АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
ВИРОБНИЦТВО ФАРМАЦЕВТИЧНИХ ПРЕПАРАТІВ НА ОСНОВІ МІКРОБІОЛОГІЧНОГО СИНТЕЗУ. ФЕРМЕНТИ
Основний напрям мікробіологічного синтезу — використання клітин мікроорганізмів для виробництва ферментів, антибіотиків, вітамінів, алкалоїдів, амінокислот, органічних кислот, полісахаридів та ін.
Промислове виробництво ферментних препаратів здійснюють в основному з культур мікроорганізмів (табл. 12.4): плісеневих грибків, бактерій, дріжджів, актиноміцетів. Останніми роками для промислового виробництва ферментів використовують в основному міцеляльні гриби родів Aspersillus, Penicillinum і Rhizopus, а також організми-продуценти бактерій роду Bacillus, Escherihia coli та інших.
Вони здатні продукувати велику кількість різноманітних за своїм складом ферментів, що обумовлено специфічними можливостями їх ферментативного апарата, високою здатністю до розмноження та адаптації в різних умовах навколишнього середовища. Використовуючи культури мікроорганізмів, можна набагато швидше одержати велику кількість біологічного матеріалу (біомаси) для наступного виділення ферментів. Для харчування мікробних клітин можуть бути використані різноманітні продукти і відходи харчової промисловості (пшеничні і рисові висівки, картопляна мезга, пшеничне лушпиння, соняшникова лузга тощо).
До вад мікробної сировини слід віднести значний обсяг роботи, який передує препаративному виділенню ферментів (добір, вирощування і ведення штамів-продуцентів, підготовку живильних середовищ, дотримання умов стерилізації, вирощування, висушування тощо).
12.3.1. СИРОВИНА ДЛЯ МІКРОБІОЛОГІЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ
Для приготування живильних середовищ мікробіологічної промисловості використовують сировину мінеральну, тваринного і рослинного походження, а також синтезовану хімічним шляхом. Речовини, що входять до складу живильного середовища і які забезпечують розвиток культури і біосинтез обумовлених продуктів, не повинні містити шкідливих домішок.
При виборі сировини необхідно враховувати його собівартість, оскільки в мікробіологічному синтезі важливого значення набуває вартість вихідних речовин і матеріалів.
Джерела вуглецю. Найбільш доступні для мікроорганізмів вуглеводи, тому в лабораторіях, а також у багатьох промислових біотехнічних процесах (у виробництві ферментів, антибіотиків, амінокислот тощо) використовують глюкозу, сахарозу, лактозу та інші вуглеводи. Однак зазначені вуглеводи є цінною харчовою сировиною і досить дорогі. У зв'язку з цим у більшості багатото-нажних мікробіологічних виробництв чисті вуглеводи заміняють більш дешевими і доступними продуктами: відходами крохмально-потокового виробництва (меляса, гідрол), гідролізатами торфу і рослинних відходів, побічними продуктами молочної промисловості та ін.
Меляса — відходи виробництва цукру із цукрового буряка, багаті на вуглеводи та інші цінні органічні і мінеральні речовини. Меляса містить 70—80 % сухої речовини, у тому числі 45—60 % сахарози, 0,25—2 % інвертного цукру, 0,2—3 % рафінози, 1,2— 3,4 % азотистих речовин. У її склад входять амінокислоти, органічні кислоти і солі, мінеральні речовини, деякі вітаміни. Меляса широко використовується у виробництві амінокислот, ферментів, дріжджів.
Гідрол — відходи виробництва глюкози з крохмалю. Вміст глюкози складає до 80 % суми цукрів, а інші 20 % — в основному продукти неповного гідролізу крохмалю. Поряд із цукром гідрол містить органічні кислоти, мінеральні елементи (фосфор, магній, залізо, натрій). Гідрол використовують як дешевий замінник у хіміко-фарма-цевтичних виробництвах.
Крохмаль картопляний (або кукурудзяний) містить 98,5— 98,8 % крохмалю, 0,4—0,6 % білків, 0,6—0,7 % жирів, 0,12— 0,17 % зольних елементів. Крохмаль використовують у ферментній, хіміко-фармацевтичній промисловості для вирощування мікроорганізмів, що мають аміло-літичну активність.
Кукурудзяна мука — субстрат, який містить 60—70 % крохмалю, близько 10 % інших вуглеводів, 10—12 % білків, 3 % жирів, 0,8— 1 % зольних елементів. її використовують в основному у виробництві антибіотиків.
Пшеничні висівки — відходи борошномельного виробництва, використовуються для приготування живильних середовищ при твердо-фазному способі культивування. Висівки містять 16—20 % крохмалю, 10—12 % білків, 3—4 % жирів, 10 % клітковини.
Джерела органічного азоту. Для вирощування мікроорганізмів широко використовують субстрати, які містять органічні джерела азоту (амінокислоти, білки). Найбільш поширені в біотехнології натуральні субстрати — кукурудзяний екстракт, соєва мука, буряковий жом та інші досить доступні та дешеві.
Кукурудзяний екстракт — побічний продукт крохмально-патокового виробництва, що містить 40—50 % азотистих речовин, в основному амінокислоти, і 10—12 % вуглеводів, вітамінів, мікроелементів.
Соєва мука — багате джерело органічного азоту, в основному у вигляді білків. Крім білків, у ній міститься до 20 % вуглеводів, які здебільшого важко засвоюються організмом, 4,5—6,5 % мінеральних елементів, деякі вітаміни.
Буряковий жом — відходи цукрового виробництва із цукрового буряка. Він містить: білків — 8,9, жирів — 0,23, целюлози — 21,7, зольних елементів — 4,2, кальцію — 4,7, фосфору — 1,2 %.
Інші види сировини. Крім основних компонентів живильних середовищ, у процесі ферментації часто використовують додаткові види сировини — попередники, поверхнево-активні речовини (ПАР), антибактеріальні препарати та ін.
Попередники — синтетичні продукти, що входять до складу молекули цільового продукту і які додають у ферментаційне середовище для інтенсифікації процесу біосинтезу. Наприклад, при біосинтезі пеніциліну в культуральну рідину додають як попередник кислоту фенілоцтову, при біосинтезі еритроміцину — спирт пропіловий, вітамінів В12 — 5,6-диметилбензимідазол.
Поверхнево-активні речовини в біологічних виробництвах використовують головним чином для піногасіння.
Антибактеріальні препарати (фурадонін, фурацилін) — для підтримки асептичних умов.
12.3.2. ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ ДЛЯ РЕАЛІЗАЦІЇ ПРОЦЕСІВ ФЕРМЕНТАЦІЇ. ФЕРМЕНТАТОРИ
У мікробіологічних виробництвах використовують різноманітні ферментатори. Умовно їх можна поділити на такі типи: барботажні, ерліфтні, барботажно-ерліфтні з механічним перемішуванням, барботажні з циркуляційним перемішуванням, з ежекційною системою та ін. За структурою потоків ферментатори можуть бути апаратами повного перемішування або повного витіснення. За способом введення енергії і аерації розрізняють апарати із введенням енергії в газову фазу, у рідку фазу або комбіновані.
Об'єм виробничих ферментаторів може бути від 10 до 1000 м3 із механічним перемішуванням і барботажем. Ферментатори зазвичай являють собою герметичні циліндричні посудини, висота яких у 2—2,5 рази перевищує діаметр, найчастіше їх виготовляють із нержавіючої сталі. У ферментаторах установлюють мішалки турбінного, пропелерного та іншого типів. Діаметр мішалки становить приблизно 1/3 діаметра апарата. У виробництві ферментів поширені ферментатори з мішалками, під якими знаходиться кільцеподібний або радіальний повітряний барботер. Для підтри-
Птогасник мування температури в апараті є по-
Повітря Компоненти • «~ - -.
1 1 \ середовища двіинии кожух або теплообмінник на
l зразок змійовика. Ферментатор облад-
наний арматурою і трубопроводами для подачі живильного середовища; води і пари; розчину, що регулює pH; піногасників; повітря та інших матеріалів.
Сучасні ферментатори укомплектовують вимірювальними приладами і регулювальними приладами для піногасіння, оглядовими люками.
Найголовніша вимога до апара тів — збереження стерильності, тому вони мають бути доступними для оброб ив *ks* ггпаітп„ ки гарячою парою.
Робочий об'єм ферментатора звичайно не перевищує 6/10 загального об'єму. Вільний простір над поверхнею розчину використовується як буферний, де накопичується піна, і таким чином запобігаються втрати культуральної рідини. Дослідження показали, що в рідині, яка піниться, умови аерації кращі, ніж у перенасичених розчинах, за умови постійного перемішування і циркуляції шару піни, тобто при неможливості тривалого перебування мікроорганізмів поза культуральною рідиною. В інституті мікробіології ім. Кірхенштейна AH Латвії створено ферментатор колонного типу об'ємом 100 м3 з контактними пристроями (рис. 12.1).
Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 658 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 |
|