способы синтеза антибиотиков. способы получения антибиотиков. Способы получения антибиотиков
 Скачать 0.8 Mb.
|
Типы ферментации антибиотиков и понятие управляемого синтеза.Для максимального выхода антибиотика при культивировании продуцента используют комплекс мер, включающий подбор наиболее благоприятных для этих целей питательных сред и режимов культивирования организма. Все это входит в понятие управляемый синтез. На стадии подготовки инокулята следует обратить внимание на состав среды, в которой выращивается организм, на возраст клеток или мицелия. На стадии биосинтеза, кроме состава среды, большую роль играет скорость потребления тех или иных ее компонентов, регуляция процесса аэрации, поддержание соответствующих рН и температуры и других показателей культивирования.[6] Продуценты большинства антибиотиков, в том числе важнейших для медицинской практики, являются аэробами или (реже) факультативными анаэробами. В связи с этим в первые годы после получения пенициллина, грамицидина С и некоторых других веществ их продуценты выращивали на поверхности жидкой питательной среды в стационарных условиях в микробиологических матрацах или колбах, помещаемых в термостат или термостатные комнаты. Культура продуцента росла только на поверхности среды. Этот способ был трудоемок, не экономичен и не позволял нарабатывать антибиотик в больших количествах. Очень скоро поверхностная ферментация была заменена на глубинную. Через питательную среду пропускали воздух и среду непрерывно перемешивали. Это позволило использовать для роста продуцента весь объем среды. Только глубинная ферментация создала возможность современного биотехнологического производства с выпуском конечного продукта в большом количестве. Для получения антибиотиков в промышленных масштабах применяются специальные герметически закрытые емкости или ферментеры, обеспечивающие глубинное выращивание продуцентов. Аэрирование культуры в ферментере происходит в результате подачи подогретого до необходимой температуры стерильного воздуха через специальные приспособления — барботеры, а также благодаря перемешиванию культуральной жидкости различного типа мешалками (пропеллерными, турбинными и др.). В последнее время при производстве антибиотиков применяют низкочастотное вибрационное перемешивание культуральной жидкости как наиболее экономичный способ.[1] В производстве антибиотиков используют также методы периодического, непрерывного культивирования, а также методы, занимающие промежуточное положение между периодическим и непрерывным культивированием – полунепрерывный отъемно-доливной метод. При непрерывном культивировании клетки продуцента размножаются со скоростью, зависящей от притока питательных веществ и некоторых других условий, при этом часть объема культуральной жидкости постоянно вытекает с той же скоростью, с какой подается питательная среда в аппарат. Метод непрерывного проточного культивирования может быть организован как процесс полного вытеснения и как процесс полного смешения. Применение процесса полного вытеснения возможно при культивировании анаэробных микроорганизмов в ферментере, представляющем собой трубу, в которую с одной стороны непрерывно подается питательная среда и посевной материал, а с другой стороны производится отбор культуральной жидкости. Процесс происходит без перемешивания и аэрации. Когда среда и посевной с материал попадают в ферментер, популяция продуцента находится в лаг-фазе, а на выходе из 59 ферментера культура может находиться в любой фазе в зависимости от скорости подачи среды. При этом воспроизводится кинетика роста продуцента, но не во времени, а в пространстве. В процессе полного смешения размножение культуры происходит в ферментере при интенсивном перемешивании и аэрации. Во всем объеме культуральной жидкости условия должны быть одинаковыми. Процесс полного смешения по типу системы «турбидостат» и «хемостат». Применение отъемно-доливного метода удается в 2 – 3 раза увеличить время пребывания продуцента в активной форме. Недостаток этого метода заключается в том, что доливы осуществляются питательной средой плотного состава. [2] Получение бензилпенициллина при внесении в среду фенилуксусной кислоты.Для производства пенициллина используют специально отобранные расы плесневых грибов (суперпродуцентов), принадлежащие роду Penicillium. Питательная среда, используемая для производства пенициллина, обычно содержит кукурузный экстракт, лактозу, глюкозу, гидрол и минеральные соли. Синтез того или иного пенициллина зависит от наличия специфического вещества в среде, иначе говоря, предшественника, который микроорганизм включает в молекулу антибиотика без предварительного расщепления. Следует отметить, что предшественники биосинтеза (фенилуксусная кислота, фенилацетамид, феноксиуксусная кислота) при определенных концентрациях и рН среды оказывают токсическое действие на продуцент. Фенилуксусная кислота наименее токсична. Добавление её в среду в концентрации выше 500 мкг/мл угнетает рост мицелия, особенно в первые 24 часа его развития. При таких условиях обеспечивается наибольший выход бензилпенициллина, который через 72 часа развития может достигать 500-1000мкг/мл. Механизм биосинтеза бензилпенициллина предствавлен на схеме ниже.(рис.2)  рис.2. Механизм биосинтеза бензилпенициллина При развитии гриба без внесения предшественника образуется около 45% бензилпенициллина и около 53% пенициллина. При добавлении в среду фенилуксусной кислоты меняется соотношение образующихся компонентов в сторону резкого увеличения бензилпенициллина, количество которого в зависимости от возраста достигает 75-99 % от смеси пенициллина. В процессе культивирования Penicillium chrysogenum в среде, не содержащей фенилуксусной кислоты, в ней накапливаются серосодержащие соединения, близкие к метионину и цистеину. Добавление в среду фенилуксусной кислоты способствует более интенсивному метаболизму серосодержащих компонентов в соединения -лактамного характера.[7] |