Промышленное получение антибиотиков включает следующие этапы

Подготовка среды. В каждом конкретном процессе для того или иного штамма создается своя среда. Но во всех случаях она должна отвечать основным требованиям:

-обеспечивать хороший рост продуцента и быстрый переход в идиофазу для максимально возможного образования антибиотика; содержать доступные и дешевые компоненты; обладать хорошей фильтрующей способностью; обеспечивать экономичные приемы рыделения и очистки продукта.

Подготовка посевного материала. Чистую культуру клонируют на агаризованной среде в пробирке, после чего переносят в колбы с жидкой питательной средой, богатой необходимыми веществами. Через две генерации при глубинном выращивании на шейкере в течение 48—72 ч (для каждой генерации) делают посев из колбы второй генерации в инокулятор объемом 10—15 дм3. Развившуюся культуру пересевают в другой инокулятор объемом от 100 до 500 дм3, а затем переносят в ферментатор.

Ферментация. Этот этап осуществляется при строгом контроле за перемешиванием культуральной среды, температурой культивирования, активной кислотностью среды (pH), количеством подаваемого воздуха (степенью аэрации), давлением и скоростью мешалки. Воздух поступает через специальные фильтры, заполненные стекловатой или активированным древесным углем. При этом тщательно учитывается потребление питательных веществ (источников углерода, азота, фосфора), накопление антибиотика.

Часто при наличии белковых веществ в среде с высокой вязкостью в результате продувания воздуха через культуру микроорганизма происходит обильное пенообразование, мешающее нормальному росту и развитию продуцента И, как следствие, накоплению целевого продукта. Поэтому для погашения следует использовать поверхностно-активные вещества:растительные и минеральные масла, спирты, животный жир, высшие жирные кислоты, синтезированные силиконы и т. д., а также использовать механический и аэродинамический способы погашения.

Отделение биомассы, выделение и очистка антибиотика. Способ отделения зависит от того, где сосредоточено необходимое вещество: внутри клеток или в культуральной жидкости (КЖ). Если антибиотик находится в КЖ, его выделяют методами экстракции, применяя различные растворители, не смешивающиеся с жидкой фазой, либо методы седиментации, получая искомое вещество в виде осадка, а также методы сорбции, используя ионообменные смолы.

Мицелий отделяют в фильтрах-прессах, нутч-фильтрах (под вакуумом) или друк-фильтрах (под давлением). Можно отделять мицелий также в сепараторах.

В том случае, если антибиотик сконцентрирован в клетках микроорганизма, его экстрагируют органическими растворителями.

Выделение и очистка антибиотика — это важный этап. Необходимо не только достичь максимального выхода препарата, но и сохранить его ценные качества. Прежде всего необходимо удалить примеси, для чего используют химическую очистку. В зависимости от свойств антибиотика, его локализации, химического строения применяют сорбцию, осаждение, упаривание и сушку. Перспективно применение ультрафильтрации, обратного осмоса. Сложность очистки состоит в том, что содержание антибиотика очень незначительно (до 1 %), поэтому в конце стадии химичес-кой очистки его концентрация варьирует от 20 до 30 %.

Сушка, или обезвоживание, антибиотика. Как правило, используют лиофильную сушку, которая позволяет удалить из препарата свободную и связанную воду, не приводя к потере биологической активности и не изменяя цвет продукта. Для обезвоживания можно использовать также распылительную сушку, метод взвешенного слоя и традиционные вакуум-сушильные шкафы. Процесс сушки весьма кратковременный.

Контроль стерильности, фасование. Одно из главных требований, предъявляемых к антибиотикам, это стерильность, что требует тщательного биологического и фармакологического контроля. Стерильность достигается путем соблюдения стерильных условий работы на всех стадиях промышленного производства антибиотика. Проверка стерильности проводится двумя методами:

1) посевом антибиотика, предварительно инактивированного, в питательную среду соответствующего состава при ежедневном наблюдении за возможным ростом микроорганизмов;

2) выявлением устойчивых к ним форм микроорганизмов и оп-ределением чувствительной к ним микрофлоры.

Фармакологический контроль предполагает испытание препарата антибиотика на токсичность, специфичность и патогенность.

После тщательного и всестороннего контроля определения максимально переносимой дозы (МПД), т. е. дозы, которая приводит к гибели 50 % подопытных животных (LD50) и к гибели всех животных (LD1oo), препарат рекомендуют к применению. Далее препарат фасуют, маркируют и отправляют в продажу.

В настоящее время широкое применение получили полусинтетические антибиотики, выпуск которых налажен в промышленном масштабе.

Полусинтетические антибиотики готовят на основе исходных антибиотиков, например, полученных традиционным способом пенициллина, тетрациклина и пр., которые впоследствии подвергаются модификации химическими методами, ферментативным гидролизом или выращиванием продуцента в среде, не содержащей предшественника. Особенности процесса определяются структурой основного и получаемого препаратов. Так, на основе тетрациклина был получен метациклин; на основе 6-диметилтет- рациклина — миноциклин; на основе бензилпенициллина — ампициллин, оксициллин, метициллин и т. д.

Следует заметить, что разработка промышленных методов получения полусинтетических антибиотиков в большой степени связана с потерей способности микроорганизмов-продуцентов к образованию антибиотиков в промышленных условиях в результате спонтанной диссоциации, которая приводит к возникновению малоактивных вариантов и фаголизиса под дей-ствием соответствующего фага. В результате рост культур полностью прекращается и процесс образования антибиотика останавливается.

Поиск по сайту: