15.7.8.2. Основните етапи на промишленото производство на антибиотици
Метод за получаване на антибиотика се състои от четири основни стъпки [145] Получаване на съответния щам - получаване на антибиотични подходящ за промишлено производство (фиг 07.15.23.); биосинтеза на антибиотик; изолиране и пречистване на антибиотик; концентрация, стабилизиране и получаване на антибиотик на крайния продукт.
Фиг. 07/15/23. Схема производство на антибиотици в микробна биосинтеза
Получаване на получаване на антибиотични вещества, [145]
Първата задача, когато се търсят производители на антибиотици - техния добив от естествени източници. Въпреки това, за тези цели се прилага широко метод за промяна на производство геном антибиотик, избран от мутагенеза и генното инженерство.
В основата на повечето методи за разпределяне на производителите на принципа на разделяне на чиста култура на микроба и директно изпитване по отношение на използваните тестови организми.
Повечето сапрофитни бактерии расте добре на богата състав на природен среда (агар равнина, картоф агар, жълт агар, и т.н.) при рН от около 7,0 и температура от 30-37 ° С При тези условия се развива актиномицети и някои гъби, но за тях те са по-малко благоприятни от тези за бактерии.
Actinomycetes растат по-бавно от бактерии; те могат да се използват тези захранвания, които не са много добре усвоява от бактерии. За да се изолира средни препоръчва Actinomycetes, показани в таблица. 15.7.112. Стойността на рН на средата след стерилизация е разположен в 6.8-7.1.
За предпочитане филаментозни гъби се развиват върху носители с леко понижено рН (4,5-5,0), които не растат много бактерии и актиномицети. За изолиране на филаментозни гъби се препоръчва среда е показано в таблица. 15.7.113.
Ефект на условия за отглеждане на биосинтезата на антибиотици [145]
Сред най-важните фактори, влияещи върху експресията на антибиотичните свойства на микроорганизмите да включва състава на средата, активното си киселинност, условията редокс, температурата на културата, методи за съвместно култивиране на две или повече микроорганизми и други фактори.
Среда за култивиране на микроорганизми. Природен (комплекс) среда, състояща се от природни съединения и имат неопределен химичен състав (на зелените растения, животински тъкани, малц, мая, плодове, зеленчуци, тор, почвата и така нататък. Г.), съдържа всички компоненти, необходими за растежа и развитието повечето видове микроорганизми. Използвани са следните медии:
- месо-пептон среда, съставена от заедно с месо екстракт, пептон включват натриев хлорид, калиев фосфат, понякога глюкоза или захароза; Той обикновено се използва в лабораторна практика;
- картофено среда с глюкоза и пептон, често използвани в лабораторията за отглеждане на много видове актиномицети и бактерии;
- среда с екстракт от царевица, соево брашно, остатък от дестилация и други вещества, които включват амониев сулфат, калциев карбонат, фосфати, глюкоза, захароза, лактоза или други въглехидрати, и редица други съединения; среда се използва успешно в индустрията, т. к. са евтини и осигуряват добро развитие на микроорганизми с антибиотици при висок добив.
Тъй природната среда не позволява строги количествени данни за проучване на физиологични и биохимични характеристики на даден организъм, използвани синтетични среди, които са избрани за отделните производители поотделно. Синтетични среда, могат да бъдат относително прости или сложни, за да произвеждат, които използват методи за математическо планиране експеримент.
Въглеродните източници могат да бъдат органични киселини, алкохоли, въглехидрати, комбинации от различни въглеродни съединения (Таблица. 15.7.114).
Ефект на източник на въглерод върху растежа на Б. Brevis подвид. G.B.
и биосинтеза на грамицидин (48 часа култивиране) [145]
Биомаса, мг / 100 мл
В промишленото производство на няколко антибиотици като въглеродни източници често се използва картофено нишесте, царевично брашно или други растителни материали. Въпреки това, не всички производители имат достатъчно амилаза способни хидролизиране нишесте суровина. Предварително захарифициране на нишесте-съдържащи материали с ензими значително улеснява използването на тези материали от микроорганизмите.
азотни източници имат голямо влияние върху формирането на микроорганизми антибиотични вещества. Обикновено в среда за култивиране на микроорганизми, източници на азот са соли на азот (по-малко азотиста киселина), амониеви соли на органични и неорганични киселини, аминокиселини, протеини и хидролизни продукти от тях. Много микроорганизми използват успешно и оксидирани форми на азота, някои от тях изискват точно нитрат източник на азот (Streptomyces auranticus. S. subtropicus и други). Няколко актиномицет понякога абсорбира по-добре от нитрати амониеви соли; те могат да използват дори нитрити, ако се въведе в средата, в малки количества (не повече от 50 мг NaNO 2/1 L среда). Така разграждане на нитрит е тясно свързана с източника на въглерод; например нитрити в присъствието на глицерол консумират много по-добри, отколкото в присъствие на глюкоза. Използване на амониев и някои органични азотни източници гъбички се подобрява в присъствието на малки количества (0.1-0.2%), някои от дикарбоксилна (янтарна и фумарова) киселина. В някои случаи, натрупване на антибиотика трябва да присъства и амониев нитрат и източник на азот (пеницилин биосинтеза).
Обикновено, най-благоприятен за съотношението на микроорганизми е С = N 20. Въпреки това, тази връзка не винаги е оптимална за образуването на антибиотика. Следователно, за всеки производител е необходимо да се избере подходящо съотношение на въглерод и азот.
Източници на минерална храна са фосфор, сяра и други макро и микроелементи.
Повечето микроорганизми лесно използвани като ортофосфати фосфор източници. Някои видове заедно с него и консумират фитат (сол inozitfosfornyh киселини).
Производителите на антибиотици във връзка с концентрацията на фосфор в околната среда могат да бъдат разделени в три групи:
- Силно чувствителни производители, за които оптималната концентрация на фосфор в средата е по-малко от 0.01% (производители нистатин, тетрациклини, florimitsina, ванкомицин);
- Производството средна чувствителност за които оптималната концентрация на фосфор е 0,010-0,015% (производители на стрептомицин, еритромицин, циклосерин, неомицин);
- нечувствителни производители, за които оптималната концентрация на фосфор е 0,018-0,020% (производители новобиоцин, грамицидин, олеандомицин).
Сярата се намира в някои антибиотици образувани гъбички (пеницилин, цефалоспорин, gliotoksin и др.), Бактерии (бацитрацин, субтилин, депресии) и Actinomycetes (ehinomitsiny група тиострептон). Обикновено, източникът на сяра в средата са сулфати. Въпреки това, в биосинтеза на пеницилин-добрият източник за производство на сяра е натриев тиосулфат.
Освен това, за биосинтезата на антибиотици са необходими и отделните микроелементи. Така, производството albomitsina S. subtropicus форми антибиотични със значителни концентрации на желязо в средата. Желязото е от съществено значение за образуването на хлорамфеникол и други антибиотици.
Биосинтезата на редица антибиотични вещества (хлорамфеникол, стрептомицин, пеницилин, и др.) Да допринесат цинкови йони.
Стимулиращ ефект върху биосинтезата на гентамицин, kuramitsina А fosofonomitsina осигури кобалтови йони.
халогенни йони са част от някои от тетрациклиновите антибиотици и хлорамфеникол.
Ефект на рН. Много бактериални организми, които синтезират антибиотици, по-добре да се развиват при рН от около 7.0, въпреки че някои от тях, като стрептококи млечна киселина, които произвеждат низин, развива добре в среда при рН = 5,5 ÷ 6,0.
Повечето Actinomycetes растат добре с начални стойности среда рН в границите от 6.7-7.8; в повечето случаи актиномицети жизнеспособност при рН под 4,0-4,5 потиска.
Температура. За повечето бактериални организми оптимална температура е в границите на 30-37 ° С За получаване грамицидин C (B. Brevis) оптималната температура за развитие и биосинтеза на 40 ° С
Actinomycetes обикновено се култивират при температура от 26-30 ° С, въпреки че някои видове стрептомицети могат да развият както при по-ниска (0-18 ° С) и повишени (55-60 ° С) температури.
За повечето филаментозни гъби оптимална температура е 25-28 ° С
Аерация. Повечето от разследваните производители на антибиотици са аеробно. За много биосинтезата на антибиотици (пеницилин, стрептомицин, и т.н.) Максималната натрупване настъпва при степен на аерация равна на тази, в която след определен обем от среда за една минута продухва с същия обем на въздуха.
При разработването на промишлени получаване на антибиотични условия на нуждите на организма от кислород варира в зависимост от етапа на развитие, QL вискозитет и други фактори. На определени етапи може да има ситуации, свързани с производителя аноксия. При тези условия е необходимо да се вземат допълнителни мерки, като например увеличаване на концентрацията на окислител чрез прибавяне на водороден пероксид.
производители етап от [145]
В потопени условия на култивиране развитието на организма и антибиотик синтезът се извършва в два етапа.
В първата фаза на културата, или тъй като понякога се нарича, tropofaze (фаза балансиран растеж на микроорганизма), има интензивно натрупване на биомаса произвеждане свързани с бързото изчерпване на основните компоненти на средата и с високо ниво на поглъщане на кислород.
Във втората фаза на развитие, наречен idiophase (фаза небалансиран растеж микроорганизъм) натрупване на биомаса забави или дори намалява. През този период метаболизма продукти микроорганизми само частично, използвани за изграждане на клетъчен материал, те са насочени предимно за биосинтеза на антибиотик. Обикновено, максималната производството на антибиотика в околната среда идва след максимум натрупване на биомаса.
Засилване на антибиотик производството може да се постигне чрез ко-култивиране с други производители на антибиотици специално подбрани видове микроорганизми.
По-специално, щамове, произвеждащи Trichothecene (Trichothecium roseum) показват най-висока биологична активност при съвместно развитие с микроскопични гъби от рода Penicillium; антибиотични увеличава добива в този случай няколко пъти.
Увеличаването образуване бацитрацин случва, когато получаване на антибиотични Б. субтилис култивират заедно с Pseudomonas сп.
Увеличаване на биосинтеза levorin култура S. levoris наблюдава, когато съвместно култивирани с актиномицети дрожди Candida tropicalis.
В съвместно отглеждане на два мутантни щамове на Streptomyces noursei, загубил способността да нистатин биосинтеза, антибиотик се образува в същото количество както в първоначалния развитието на активното щама (Таблица. 15.7.115).
Образование Нистатин под съвместното отглеждане на два неактивни щамове St. noursei (4 дни) [145]
Култивиране техники производители на антибиотици. Най-обещаващ метод за култивиране на микроорганизми - производители на антибиотици признати потопена метод култивиране използване периодичен процес.
изолиране и химично пречистване на антибиотици [145]
В зависимост от това къде се използва концентрирана антибиотик вещество, съответстващо на неговите методи за екстракция.
Ако антибиотикът е в качеството на живот, той се изолира чрез екстракция с помощта на несмесващ се с вода разтворител, утаява като неразтворими съединения или сорбиран йонообменници.
Антибиотик от клетките на микроорганизмите изолират чрез екстракция с органични разтворители. Ако антибиотикът се съдържа в качеството на живот, и в производители клетки, тя първо се превръща в фазата на което е най-целесъобразно да се извлече цел вещество.
Клон разтвор от биомасата и суспендирани твърди вещества се осъществява методи филтриране или центрофугиране.
Пречистване на антибиотик (отделяне от примеси) се провежда чрез екстракция, адсорбция йонообменна и утаяване. След химическо почистване антибиотик суши, при което се използва сушене чрез замразяване, сушене в сушилня спрей, сушене в кипящ слой или в апарат за сушене под вакуум
Свързани статии