Biotehnologii de obinere a vitaminelor de uz furajer i utilizarea vitaminelor n hrana animalelorVitaminele sunt compui organici cu structur chimic foarte variat indispensabili vieii animalelor. Alturi de enzime i hormoni, vitaminele fac parte din grupa catalizatorilor biologici contribuind la stimularea i reglarea diferitelor procese metabolice, fiind indispensabile pentru creterea i dezvoltarea normal a organismelor animale.n cazul animalelor aportul exogen de vitamine este obligatoriu, ele nefiind capabile s le sintetizeze. Totui rumegtoarele sunt capabile s sintetizeze o serie de vitamine, n special din complexul B cu ajutorul microorganismelor rumenale.La monogastrice trebuie asigurat n permanen aportul exogen de vitamine prin hran deoarece acestea nu i le pot depozita dect n cantiti foarte mici.Insuficiena sau lipsa unor vitamine n nutreurile administrate determin apariia dereglrilor metabolice i a celor careniale care pot determina chiar i moartea animalelor.Aportul vitaminic anormal determin tulburri specifice numite vitaminoze: avitaminoz n cazul lipsei totale a unei vitamine, hipovitaminoz n cazul insuficienei unei vitamine sau hipervitaminoz n cazul excesului unei vitamine.Clasificarea vitaminelor:Vitaminele sunt clasificate n:liposolubile (vit. A, D, E i K) i hidrosolubile (compl. B i vit. C).Vitaminele obinute prin biosintezDei majoritatea vitaminelor sunt obinute n prezent pe cale chimic (cu excepia vitaminei B12 care se obine foarte laborios), exist o serie de microorganisme care sintetizeaz anumite vitamine n cantiti mari, producndu-se la nivel industrial urmtoarele vitamine: B2 (riboflavina), B7 (biotina), B12 (ciancobalamina) i C (acidul ascorbic).Vitaminele fac parte din categoria metaboliilor primari sintetizai de microorganisme n cantiti limitate, att ct le sunt necesare lor pentru cretere i nmulire. Aadar pentru a obine cantiti mari de vitamine microbiene s-au obinut diferite mutante ale acestora, care sintetizeaz unele vitamine n cantiti mult mai mari dect cerinele lor metabolice.Ex: bacteria mutant de Ashbya gossyppii sintetizeaz de 20.000 ori mai mult vitamin B2, dect i este necesar pentru procesele metabolice iar mutantele de Pseudomonas denitrificans pot sintetiza de 50.000 ori mai mult vitamin B12 dect tipul normal.Vitaminele liposolubile:Provitamina A (carotenul) poate fi obinut i prin biotehnologii, prin culturi de microalge, ciuperci sau drojdii. Producerea provitaminei A prin aceast metod este limitat n momentul de fa deoarece metoda este prea costisitoare, procedeul fiind mai scump dect cel prin extracie chimic din morcovi sau fin de lucern.Vitamina K2 se obine prin sintez microbian, microorganismele productoare fiind cele din genul Bacillus (B. subtilis, B. cereus, B. mycoides, B. proteus), Staphylococus aureus, Mycobacterium, Proteus, Escherichia coli.Carena n vitamina K (antihemoragic) determin creterea timpului de coagulare i apariia hemoragiilor.Psrile prezint hemoragii la picioare, aripi, piept, mucoase, hemoragii subcutanate, edeme. Porcii prezint hematoane, hemoragii subcutanate i anemie.La rumegtoare nu apar carene n aceast vitamin, deoarece acestea i sintetizeaz singure aceast vitamin cu ajutorul microflorei rumenale.Vitaminele hidrosolubile:Vitamina B1 (tiamina) poate fi obinut de microorganisme din genul Bacillus, E. Coli i drojdii (S. cerevisiae) sau prin sintez chimic sub form de clorhidrat de tiamin. Se prezint sub forma unei pudre albe cu aspect cristalin.n organism joac rol de coenzim i are rol n metabolismul glucidic i proteic avnd influen asupra creterii.Carena n aceast vitamin produce anorexie i ncetinirea ritmuluicardiac. La psri apar polinevrite (tulburri locomotorii), paralizii alepicioarelor, aripilor, gtului i reducerea apetitului. Porcii au un apetit redus, li se reduce creterea, apare hipertrofiacardiac i moartea subit.Vitamina B2 (riboflavina) se obine biotehnologic prin microbiologie industrial cu ajutorul microorganismelor Ashbya gossyppii, Clostridium acetobutylicum, Candida tropicalis i Candida guillermondia pe substrat de lapte smntnit sau zer, folosind glucoza ca surs de carbon. Deasemenea, pentru sinteza riboflavinei se mai poate folosi ciuperca Ermothecium ashbyi, caz n care vitamina apare n mediul de cultur sub forma unor cristale.Vitamina B2 intr n constituia enzimelor flavinice, are rol n metabolismul lipidelor, proteinelor i glucidelor. De asemenea intervine n procesul de hematopoez i transportul hidrogenului, n metabolismul aminoacizilor i acizilor grai. Reprezint un factor de cretere important pentru organismele tinere i pentru microorganisme. Alturi de vitamina A intervine n procesul vederii, fiind constituent a retinei.Este absorbit la nivelul intestinului subire att n stare liber ct i sub form de ester monofosforic.Riboflavina se depoziteaz n ficat.Carena n vitamina B2 produce o dereglare puternic a metabolismului proteic, reducerea biosintezei aminoacizilor (eliminarea lor prin urin), reducerea sau oprirea creterii i conjunctivite, inflamaia pielii i mucoaselor, afeciuni ale sistemului neuro- muscular i locomotor.La psri, carena n vitamina B2 determin reducerea ritmului de cretere, dermatite, paralizia extremitilor, diminuarea produciei de ou i un procent de ecloziune redus.La porci carena determin dermatite, tulburri digestive, infecunditate la scroafe, inciden mare a avorturilor, numr mare de purcei ftai mori sau cu anomali.Vitamina B2 se prezint ca o pulbere cristalin de culoare galben sau galben- portocalie, fr miros i cu gust amar. Este puin solubil n ap, solubil n soluii alcaline, acid acetic sau fenol i insolubil n cloroform, eter i aceton. Coninutul n substan activ a formei cristaline este de 96% iar a celei granulate de 80%.n scop terapeutic se determin experimental cantitatea de vitamin B2 necesar pentru vindecarea obolanilor sau puilor de gin aflai n stare de hipovitaminoz experimental.Vitamina B3 (acidul pantotenic). Prin biosintez microbian se obine folosind, drojdiile, mucegaiurile, i mai ales bacteriile din genurile Acetobacter aerogenes, Clostridium butylicum, Pseudomonas, Proteus, E.coli. Ca aditiv furajer se folosete sub form de premix cu 45% DL pantotenat de Ca.Vitamina B6 (piridoxina) se obine prin sintez chimic sub form de clorhidrat de piridoxin sau pe cale microbiologic prin cultivarea drojdiei Sacharomices cerevisiae sau a bacteriilor din genurile Acetobacter, Proteus i Pseudomonas. Vitamina B7 (biotina) sau vitamina H se obine pe cale biotehnologic folosind culturi de drojdii, ciuperci (Penicilium, Aspergilus) sau bacterii din genurile Lactobacillus, Corynebacterium, Pseudomonas, etc.Intr n componena unor enzime cu rol n carboxilri, intervine n metabolismul glucidic, lipidic i proteic, particip la biosinteza acidului aspartic, dezaminarea unor aminoacizi, biosinteza acizilor nucleici i stimuleaz biosinteza vitaminei C.Contribuie la formarea i funcionarea normal a pielii , fiind denumit n trecut i factor dermic.Se absoarbe n prima parte a intestinului subire i se depoziteaz mai ale n ficat i rinichi.Carena n biotin provoac la psri reducerea apetitului, a ritmului de cretere, deformarea ciocului, mbrcare slab cu penaj, dermatoze, perozis i diminuarea procentului de ecloziune.La porci apar dermatite, reducerea creterii, cderea prului i crparea unghiilor.Biotina se prezint sub form de cristale aciculare incolore, cu gust uor acru i amrui, insolubil n solveni organici i puin solubil n ap rece, dar uor solubil n ap cald i soluii bazice.Pentru identificarea i dozarea biotinei se folosesc metode fizice, chimice i microbiologice. Metodele chimice folosesc ca animale de testare obolani i pui de gin carenai n biotin crora li sa administrat avidin (inhibitor de biotin). Dup apariia sintomelor specifice carenei se introduce n hran biotina, pn la dispariia afeciunilor produse de avitaminoz.Metodele microbiologice urmresc rspunsul unor microorganisme cu cerine specifice de biotin, respectiv determinarea gradului de stimulare a creterii la Saccharomyces cerevisiae, Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus etc.Vitamina B12 (ciancobalamina), vit. antianemic, vit. antipercinoas sau factorul proteic animal.n prezent vitamina se extrage din mediile de cultur ale unor microorganisme utilizate pentru producerea antibioticelor: streptomicin, aureomicin, tetraciclin etc.Biotehnologic vitamina B12 se obine prin cultivarea microorganismelor: Pseudomonas denitrificans, Propionbacterium sp., Rhizopus nigricans, Bacillus megaterium, Streptomyces griseus, Streptomyces aureofaciens, Streptomices olivaceus i Streptomyces fradiae, cultivate pe medii care conin melas i sruri minerale.Vitamina B12 se mai poate extrage din ficat obinndu-se 250- 300 mg/ t de ficat, ns metoda este foarte costisitoare.n organism, vitamina B12 intr n componena unor coenzime; are rol n sinteza metioninei i serinei, intervine n metabolismul proteic, al lipidelor i glucidelor, n hematopoez i n absorbia digestiv; combate anemia pernicioas i reprezint un factor de cretere indispensabil pentru animalele tinere.Absorbia vitaminei B12 are loc la nivelul intestinului subire, n urma cuplrii cu o glicoprotein secretat de mucoasa gastric numit factor intrinsec. Doar o mic cantitate de vitamin B12 trece liber prin membrana intestinal prin difuziune fr a fi cuplat cu factorul intrinsec. Surplusul de ciancobalamin se depoziteaz n ficat, rinichi, inim i splin.Hipovitaminoza la psri produce reducerea greutii oulor, mortalitate embrionar, scderea calitilor de incubaie a oulor i sindromul de ficat gras.La porci carena n vitamina B12 produce modificri ale compoziiei sngelui, reducerea creterii, creterea iritabilitii, avorturi, fetui anormali i neviabili.Vitamina B12 obinut prin biosintez are culoare brun i miros specific, fa de cea obinut prin sintez chimic care este o pulbere cristalin de culoare roie nchis, fr miros i gust, uor solubil n ap dar insolubil n eter i cloroform.Vitamina B12 se poate identifica i doza prin metode fizice, chimice, biologice i microbiologice. Metodele biologice se bazeaz pe rolul vitaminei B12 n procesul de cretere al animalelor, efectundu-se testul de cretere pe obolani i pui de gin.Vitamina C (acidul ascorbic) este produs pe cale microbiologic cu ajutorul microorganismelor Acetobacter suboxydans i Pseudomonas fluorescens. Biosinteza vitaminei C (acidul D- izoascorbic) se realizeaz din glucoz i galactoz. Are un rol important n reaciile de oxido- reducere, n activitatea creierului, ficatului i a glandelor endocrine. Mrete rezistena endoteliului vascular, imunitatea organismului i rezistena la mbolnviri.Se obsoarbe la nivelul duodenului prin mecanisme pasive i active; iar apoi este transportat de snge la toate organele i esuturile.Carena n vitamina C este rar ntlnit la animalele domestice. La psri scade ritmul de cretere, producia de ou i se depreciaz calitatea cojii oului. La porci apar hemoragii cutanate i la nivelul articulaiilor, anemie i reducerea sporului n greutate.Acidul ascorbic se prezint ca o pulbere cristalin, alb, fr miros, solubil n ap i cu gust acru. Se oxideaz la temperaturi ridicate n prezena soluiilor alcaline i a ionilor metalelor grele.Dintre animalele de laborator cobaiul este singurul sensibil la carena n acid ascorbic.n scop preventiv se determin cantitatea minim de acid ascorbic necesar pentru a preveni scorbutul iar n scop curativ se determin cantitatea minim de vitamina C capabil s vindece scorbutul.Utilizarea vitaminelor produse prin biosintez n hrana animalelorVitamina B2- se gsete n:boabele de cereale n cantiti cuprinse ntre 1,1 i 1,5 mg/ kg, boabele de leguminoase ntre 1 i 2,6 mg/ kg, roturi 2,5- 4,4 mg/ kg. Cele mai mari cantiti de vitamina B2 se gsesc n fina de pete, fina de lucern, borhotul de porumb i drojdia de bere.Materiile prime care intr n structura reetelor de nutreuri combinate nu pot asigura n totalitate cerinele de vitamin B2 ale porcilor i psrilor. Aceste vitamine sunt suplimentate mpreun cu celelalte vitamine necesare, prin premixuri fabricate difereniat pe specii i categorii de animale dup cum urmeaz: vitamina B2 este adugat n reetele pentru psri n cantitate de 5- 8 mg/ kg nutre combinat, (cele mai mari cerine avndu-le puii de carne i broilerii de curc), iar n reetele pentru porci ntre 4-8 mg/ kg (cele mai mari cerine avndu-le purceii sugari).Vitamina B7 (biotina sau vit. H) se gsete n:cereale i boabele de leguminoase n cantiti de 0,07- 0,3 mg/ kg nutre,borhotul de porumb i drojdia de bere ntre 1- 1,1 mg/ kg.n hrana psrilor biotina se introduce n cantiti de 0,05- 2,0 mg/ kg, iar n hrana porcilor n cantiti de 0,1- 0,2 mg/ kg (cele mai mari cerine le au broilerii de curc i scroafele de reproducie).Vitamina B12 (ciancobalamina) se gsete n finurile animale i n laptele degresat. Fina de pete este foarte bogat n vitamina B12 avnd un coninut de 300- 400 mg/ kg. n hrana psrilor se introduce n cantiti cuprinse ntre 0,015- 0,02 mg/ kg, iar n reetele pentru porci, cantitile recomandate sunt cuprinse ntre 0,02- 0,05 mg/ kg nutre combinat.