15. szakasz
15.7.8.2. Az antibiotikumok ipari termelésének fő szakaszai
Az antibiotikum-előkészítési folyamat négy fő szakaszt tartalmaz (15.7.23. Ábra) [145]: megfelelő ipari gyártásra alkalmas antibiotikum-termelő törzs előállítása; antibiotikum bioszintézise; az antibiotikum izolálása és tisztítása; koncentráció, az antibiotikum stabilizálása és a késztermék előállítása.
Ábra. 07.15.23. Az antibiotikumok termelési rendszere a mikrobiális bioszintézis folyamatában
Az antibiotikumok gyártóinak termelése [145]
Az antibiotikumok termelőinek kutatásának első feladata az, hogy elkülönülnek a természetes forrásoktól. Ugyanakkor, e célból széles körben alkalmazzák az izolált antibiotikum genomjának mutagenezis és génsebészet általi megváltoztatásának módját.
A izoláló gyártók technikák többségének alapja a mikroba tiszta tenyészete elkülönítésének elve, és közvetlenül az alkalmazott tesztorganizmusokra való tesztelés.
A legtöbb szaprofita baktériumok jól nő gazdag összetétele a természetes média (sima agáron, burgonya agar, cefre agar, stb) A pH-értéke körülbelül 7,0, és a hőmérséklet 30-37 ° C-on Ugyanilyen körülmények között az aktinomycetes és egyes gombák fejlődnek, de számukra kevésbé kedvezőek, mint a baktériumoké.
Az Actinomycetes lassabban növekszik, mint a baktériumok; olyan táplálékforrásokat használhatnak, amelyeket a baktériumok nem nagyon felszívnak. Az aktinomycetes szétválasztásához az 1. táblázatban felsorolt táptalajok ajánlottak. 15.7.112. A tápközeg pH-ját a sterilizálás után a 6,8-7,1 tartományban állítjuk be.
A micélium gombák előnyösen olyan táptalajon alakulnak ki, amely valamivel alacsonyabb pH-értékkel (4,5-5,0) rendelkezik, amelyen számos baktérium és az aktinomycetes rosszul nő. A fonalas gombák azonosítása érdekében javasoljuk a táblázatban felsorolt médiát. 15.7.113.
A termesztési körülmények hatása az antibiotikumok bioszintézisére [145]
Közül a legjelentősebb befolyásoló tényezők kifejeződő antibiotikum tulajdonságait a mikroorganizmusok közé tartozik a táptalaj összetételére, az aktív savasság, redox körülmények, tenyészet hőmérsékletét, módszerek együtt-tenyésztésével két vagy több mikroorganizmus és egyéb tényezők.
A mikroorganizmusok termesztésére szolgáló környezetek. Természetes (komplex) környezetben álló természetes vegyületek és határozatlan kémiai összetétele (a zöld növények, állati szövet, maláta, élesztő, gyümölcsök, zöldségek, trágya, talaj és így tovább. D.), tartalmazza az összes szükséges alkatrészek a növekedés és fejlődés a legtöbb faj mikroorganizmusa. A következő környezeteket használják:
- hús és pepton tápközeg, amely a húskivonattal és a peptonnal együtt egyidejűleg nátrium-kloridot, kálium-foszfátot, néha glükózt vagy szacharózt tartalmaz; Általában a laboratóriumi gyakorlatban használják;
- a glükózt és a peptonot tartalmazó burgonya-táptalajokat, amelyeket gyakran a laboratóriumban használnak sokféle aktinomycetes és baktérium termesztésére;
- közepes a kukorica kivonat, szójaliszt, vinasz és egyéb anyagok, amelyek közé tartoznak az ammónium-szulfát, kalcium-karbonát, foszfátok, glükóz, szacharóz, laktóz vagy más szénhidrátok, és számos más vegyület; a környezetet sikeresen alkalmazzák az iparban, mivel olcsóak, és biztosítják a mikroorganizmusok jó fejlődését, magas antibiotikum hozammal.
Mivel a természetes média nem teszi lehetővé szigorú mennyiségi adatok beszerzését a szervezet élettani és biokémiai tulajdonságainak tanulmányozására, olyan egyedi szintetikus adathordozókat alkalmaznak, amelyeket egyéni gyártók választanak ki. A szintetikus média viszonylag egyszerű és komplex lehet, amelynek összeállításához a matematikai kísérlettervezés módszereit használják.
A szénforrások lehetnek szerves savak, alkoholok, szénhidrátok, különböző széntartalmú vegyületek kombinációi (15.7.114. Táblázat).
A szénforrásnak a B. brevis subsp. Növekedésére gyakorolt hatása. G. B.
és gramicidin bioszintézise (48 óra művelés) [145]
Biomassza, mg / 100 ml
Számos antibiotikum ipari termelésében gyakran szénforrásként burgonyakeményítőt, kukoricalisztet vagy egyéb növényi anyagot használnak. Azonban nem minden gyártónak van elegendően aktív amiláz, amely képes keményítőtartalmú nyersanyagokat hidrolizálni. A keményítőtartalmú anyagok enzimmel történő előzetes zsarolása nagymértékben elősegíti az ilyen anyagok mikroorganizmusok általi használatát.
A nitrogénforrások nagy hatással vannak az antibiotikum mikroorganizmusok kialakulására. Jellemzően a médiában mikroorganizmusok tenyésztésére nitrogénforrások sói nitrogén (kevesebb salétromossavval), ammónium-sói szerves és szervetlen savak, aminosavak, proteinek és hidrolízis termékei. Számos mikroorganizmus sikeresen alkalmazza a nitrogén oxidált formáit, amelyek közül néhánynak csak nitrát-nitrogénforrásra van szüksége (Streptomyces auranticus, S. subtropicus és mások). Számos aktinomycetes néha jobb nitrátot foglal el, mint az ammóniumsók; akkor is nitritet használhatnak, ha kis mennyiségben (legfeljebb 50 mg NaNO2 / liter táptalajba) kerülnek a közegbe. Ebben az esetben a nitritek asszimilációja szorosan kapcsolódik a szénforráshoz; például glicerin-nitrit jelenlétében sokkal jobban fogyasztják, mint glükóz jelenlétében. Az ammónium és néhány szerves nitrogénforrás felhasználása a penészgombákkal kis mennyiség (0,1-0,2%) bizonyos dikarbonsav (borostyánkősav és fumársav) jelenlétében javul. Számos esetben az ammónium és a nitrát nitrogénforrás jelenléte (a penicillin bioszintézise) szükséges az antibiotikum felhalmozódásához.
A mikroorganizmusok számára a legkedvezőbb a C. N = 20 arány. Az antibiotikum kialakulásához azonban ez az arány nem mindig optimális. Ezért minden gyártó esetében a szén és a nitrogén megfelelő arányát kell kiválasztani.
Az ásványi táplálékforrások foszfor, kén és más makro- és mikroelemek.
A legtöbb mikroorganizmus könnyen használhatja az ortofoszfátokat a foszfor forrásaként. Egyes fajok is fogyasztanak fitátokat (inozitol-foszforsavak sói).
Az antibiotikumok termelői a környezetben a foszfor koncentrációjához viszonyítva három csoportra oszthatók:
- rendkívül érzékeny gyártók, akiknek a foszfor optimális koncentrációja a táptalajban kevesebb, mint 0,01% (nystatin, tetraciklinek, florimicin, vankomicin termelői);
- Előállítása átlagos érzékenységet, amely az optimális koncentrációja foszfor 0,010-0,015% (termelők sztreptomicin, eritromicin, cikloszerin, neomicin);
- alacsony érzékenységű termelők, amelyek esetében a foszfor optimális koncentrációja 0,018-0,020% (termelők novobiotsina, gramicidin, oleandomizin).
Kén található néhány antibiotikum képződik gombák (penicillin, cefalosporin, gliotoksin et al.), Baktériumok (bacitracin, subtilin, depressziók) és Actinomycetes (ehinomitsiny csoport tiostrepton). A szulfátok általában kénforrásként szolgálnak a közegben. A penicillin bioszintézisében azonban a gyártó legjobb kénforrása a nátrium-tioszulfát.
Emellett antibiotikumok és egyedi mikroelemek bioszintézisére. Így az S. subtropicus albumimicin termelő antibiotikumot képez, és jelentős koncentrációjú vasat tartalmaz a táptalajban. A vas szükséges a kloramfenikol és más antibiotikumok kialakulásához.
Számos antibiotikus anyag (kloramfenikol, sztreptomicin, penicillin stb.) Bioszintézisét cink ionok segítik elő.
A gentamicin, a kuramycin A és a fosofonomicin bioszintézisének stimuláló hatását kobaltionok biztosítják.
A halogénionok egy része tetraciklin antibiotikum és kloramfenikol.
A tápközeg pH-jának hatása. Sok bakteriális organizmusok, szintetizálni antibiotikumok, jobb kifejleszteni egy pH-ja körülbelül 7,0, bár néhány, mint például a tejsav streptococcusok, hogy termelnek nizin, fejleszteni jobb a tápközeg pH = 5,5 ÷ 6,0.
A legtöbb aktinomycetes jól fejlõdik a kiindulási pH-értékeknél a tápközegben 6,7 és 7,8 között; a legtöbb esetben a 4,0-4,5 alatti pH-értékű aktinomycetesek életképességét elnyomják.
Hőmérsékletet. A legtöbb bakteriális szervezet esetében a hőmérséklet optimális fejlődése a 30-37 ° C tartományban van. A gramicidin C (B. brevis) termelő számára az optimális hőmérséklet a fejlődéshez és a bioszintézishez 40 ° C.
Actinomycetes általában hőmérsékleten tenyésztjük 26-30 ° C-on, bár néhány faj Streptomycetes kifejleszthet alacsonyabb (0-18 ° C) és az emelkedett (55-60 ° C) hőmérsékleten.
A legtöbb micélium gomba esetében az optimális hőmérséklet 25-28 ° C.
Levegőztetés. A legtöbb vizsgált antibiotikum gyártó aerob. Sok bioszintézis antibiotikumok (penicillin, streptomicin, stb) A maximális akkumuláció következik egy levegőztetés mértéke egyenlő egy, amelyben egy bizonyos térfogatú táptalajt 1 perc alatt átöblítjük azonos levegőtérfogat.
Az antibiotikum gyártójának az ipari körülmények között történő kifejlesztésében a szervezet oxigénigénye változó a fejlődési stádium, a QL viszkozitás és egyéb tényezők függvényében. Bizonyos szakaszokban előfordulhatnak olyan helyzetek, amelyek a termelő oxigén éhezéséhez kapcsolódnak. Ilyen körülmények között további intézkedéseket kell hozni, például növelni az oxidálószer koncentrációját hidrogén-peroxid hozzáadásával.
A termelők fejlődésének szakaszai [145]
A mély kultúra körülményei között a szervezet fejlődési folyamata és az antibiotikum szintézise két fázisban halad át.
Az első fázisban a kultúra, vagy ahogy néha nevezik, tropofaze (fázis kiegyensúlyozott a mikroorganizmus növekedését), van egy intenzív felhalmozódása a biomassza termelő kapcsolódó gyors fogyasztása a fő összetevői a közepes és a magas szintű oxigén felszívódását.
A fejlődés második fázisában, idiofésznek nevezik (a mikroorganizmus kiegyensúlyozatlan növekedésének fázisa), a biomassza felhalmozódása lassul, sőt csökken. Ebben az időszakban a mikroorganizmus anyagcseréjének termékeit csak részben használják fel a sejtes anyag megalkotására, főleg az antibiotikum bioszintézisére irányulnak. Általában az antibiotikum maximális termelése a környezetben a biomassza felhalmozódása után következik be.
Az antibiotikumok képződésének fokozása az antibiotikum gyártójának együttes termesztése más speciálisan kiválasztott mikroorganizmusokkal.
Különösen, termelő törzsek Trichotecén (Trichothecium roseum) közül a legnagyobb biológiai aktivitást alatt közös fejlesztés mikroszkopikus gombák a nemzetség Penicillium; az antibiotikum hozama több esetben emelkedik ebben az esetben.
A bacitracin termelésének növekedése akkor következik be, ha a B. subtilis antibiotikum termelőjét a Pseudomonas sp.
A levorin bioszintézisének növekedését a S. levoris tenyészetében megfigyeljük, amikor az aktinomycetát az élesztőszerű Candida tropicalis gombával együtt tenyésztjük.
A együttes tenyésztés két mutáns törzsek a Streptomyces noursei, elvesztette a képességét, hogy Nystatin bioszintézis, egy antibiotikum képződik azonos mennyiségben, mint a kezdeti fejlődése az aktív törzs (táblázat. 15.7.115).
A nystatin kialakulása két inaktív St. noursei (4. nap) [145]
Az antibiotikum termelői termesztésének módszerei. A mikroorganizmusok termesztésének legígéretesebb módszere - az antibiotikumok termelői a mélyművelés módszere rendszeres folyamatok alkalmazásával.
Antibiotikumok izolálása és kémiai tisztítása [145]
Attól függően, hogy az antibiotikus anyag koncentrálódik-e, megfelelő kivonási módszereket alkalmaznak.
Ha az antibiotikum a QOL, hogy elszigetelt extrakcióval egy vízzel nem elegyedő oldószert, kicsapjuk mint oldhatatlan vegyületek vagy szorbeált ioncserélők.
A mikroorganizmusok sejtjeiből az antibiotikumot szerves oldószeres extrakcióval izolálják. Ha az antibiotikum a QL-ben és a termelő sejtekben van, akkor először átkerül a fázisba, amelyből a legcélszerűbb a célanyag kivonása.
Az oldat elválasztását a biomasszából és a szuszpendált részecskékből szűréssel vagy centrifugálással végezzük.
Antibiotikum tisztítása (elválasztása szennyeződések) hajtjuk végre extrakcióval, ioncserélő adszorpciós és csapadék. Miután a kémiai tisztítás antibiotikum szárítjuk, mellyel fagyasztva szárítással, porlasztva szárító, szárító fluidágyas vagy vákuum-szárító berendezésben