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.