: Технология производства антибиотиков

: 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:сначало размножаются споры на пшене во флаконах при

25-27ОС в течении 4-5 суток. Полученным спровым матералом засевают

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

Ферментация.

Питательная среда: укурузный 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.