ 2 , 2 2 , 2 9 ] .
W i t a m i n a E
N a t u r a l n a w i t a m i n a E o b e j m u j e g r u p 8 h y d r o f o b o w y c h p o c h o d n y c h t o k o f e r o l i
z b u d o w a n y c h z p o d j e d n o s t k i i z o p r e n o i d o w e j o r a z p i e r [c i e n i a a r o m a t y c z n e g o .
O p r ó c z z a s a d n i c z e j r o l i f i z j o l o g i c z n e j , w y n i k a j c e j m . i n . z w Ba [c i w o [c i p r z e c i w u t l e -
n i a j a c y c h , w i t a m i n a E j e s t s t o s o w a n a w |y w n o [c i j a k o s u b s t a n c j a p r z e c i w u t l e n i a j a c a
1 6 R o b e r t D u l i Ds k i
n p . w p r o d u k t a c h m i s n y c h , a t a k |e n a c o r a z s z e r s z a s k a l w p r o d u k t a c h f a r m a c e u -
t y c z n y c h i k o s m e t y c z n y c h . Z a p o t r z e b o w a n i e [w i a t o w e g o r y n k u s z a c o w a n e n a p o n a d 1
m l n U S D j e s t p o k r y w a n e g Bó w n i e p o p r z e z p r o d u k c j s y n t e t y c z n e j w i t a m i n y E ( 8 5 - 8 8
% ) i w n i e z n a c z n y m s t o p n i u ( 1 2 - 1 5 % ) d z i k i j e j e k s t r a k c j i z n a t u r a l n y c h zr ó d e B [ 1 6 ] .
Zc i e |k b i o s y n t e z y t o k o f e r o l i z i d e n t y f i k o w a n o w b a d a n i a c h n a r o [l i n a c h ( r z o d k i e w n i k
A r a b i d o p s i s t h a l i a n a , s o j a , t y t o D) o r a z f o s t o s y n t e t y c z n y c h b a k t e r i a c h z r o d z a j u S y n e -
c h o c y s t i s [ 9 ] . Z a s t o s o w a n i e i n |y n i e r i i g e n e t y c z n e j w i n t e n s y f i k a c j i p r o d u k c j i w i t a m i n y
E z n a t u r a l n y c h zr ó d e B s p r o w a d z a s i d o d w ó c h s t r a t e g i i : ( 1 ) p r z e k s z t a Bc e n i a t o k o -
c h r o m a n o l i w p o c h o d n o n a j w y |s z e j a k t y w n o [c i w i t a m i n y E l u b ( 2 ) z w i k s z e n i a
w p r ó b a c h c a Bk o w i t e j p u l i t o k o f e r o l i [ 1 , 2 6 , 3 6 ] . P i e r w s z a m e t o d a d o t y c z y g Bó w n i e
n a s i o n , b o w i e m w i k s z o [ a k t y w n y c h f o t o s y n t e t y c z n i e k o m ó r e k r o [l i n n y c h i b a k t e r y j -
n y c h p r o d u k u j e ±- t o k o f e r o l . T r a n s g e n i c z n a e k s p r e s j a ³- m e t y l o t r a n s f e r a z y o d p o w i e -
d z i a l n e j z a k o Dc o w e p r z e k s z t a Bc e n i e ³- t o k o f e r o l u d o ±- t o k o f e r o l u w n a s i o n a c h A r a b i -
d o p s i s o r a z r z e p a k u p o z w o l i Ba n a z w i k s z e n i e p u l i t e g o o s t a t n i e g o z w i z k u o 9 5
1 0 0 % [ 3 7 ] . N a s i o n a s o i c h a r a k t e r y z u j e z Bo |o n e s p e k t r u m t o k o f e r o l i , o b e j m u j c e :
±- t o k o f e r o l ( 1 0 - 2 0 % ) , ²- t o k o f e r o l ( 2 - 5 % ) , ³- t o k o f e r o l ( 6 0 - 7 0 % ) o r a z ´- t o k o f e r o l
( 2 0 - 3 0 % ) . E k s p r e s j a g e n u w s p o m i n a n e j m e t y l o t r a n s f e r a z y z A r a b i d o p s i s p o z w o l i Ba
n a c a Bk o w i t k o n w e r s j ³- t o k o f e r o l u d o ±- t o k o f e r o l u o r a z r ó w n o c z e s n e p r z e k s z t a Bc e -
n i e ´- t o k o f e r o l u d o ²- t o k o f e r o l u [ 3 7 ] .
A l t e r n a t y w n a s t r a t e g i a p r o d u k c j i w i t a m i n y E , p o l e g a j c a n a z w i k s z a n i u a k u m u -
l a c j i w s z y s t k i c h t o k o f e r o l i , r e a l i z o w a n a j e s t p r z y w y k o r z y s t a n i u b a k t e r i i f o t o s y n t e -
t y c z n y c h z r o d z a j u S y n e c h o c y s t i s o r a z r z o d k i e w n i k a , t y t o n i u , r z e p a k u , k u k u r y d z y c z y
n a s i o n s o i . R e z u l t a t y t y c h b a d a D w s k a z u j n a k l u c z o w r o l f i t y l o t r a n s f e r a z y k w a s u
h o m o g e n t y z y n o w e g o , e n z y m u o d p o w i e d z i a l n e g o z a p o c z t k o w e e t a p y b i o s y n t e z y ,
p o Bc z e n i e p o d j e d n o s t k i i z o p r e n o i d o w e j o r a z p i e r [c i e n i a a r o m a t y c z n e g o . E k s p r e s j a
t r a n s g e n i c z n e j f i t y l o t r a n s f e r a z y z A r a b i d o p s i s t h a l i a n a p o z w o l i Ba n a 1 , 8 - 1 , 4 - k r o t n e
z w i k s z e n i e z a w a r t o [c i t o k o f e r o l i w n a s i o n a c h s o i , a w p r z y p a d k u l i [c i r z o d k i e w n i k a
d o d a t k o w a s t y m u l a c j a c z y n n i k a m i [r o d o w i s k o w y m i ( p r o m i e n i o w a n i e s Bo n e c z n e ,
s k Ba d n i k i o d |y w c z e ) z a p e w n i Ba 1 8 - k r o t n y w z r o s t p o z i o m u w i t a m i n y E [ 7 , 3 6 ] .
P o d s u m o w a n i e
R o s n c e z a p o t r z e b o w a n i e n a w i t a m i n y j e s z c z e d o n i e d a w n a b y Bo z a s p o k a j a n e
g Bó w n i e p r z e z p r z e m y s Bo w , c h e m i c z n s y n t e z t y c h s u b s t a n c j i . J e d n a k w y s o k i e k o s z -
t y e n e r g i i , z n a c z n e z u |y c i e a g r e s y w n y c h r o z p u s z c z a l n i k ó w i p r o b l e m y z u t y l i z a c j
s u b s t a n c j i o d p a d o w y c h s t a n o w i By i m p u l s d o o p r a c o w a n i a b i o t e c h n o l o g i c z n y c h m e t o d
p r o d u k c j i . E k s p a n s j a b i o t e c h n o l o g i i p o l e g a n a z a s t p o w a n i u k o l e j n y c h e t a p ó w c h e -
m i c z n y c h p o p r z e z m i k r o b i o l o g i c z n e b i o t r a n s f o r m a c j e ( w i t a m i n a C ) , c z y t e | n a k o m -
p l e k s o w e j b i o s y n t e z i e w i t a m i n p r z e z w y s e l e k c j o n o w a n e , z m u t a g e n i z o w a n e l u b g e n e -
B I O T E C H N O L O G I C Z N E M E T O D Y P R O D U K C J I W I T A M I N Z W Y K O R Z Y S T A N I E M M I K R O O R G A N I Z M Ó W 1 7
t y c z n i e z m o d y f i k o w a n e s z c z e p y d r o b n o u s t r o j ó w ( w i t a m i n a B 1 2 ) . O b i e c u j c p e r s p e k -
t y w s t a n o w i p r o j e k t o w a n i e m e t a b o l i c z n e , p o l e g a j c e n a s t e r o w a n i u k l u c z o w y m i
[c i e |k a m i b i o s y n t e t y c z n y m i p r e k u r s o r ó w w i t a m i n w t r a n s g e n i c z n y c h m i k r o o r g a n i -
z m a c h ( w i t a m i n a B 2 ) .
L i t e r a t u r a
[ 1 ] A j j a w i I . , S h i n t a n i D . : E n g i n e e r e d p l a n t w i t h e l e v a t e d v i t a m i n E : a n u t r a c e u t i c a l s u c c e s s s t o r y .
T r e n d s B i o t e c h n o l . , 2 0 0 4 , 2 2 , 1 0 4 - 1 0 7 .
[ 2 ] B e y e r P . , A l . - B a b i l i S . , Y e X . , L u c c a P . , S c h a u b P . , W e l s c h R . , P o r t y k u s I . : I n t r o d u c i n g t h e ²-
c a r o t e n e b i o s y n t h e s i s p a t h w a y i n t o r i c e e n d o s p e r m b y g e n e t i c e n g i n e e r i n g t o d e f e a t v i t a m i n A d e f i -
c i e n c y . J . N u t r . , 2 0 0 2 , 1 3 2 , 5 0 6 S - 5 1 0 S .
[ 3 ] B l a n c h e F . , C a m e r o n B . , C r o u z e t J . , D e b u s s c h e L . , L e v y - S c h i l S . , T h i b a u t D . : R h o n e - P o u l e n c B i o -
c h i m i e . E u r . P a t e n t 1 9 9 8 , 0 5 1 6 6 4 7 B 1 .
[ 4 ] B l a n c h e F . , C a m e r o n B . , C r o u z e t J . , D e b u s s c h e L . , T h i b a u t D . : R h o n e - P o u l e n c R o r e r . W o r l d P a t e n t
1 9 9 7 , 9 7 / 4 3 4 2 1 .
[ 5 ] B r e m u s C . , H e r r m a n n U . , B r i n g e r - M e y e r S . , S a h m H . : T h e u s e o f m i c r o o r g a n i s m s i n L - a s c o r b i c
a c i d p r o d u c t i o n . J . B i o t e c h n o l . , 2 0 0 6 , 1 2 4 , 1 9 7 - 2 0 3 .
[ 6 ] B r z o z o w s k a A . , R o s z k o w s k i W . , P i e t r u s z k a B . , K a Bu |a J . : W i t a m i n y i s k Ba d n i k i m i n e r a l n e j a k o
s u p l e m e n t y d i e t y . {y w n o [. N a u k a . T e c h n o l o g i a . J a k o [, 2 0 0 5 , 4 ( 4 5 ) S u p l . , 5 - 1 6 .
[ 7 ] C o l l a k o v a E . , D e l l a P e n n a D . : H o m o g e n t i s a t e p h y t y l t r a n s f e r a s e a c t i v i t y i s l i m i t i n g f o r t o c o p h e r o l
b i o s y n t h e s i s i n A r a b i d o p s i s . P l a n t P h y s i o l . , 2 0 0 3 , 1 3 1 , 6 3 2 - 6 4 2 .
[ 8 ] D e l C a m p o J . A . , G a r c i a - G o n z a l e s M . , G u e r r e r o M . G . : O u t d o o r c u l t i v a t i o n o f m i c r o a l g a e f o r c a r o t e -
n o i d p r o d u c t i o n : c u u r e n t s t a t e a n d p e r s p e c t i v e s . A p p l . E n v i r o n . M i c r o b i o l . , 2 0 0 7 , 7 4 , 1 1 6 3 - 7 4 .
[ 9 ] D e l l a P e n n a D . : A d e c a d e o f p r o g r e s s i n u n d e r s t a n d i n g v i t a m i n E s y n t h e s i s i n p l a n t s . J . P l a n t
P h y s i o l . , 2 0 0 5 , 1 6 2 , 7 2 9 - 7 3 7 .
[ 1 0 ] D o n c h e c k J . A . , H u s s R . J . , R u n n i n g J . A . , S k a t r u d T . J . : L - a s c o r b i c a c i d c o n t a i n i n g b i o m a s s o f C h l o r -
e l l a p y r e n o i d o s a . U S P a t e n t , 1 9 9 6 , 5 , 5 2 1 , 0 9 0 .
[ 1 1 ] F o r s t e r C . , S a n t o s M . A . , R u f f e r t S . , K r a m e r R . , R e v u e l t a J . L . : P h y s i o l o g i c a l c o n s e q u e n c e o f t h e
d i s r u p t i o n o f t h e V M A 1 g e n e i n t h e r i b o f l a v i n o v e r p r o d u c e r A s h b y a g o s s y p i i . J . B i o l . C h e m . , 1 9 9 9 ,
2 7 4 , 9 4 4 2 - 9 4 4 8 .
[ 1 2 ] F r a y R . G . , W a l l a c e A . , F r a s e r P . D . , V a l e r o D . , H e d d e n P . , B r a m l e y P . M . , G r i e r s o n D . : C o n s t i t u t i v e
e x p r e s s i o n o f a f r u i t p h y t o e n e s y n t h a s e g e n e i n t r a n s g e n i c t o m a t o e s c a u s e s d w a r f i s m b y r e d i r e c t i n g
m e t a b o l i t e s f r o m t h e g i b b e r e l l i n p a t h w a y . P l a n t J . , 1 9 9 5 , 8 , 6 9 3 - 7 0 1 .
[ 1 3 ] H a n c o c k R . D . , V i o l a R . : B i o t e c h n o l o g i c a l a p p r o a c h e s f o r L - a s c o r b i c a c i d p r o d u c t i o n . T r e n d s i n
B i o t e c h n o l o g y , 2 0 0 2 , 2 0 , 2 9 9 - 3 0 5 .
[ 1 4 ] H a n c o c k R . D . , V i o l a R . : T h e u s e o f m i c r o - o r g a n i s m s f o r L - a s c o r b i c a c i d p r o d u c t i o n : c u r r e n t s t a t u s
a n d f u t u r e p e r s p e c t i v e s . A p p l . M i c r o b i o l . B i o t e c h n o l . , 2 0 0 1 , 5 6 , 5 6 7 - 5 7 6 .
[ 1 5 ] H e e f n e r D . , W e a v e r C . A . , Y a r u s M . J . , B u r d z i n s k i L . A . , G y u r e D . C . , F o s t e r E . W . : R i b o f l a v i n p r o -
d u c i n g s t r a i n s o f m i c r o o r g a n i s m s , m e t h o d f o r s e l e c t i n g , a n d m e t h o d f o r f e r m e n t a t i o n . P a t e n t W O
8 8 / 0 9 8 2 2 .
[ 1 6 ] H e r b e r s K . : V i t a m i n p r o d u c t i o n i n t r a n s g e n i c p l a n t s . J . P l a n t . P h y s i o l . , 2 0 0 3 , 1 6 0 , 8 2 1 - 8 2 9 .
[ 1 7 ] J i m e n e z A . , S a n t o s M . A . , P o m p e j u s M . , R e v u e l t a J . L . : M e t a b o l i c e n g i n e e r i n g o f t h e p u r i n e p a t h w a y
f o r r i b o f l a v i n p r o d u c t i o n i n A s h b y a g o s s y p i i . A p p l . E n v i r o n . M i c r o b i o l . , 2 0 0 5 , 7 1 , 5 7 4 3 - 5 7 5 1 .
1 8 R o b e r t D u l i Ds k i
[ 1 8 ] K a e s l e r B . , S a h m H . , S t a h m a n n K . P . , S c h m i d t G . , B o e d e d e c k e r B . , S e u l b e r g e r H . : R i b o f l a v i n p r o -
d u c t i o n p r o c e s s b y m e a n s o f m i c r o o r g a n i s m s w i t h m o d i f i e d i s o c i t r a t e l y a s e a c t i v i t y , P a t e n t W O
9 7 0 3 2 0 8 - A , 1 9 9 7 .
[ 1 9 ] K o i z u m i S . , Y o n e t a n i Y . , M a r u y a m a A . , T e s h i b a S . : P r o d u c t i o n o f r i b o f l a v i n b y m e t a b o l i c a l l y e n g i -
n e e r e d C o r y n e b a c t e r i u m a m m o n i a g e n e s . A p p l . M i c r o b i o l . B i o t e c h n o l . , 2 0 0 0 , 5 3 , 6 7 4 - 6 7 9 .
[ 2 0 ] M a r t e n s J . H . , B a r g H . , W a r r e n M . J . , J a h n D . : M i c r o b i a l p r o d u c t i o n o f v i t a m i n B 1 2 . A p p l . M i c r o b i o l .
B i o t e c h n o l . , 2 0 0 2 , 5 8 , 2 7 5 - 2 8 5 .
[ 2 1 ] M o n s c h a u N , S a h m M . , S t a h m a n n K . P . : T h r e o n i n e a l d o l a s e o v e r e x p r e s s i o n p l u s t h r e o n i n e s u p p l e -
m e n t a t i o n e n h a n c e d r i b o f l a v i n p r o d u c t i o n i n A s h b y a g o s s y p i i . A p p l . E n v i r o n . M i c r o b i o l . , 1 9 9 8 , 6 4 ,
4 2 8 3 - 4 2 9 0 .
[ 2 2 ] P a i n e J . A . , S h i p t o n C . A . , C h a g g a r S . , H o w e l l s R . M . , K e n n e d y M . J . , V e r n o n G . , W r i g h t S . Y . , H i n c h -
l i f f e E . , A d a m s J . L . , S i l v e r s t o n e A . L . , D r a k e R . : I m p r o v i n g t h e n u t r i t i o n a l v a l u e o f G o l d e n R i c e
t h r o u g h i n c r e a s e d p r o - v i t a m i n A c o n t e n t . N a t . B i o t e c h n o l . , 2 0 0 5 , 2 3 , 4 8 2 - 4 8 7 .
[ 2 3 ] P e r k i n s J . B . , S l o m a A . , H e r m a n n T . , T h e r i a u l t K . , Z a c h g o E . , E r d e n b e r g e r T . , H a n n e t t N . , C h a t t e r j e e
N . P . , W i l l i a m s V . , R u f o G . A . , H a t c h R . , P e r o J . : G e n e t i c e n g i n e e r i n g o f B a c i l l u s s u b t i l l i s f o r t h e
c o m m e r c i a l p r o d u c t i o n o f r i b o f l a v i n . I n d . M i c r o b i o l . B i o t e c h n o l . , 1 9 9 9 , 2 2 , 8 - 1 8 .
[ 2 4 ] P i a o Y . , Y a m a s h i t a M . , K a w a r a i c h i N . , A s e g a w a R . , O n o H . , M u r o o k a Y . : P r o d u c t i o n o f v i t a m i n
B 1 2 i n g e n e t i c a l l y e n g i n e e r e d P r o p i o n i b a c t e r i u m f r e u d e n r e i c h i i . J . B i o s c i . B i o e n g i n e e r i n g , 2 0 0 4 , 9 8 ,
1 6 7 - 1 7 3 .
[ 2 5 ] R a j a R . , H e m a i s w a r y a S . , R e n g a s a m y R . : E x p l o i t a t i o n o f D u n a l i e l l a f o r b e t a - c a r o t e n e p r o d u c t i o n .
A p p l . M i c r o b i o l . B i o t e c h n o l . , 2 0 0 7 , 7 4 , 5 1 7 - 5 2 3 .
[ 2 6 ] R o c h e f o r d T . R . , W o n g J . C , E g e s e l C . O . , L a m b e r t R . J . : E n h a n c e m e n t o f v i t a m i n l e v e l s i n c o r n . J .
A m . C o l l e g e N u t r . , 2 0 0 2 , 2 1 , 1 9 1 S - 1 9 8 S .
[ 2 7 ] R o m e r S . , F r a s e r P . D . , K i a n o J . W . , S h i p t o n C . A . , M i s a w a N . , S c h u c h W . , B r a m l e y P . M . : E l e v a t i o n
o f t h e p r o v i t a m i n A c o n t e n t o f t r a n s g e n i c t o m a t o p l a n t s . N a t u r e B i o t e c h n o l . , 2 0 0 0 , 1 8 , 6 6 6 - 6 6 9 .
[ 2 8 ] S a i t o Y . , I s h i i Y . , H a y a s h i Y . , I m a o T . , A k a s h i K . , Y o s h i k a w a Y . , N o g u c h i S . , S o e d a M . , Y o s h i d a
M . , N i w a J . , H o s o d a K . , S h i m o m u r a K . : c l o n i n g o f g e n e s c o d i n g f o r L - s o r b o s e a n d L - s o r b o n a s e d e -
h y d r o g e n a s e f r o m G l u c o n o b a c t e r o x y d a n s a n d m i c r o b i a l p r o d u c t i o n o f 2 - k e t o - L - a s c o r b i c a c i d i n r e -
c o m b i n a n t G . o x y d a n s s t r a i n . A p p l . E n v i r o n . M i c r o b i o l . 1 9 9 7 , 6 3 , 4 5 4 - 4 6 0 .
[ 2 9 ] S a n d m a n n G . : G e n e t i c m a n i p u l a t i o n o f c a r o t e n o i d b i o s y n t h e s i s : s t r a t e g i e s p r o b l e m s a n d a c h i e v e -
m e n t s . T r e n d s P l a n t S c i . , 2 0 0 1 , 6 ( 1 ) , 1 4 - 1 7 .
[ 3 0 ] S a u e r M . , B r a n d u a r d i P . , V a l l i M . , P o r r o D . : P r o d u c t i o n o f L - a s c o r b i c a c i d b y m e t a b o l i c a l l y e n g i -
n e e r e d S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e a n d Z y g o s a c c h a r o m y c e s b a i l i i . A p p l . E n v i r o n . M i c r o b i o l . , 2 0 0 4 ,
7 0 , 6 0 8 6 - 6 0 9 1 .
[ 3 1 ] S h e w m a k e r C . K . , S h e e h y J . A . , D a l e y M . , C o l b u r n S . , K e D . Y . : S e e d s p e c i f i c o v e r e x p r e s s i o n o f
p h y t o e n e s y n t h a s e : i n c r e a s e i n c a r o t e n o i d s a n d o t h e r m e t a b o l i c e f f e c t s . P l a n t J . , 1 9 9 9 , 2 0 , 4 0 1 - 4 1 2 .
[ 3 2 ] S t a h m a n n K . P . , R e v u e l t a J . L . , S e u l b e r g e r H . : T h r e e b i o t e c h n i c a l p r o c e s s e s u s i n g A s h b y a g o s s y p i ,
C a n d i d a f a m a t a o r B a c i l l u s s u b t i l l i s c o m p e t e w i t h c h e m i c a l r i b o f l a v i n p r o d u c t i o n . B 1 2 . A p p l . M i -
c r o b i o l . B i o t e c h n o l . , 2 0 0 0 , 5 3 , 5 0 9 - 5 1 6 .
[ 3 3 ] S t e i n e r S . , P h i l i p p s e n P . : S e q u e n c e a n d p r o m o t e r a n a l y s i s o f t h e h i g h l y e x p r e s s e d T E F g e n e o f t h e
f i l a m e n t o u d f u n g u s A s h b y a g o s s y p i i . M o l . G e n . G e n e t . , 1 9 9 4 , 2 4 2 , 2 6 3 - 2 9 7 .
[ 3 4 ] S u g i s a w a T . , M i y a z a k i T . , H o s h i n o T . : M i c r o b i a l p r o d u c t i o n o f L - a s c o r b i c a c i d p r o d u c t i o n o f 2 -
k e t o - L - g u l o n i c a c i d f r o m D - s o r b i t o l , L - s o r b o s e , L - g u l o s e a n d L - s o r b o s o n e b y K e t o g u l o n i c i g e n i u m
v u l g a r e D S M 4 0 2 5 . B i o s c i . B i o t e c h n o l . B i o c h e m . , 1 9 9 0 , 6 9 , 6 5 9 - 6 6 2 .
[ 3 5 ] S u r v a s e S . A . , I s h w a r B . B . , S i n g h a l R . S . : B i o t e c h n o l o g i c a l p r o d u c t i o n o f v i t a m i n s . F o o d T e c h n o l .
B i o t e c h n o l . , 2 0 0 6 , 4 4 , 3 8 1 - 3 9 6 .
[ 3 6 ] V a l e n t i n H . E . , Q i Q . : B i o t e c h n o l o g i c a l p r o d u c t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f v i t a m i n E : c u r r e n t s t a t e a n d
p r o s p e c t s . A p p l . M i c r o b i o l . B i o t e c h n o l . , 2 0 0 5 , 6 8 , 4 3 6 - 4 4 4 .
B I O T E C H N O L O G I C Z N E M E T O D Y P R O D U K C J I W I T A M I N Z W Y K O R Z Y S T A N I E M M I K R O O R G A N I Z M Ó W 1 9
[ 3 7 ] v a n E e n e n n a a m A . L . , L i n c o l n K . , D u r r e t t T . P . , V a l e n t i n H . E . , S h e w m a k e r C . K . , T h o r n e G . M . , J i a n g
J . , B a s z i s S . R . , L e v e r i n g C . K . , A a s e n E . D . , H a o M . , S t e i n J . C . , N o r r i s S . R . , L a s t R . L . : E n g i n e e r i n g
v i t a m i n E c o n t e n t : f r o m A r a b i d o p s i s m u t a n t t o s o i l o i l . P l a n t C e l l , 2 0 0 3 , 1 5 , 3 0 0 7 - 3 0 1 9 .
[ 3 8 ] Z h a n g L . , W a n g Z . , X i a Y . , K a i G . , C h e n W . , T a n g K . : M e t a b o l i c e n g i n e e r i n g o f p l a n t L - a s c o r b i c
b i o s y n t h e s i s : r e c e n t t r e n d s a n d a p p l i c a t i o n s . C r i t . R e v . B i o t e c h n o l . , 2 0 0 7 , 2 7 , 1 7 3 - 1 8 2 .
B I O T E C H N O L O G I C A L M E T H O D S O F P R O D U C I N G V I T A M I N S U S I N G
M I C R O O R G A N I S M S
S u m m a r y
V i t a m i n s a r e w i d e l y a p p l i e d t o p r o d u c e f o o d ( i n c l u d i n g d i e t a r y s u p p l e m e n t s ) , p h a r m a c e u t i c a l s , f e e d -
s t u f f s , a n d , a l s o , a s c o m p o n e n t s o f c o s m e t i c s . O n t h e i n d u s t r i a l s c a l e , t h e m a j o r i t y o f v i t a m i n s a r e p r o -
d u c e d u s i n g m e t h o d s o f c h e m i c a l s y n t h e s i s o r t h r o u g h t h e e x t r a c t i o n o f n a t u r a l s u b s t a n c e s , b u t , i n m a n y
c a s e s , t h o s e p r o c e s s e s c o n s u m e h i g h a m o u n t s o f e n e r g y a n d g e n e r a t e h i g h w a s t e d i s p o s a l a n d w a s t e u t i l i -
z a t i o n c o s t s . T h o s e a r g u m e n t s w e r e t h e s p u r f o r s e a r c h i n g f o r o p t i o n s t o r e p l a c e s y n t h e s e s w i t h b i o t e c h n o -
l o g i c a l p r o c e s s e s b e g i n n i n g f r o m t h e u s e o f m i c r o - o r g a n i s m s i n t h e s e l e c t e d b i o - t r a n s f o r m a t i o n s ( v i t a m i n
C ) t o t h e c o m p l e t e m i c r o b i o l o g i c a l s y n t h e s i s w i t h e n g i n e e r e d s t r a i n s , f o r e x a m p l e i n t h e c a s e o f v i t a m i n
B 1 2 . A n a l t e r n a t i v e i s t h e p r o d u c t i o n o f r a w m a t e r i a l s o f p l a n t s w i t h a n i n c r e a s e d c o n t e n t o f v i t a m i n s b y
t h e m e t a b o l i c d e s i g n o f p a t h w a y s o f t h e i r b i o s y n t h e s i s , o r u s i n g t h e m a s b i o - r e a c t o r s , t h e s o c a l l e d p h y -
t o p h a r m i n g ( v i t a m i n s A a n d E ) . T h i s p a p e r p r e s e n t s s o m e s e l e c t e d a s p e c t s r e l a t i n g t o t h e b i o t e c h n o l o g i -
c a l p r o d u c t i o n o f v i t a m i n s a n d t o t h e s e l e c t i o n o f t r a n s g e n i c o r g a n i s m s f o r t h e i r p r o d u c t i o n .
K e y w o r d s : v i t a m i n s , t r a n s g e n i c p l a n t s , m e t a b o l i c d e s i g n , p h y t o p h a r m i n g
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