Технология производства антибиотиков

Лекция.

Производство антибиотиков. Схема производства пенициллина (пен.),

стрептомицина (стр.), тетрациклина (тет.)

Егоров "Основы учения об антибиотиках"

Навашин "Производство антибиотиков"

Бекер "Биотехнология" стр 239

А/биотики - специальные продукты ж/деятельности м/организмов и их

модификации, которые обладают высокой физиол. Активностью по отношению к

определенным группам м/орг.(вирусам, биктериям, грибам, водорослям) или к

злокачественным опухолям. Нужны в очень малых концентрациях ( обладают

высокой специфичностью). Используются в медицине, ветеринарии, с/х, пищевой

промышленности как консерванты). Известно около 6000 а/биотиков, которые

продуцируются грибами, стрептомицетами (50% а/б), бактериями. В

мед.практике испольуются около 100 а/биот. Получают а/биот. путем

химической или б/хим. трансформации. Возникают резистентные формы м/орг -

нужны новые а/биот. Г+ - пенициллин, эритромицин. Г- тетрациклин,

стрептомицин. Могут быть узкого спектра: бензилпен, повобиоцин; широкого

спектра - тетрациклин и др. Пенициллин и ценфалоспорин - подавляют синтез

клеточной стенки. Г- - пептидогликан - 5-10% от массы. Г+ - 50-90%

пептидогликана, он образует многослойную структуру с поперечными сшивками.

Пен действует на Г+ бактерии. Но не действует на Г- . Затруднен синтез

пептидогликана. Нарушают мембранные функции и ингибирует синтез НК. А/биот-

ки подавляют синтез белка: на рибосоме:

Тетрациклин ингибирует многоие металлоэнзимы. Не может проходить через

мембрану эукариотической клетки. Большие затраты на научные исслед.(

разработка а/биот).

Селекция более активного штамма.

П 5-20 мг/л стрептомицин

( мутации

g 20-25 г/л современный стрептомицин

Спонтан.мут.

Использование иммобилизированных клеток и ферментов - для

интенсификации. Непрерывная ферментация ( а/биот относятся к вторичным

метаболитам, их синтез начинается после лимитации роста продуцентов;

клетки выросли). При с.П лимитирующем фактором явл. глюкоза При

производстве некоторых а/биот-ков (стрептомицетами) - фосфаты.

Ферментация: аэробный процесс.

Vо2 = 0,3 - 1,5 мин -1.

Прост.рект. с механической мешалкой: V=30-200 м.куб.

Системы охлаждения и пеногашения. После ферментации б/массу отделяют на

различных фильтрах.

Ферментация

(

Фильтрация (экстракция, УФ, осаждение в виде нерастворимых

соединений)

(

Сушка (лиофильная) Сушка разными методами (лиофильная (сублимация

льда в

( вакууме), либо распылительная)

Лекарственные формы (таблетирование, капсулирование)

Пенициллин: азотосодержащий гетероцикл.

Пенициллин (бензилпенициллин) и иммобилизатор - бентонит.

бП ( 6-АПК (используют для синтеза).

Из химических свойств: пенициллинамидаза (катализирует верхнюю реакцию).

Его гидролитический распад при pH >7, либо поддержание некоторых факторов.

Пенницилоиновая - неактивная дикарбоновая кислота (под действием

пеницилллиназа).

Обладает склонностью к различным перегруппировкам. Приводит к

образованию разных изомеров, которые ответственны за образование

аллергии. Пенициллин получают методом глубинного культивирования

.Интенсивный синтез пенициллина начинается после накопления большого

количества биомассы-мицеллия.При использовании глюкозы и молочной кислоты в

среде;рН нейтральный. Бензилпенициллин обр.из предщественников: фенилуксусная

кислота

Подготовка к ферментации: вначале размножаются споры на пшене во

флаконах при 25-27ОС в течении 4-5 суток. Полученным спровым материалом

засевают инокуляторы, затем посевные аппараты (12-18 часов).

Ферментация.

Питательная среда: кукурузный экстракт (2-3%),

глюкоза (2%) легко усваяемая лактоза - 1%

сульат аммония+фосфаты (0,5-1%)

производные ФУК - 0,3 - 0,6%

Для стабилизации рН - мел. Кашалотовый жир - пеногаситель, регулируе

рН. Лактоза обеспечивает полноценный синтез а/биот. Её потребление

начинается не сразу. Сначала фаза привыкания, накапливается фермент,

способный её расщеплять.

При ферментации необходима строгая асептика (посторонняя м/флора

продуцирует пенициллазу, инактивирует синтез).

Ферментация 100000 ед/мл.

(

Фильтрация мицелий используется в животноводстве.

КЖ 3-6% СВ

минеральные в-ва 30-40% 15-30%пенициллина

Большое кол-во белка затпр. выб. пен.

Для удаленпия белка: 1) обрабатывают солями аллюминия, железа, цинка.

2) Используют коагуляцию с танином. 3) Термическая коагуляция (КЖ нагревают

дл 65-70 град.)

Для очистки пенициллина используюи экстракцию. Он, как кислота,

хорошо растворим в орг.растворителях, а в виде соли - в воде.

1) Пен экстрагирует бутилацетатом, рН=2. Температура 4 град. (перевод в

орг. фазу)

2) Раствор карбоната натрия. РН=6,5-7 (перевод в воду 30-50 тыс.ед/мл)

3) Экстракция бутилацетатом 50-70 тыс. Ед/мл

Стадии выделения укристалл.солей 1) стадия обезвоживания путем

охлаждения до минус 16-18 град с последующей фильтрацией льда. Удаление

пигмента загрязнений - АУ. 2) Получ.концентрат 0,6М КОН. РН=6,5, активность

150-250 тыс. Усл.ед/мл. 3) Стерилизующая ф-ция и упаривание под вакуумом с

добавлением бутанола (для смесей, кипящих при более низкой темп.)

Температура 16-25 гр.,вакуум 5-10 мм.рт.ст.

Калиевая соль пенициллина кристализуется. Ее фильтрат промывается

бутанолом. Грануляция пасты и сушка в вакуум-сушильном шкафу при 75-80

град. И 10 мм.рт.ст.

Цефалоспарин ( -лактановый антибиотик).

Гидролиз (7 А цефалоспариновая к-та не дез-ся пенициллиназой.

Стрептомицин (аминогликозидный а/биот). 2 основные гуанидиновые

группы. Легко образубт соли с миню кислотами: 3-Cl- гидрат. В медицине

часто используют сернокислотную стрептомициновую соль. Сложный полисахарид.

Углеводы не только образуют рост м/орг.,но и принимают участие в биосинтезе

(глюкоза, крахмал, фруктоза...). Может расти на средах, содержащих белк.N:

соевая мука, сухие дрожжи, жмыхи. Добавляются аммонийные соли, фосфор,

который способствует усвоению углеводов. Посевной метериал сначала готовят

в качалочных колбах, затем переносят в инокулят, затем в большой посевной

аппарат, затем в ферментер (70 час). Питательная среда: глюкоза, кукурузнфй

экстракт, азот, фосфор, цинк, марганец, магний, железо, аммонийные соли,

мел. Аэрация, темп.26-28 град., перемешивание 7-8 суток.

2 фазы развитьия:

В трофофазе высокое потребление кислорода, растут клетки. Быстро

потребляют питательные в-ва.