Хлортетрациклиннің продуценттері
Кіріспе
Жобаның өзектілігі: Антибиотиктер немесе антибиотиктік заттар . бұл тірі жасушадан синтезделетін органикалық қосылыстар. Антибиотиктердің өте аз концентрациясы микроорганизмдердің өсуін шапшаңдатуға қабілетті немесе оларға сезімтал микроорганизм түрлерін толығымен жояды. Оларды тек микроорганиздер жасушасы ғана емес, өсімдіктер және жануарлар жасушасы да продуцерлейді.
Антибиотиктер дегеніміз . биологиялық қоспалар. Олар тірі клеткалардан алынады жән аз мөлшерде байытылғанның өзінде оған сезімтал микроорганизмдерді толық жойып жібере алады немесе өрбуін бәсеңдетеді. Олар тек микроорганизмдер мен өсімдіктерден ғана емес, аңдардың клеткаларынан да алынады. Антибиотиктердің өсімдіктерден алынғанын . фитонциттер деп атайды. Оларға сарымсақтан алынатын хлорепин, томатин, сативин және пияздан бөлінетін апиндер жатады.
Антибиотиктердің микроорганизмдермен синтезі . бұл ағза эволюциясы кезінде пайда болған және дамыған антогонизмнің тұқымқуалаушылық формасы. Микроорганизмдердің әр түрі бір немесе бірнеше қатал арнайы антибиотиктік заттар түзуге қабілетті.
Антибиотиктер медицинада өте ертеден және кең ауқымды қолданылып келеді. Алайда олардың көбінің бактериалды жасушаға әсер ету механизмі әлі орнатылмаған.
Көптеген жылдар бойы антибиотиктерді азықтық өнімдер консерванттары ретінде , өсімдік ауруларына қарсы зат ретінде, сонымен қатар бірқатар микробиологиялық өндірісте бөгде микрофлора ретінде қолданылып келеді.
Антибиотиктердің ауру туғызатын микроорганизмдердің дамуын төмендететін және сол арқылы ауруды, өлімді төмендететін қабілеттілігі, олардың малшаруашылығы мен құсшаруашылығында кең қолданылуының негізі болды. Антибиотиктерді жануар және құс азықтарына қосу олардың ауруларын төмендетіп ғана қоймай, сонымен қатар олардың өсуін, өнімділігінің артуына алып келеді. Сондықтан антибиотиктерді ауылшаруашылық жануаларының өсуін қалыптастырушылар деп атайды.
Азықтық антибиотиктредің тазартылмаған препараттар түрінде перемиксті құрамды азыққа қосады. Олар культиверлеуден кейін құрамында антибиотиктен басқа әр түрлі амин қышқылдар, ферменттер, В топты витаминдер және басқа биологиялық активті заттар болатын микроорганизмдер продуценттерінің биомассасы түрінде болады. Азықтық қоспа ретінде қолданылатын антибиотиктер оларға тұрақты патогенді бактериялар штамдарының енуін болдырмау үшін медицинада қолдануға болмайды.
Жобаның қызметі мен мақсаты: бұл жобаның мақсаты биовит азықтық препаратын алу болып табылады. Алға қойған мақсатқа жету үшін келесі мәселелерді шешу керек:
Жобаның өзектілігі: Антибиотиктер немесе антибиотиктік заттар . бұл тірі жасушадан синтезделетін органикалық қосылыстар. Антибиотиктердің өте аз концентрациясы микроорганизмдердің өсуін шапшаңдатуға қабілетті немесе оларға сезімтал микроорганизм түрлерін толығымен жояды. Оларды тек микроорганиздер жасушасы ғана емес, өсімдіктер және жануарлар жасушасы да продуцерлейді.
Антибиотиктер дегеніміз . биологиялық қоспалар. Олар тірі клеткалардан алынады жән аз мөлшерде байытылғанның өзінде оған сезімтал микроорганизмдерді толық жойып жібере алады немесе өрбуін бәсеңдетеді. Олар тек микроорганизмдер мен өсімдіктерден ғана емес, аңдардың клеткаларынан да алынады. Антибиотиктердің өсімдіктерден алынғанын . фитонциттер деп атайды. Оларға сарымсақтан алынатын хлорепин, томатин, сативин және пияздан бөлінетін апиндер жатады.
Антибиотиктердің микроорганизмдермен синтезі . бұл ағза эволюциясы кезінде пайда болған және дамыған антогонизмнің тұқымқуалаушылық формасы. Микроорганизмдердің әр түрі бір немесе бірнеше қатал арнайы антибиотиктік заттар түзуге қабілетті.
Антибиотиктер медицинада өте ертеден және кең ауқымды қолданылып келеді. Алайда олардың көбінің бактериалды жасушаға әсер ету механизмі әлі орнатылмаған.
Көптеген жылдар бойы антибиотиктерді азықтық өнімдер консерванттары ретінде , өсімдік ауруларына қарсы зат ретінде, сонымен қатар бірқатар микробиологиялық өндірісте бөгде микрофлора ретінде қолданылып келеді.
Антибиотиктердің ауру туғызатын микроорганизмдердің дамуын төмендететін және сол арқылы ауруды, өлімді төмендететін қабілеттілігі, олардың малшаруашылығы мен құсшаруашылығында кең қолданылуының негізі болды. Антибиотиктерді жануар және құс азықтарына қосу олардың ауруларын төмендетіп ғана қоймай, сонымен қатар олардың өсуін, өнімділігінің артуына алып келеді. Сондықтан антибиотиктерді ауылшаруашылық жануаларының өсуін қалыптастырушылар деп атайды.
Азықтық антибиотиктредің тазартылмаған препараттар түрінде перемиксті құрамды азыққа қосады. Олар культиверлеуден кейін құрамында антибиотиктен басқа әр түрлі амин қышқылдар, ферменттер, В топты витаминдер және басқа биологиялық активті заттар болатын микроорганизмдер продуценттерінің биомассасы түрінде болады. Азықтық қоспа ретінде қолданылатын антибиотиктер оларға тұрақты патогенді бактериялар штамдарының енуін болдырмау үшін медицинада қолдануға болмайды.
Жобаның қызметі мен мақсаты: бұл жобаның мақсаты биовит азықтық препаратын алу болып табылады. Алға қойған мақсатқа жету үшін келесі мәселелерді шешу керек:
Кіріспе
Жобаның өзектілігі: Антибиотиктер немесе антибиотиктік заттар – бұл
тірі жасушадан синтезделетін органикалық қосылыстар. Антибиотиктердің
өте аз концентрациясы микроорганизмдердің өсуін шапшаңдатуға
қабілетті немесе оларға сезімтал микроорганизм түрлерін толығымен
жояды. Оларды тек микроорганиздер жасушасы ғана емес, өсімдіктер
және жануарлар жасушасы да продуцерлейді.
Антибиотиктер дегеніміз – биологиялық қоспалар. Олар тірі клеткалардан
алынады жән аз мөлшерде байытылғанның өзінде оған сезімтал
микроорганизмдерді толық жойып жібере алады немесе өрбуін бәсеңдетеді. Олар
тек микроорганизмдер мен өсімдіктерден ғана емес, аңдардың клеткаларынан да
алынады. Антибиотиктердің өсімдіктерден алынғанын – фитонциттер деп атайды.
Оларға сарымсақтан алынатын хлорепин, томатин, сативин және пияздан
бөлінетін апиндер жатады.
Антибиотиктердің микроорганизмдермен синтезі – бұл ағза
эволюциясы кезінде пайда болған және дамыған антогонизмнің
тұқымқуалаушылық формасы. Микроорганизмдердің әр түрі бір немесе
бірнеше қатал арнайы антибиотиктік заттар түзуге қабілетті.
Антибиотиктер медицинада өте ертеден және кең ауқымды қолданылып
келеді. Алайда олардың көбінің бактериалды жасушаға әсер ету
механизмі әлі орнатылмаған.
Көптеген жылдар бойы антибиотиктерді азықтық өнімдер
консерванттары ретінде , өсімдік ауруларына қарсы зат ретінде,
сонымен қатар бірқатар микробиологиялық өндірісте бөгде микрофлора
ретінде қолданылып келеді.
Антибиотиктердің ауру туғызатын микроорганизмдердің дамуын
төмендететін және сол арқылы ауруды, өлімді төмендететін
қабілеттілігі, олардың малшаруашылығы мен құсшаруашылығында кең
қолданылуының негізі болды. Антибиотиктерді жануар және құс
азықтарына қосу олардың ауруларын төмендетіп ғана қоймай, сонымен
қатар олардың өсуін, өнімділігінің артуына алып келеді. Сондықтан
антибиотиктерді ауылшаруашылық жануаларының өсуін қалыптастырушылар
деп атайды.
Азықтық антибиотиктредің тазартылмаған препараттар түрінде
перемиксті құрамды азыққа қосады. Олар культиверлеуден кейін
құрамында антибиотиктен басқа әр түрлі амин қышқылдар, ферменттер, В
топты витаминдер және басқа биологиялық активті заттар болатын
микроорганизмдер продуценттерінің биомассасы түрінде болады. Азықтық
қоспа ретінде қолданылатын антибиотиктер оларға тұрақты патогенді
бактериялар штамдарының енуін болдырмау үшін медицинада қолдануға
болмайды.
Жобаның қызметі мен мақсаты: бұл жобаның мақсаты биовит азықтық
препаратын алу болып табылады. Алға қойған мақсатқа жету үшін
келесі мәселелерді шешу керек:
• Технологиялық процесті толық сипаттау және тәжірибелер
жүргізу;
• Биовит азықтық препаратын алуға налитикалық шолу;
• Қоршаған ортаның және еңбекті қорғау шараларын шешу.
Жобаның тәжірибелік құндылығы:
- Антибиотик өндірісінің тәжірибелік және теориялық
жетістіктерінің арқасында биовит азықтық препараты өндірісінің
жобасын құрастыру.
Хлортетрациклиннің продуценттері
Хлотетерациклин продуценті №12 ВНИИА жүгері ортасында өсіледі.
Көрсетілген жүгері қоректік ортасын культураның 5 типтік коланнасын
байқауға болады. Калоннаның бірінші типі тегіс, жалпақ немесе әлсіз
қатпарланған болады. Кепкен мицелий жасыл-қоңырлау. Субстрат мицелиі қоңыр
болады. Калоннаның екінші типі тегіс қатпарланған. Ауда кептірілген мицелий
әлсіз дамиды, жылтыр субстрат мицелиі қоңыр болады. Калоннаның үшінші типі
тегіс және жалпақ. Ауада кептірілген мицелий ақшыл сұрғылт көк дақтары
ьолады. Субстрат мицелиі ашық қоңыр болады. Калоннаның төртінші типі жалпақ
сәл ғана қатпарланған. Ауадағы мицелий жылтыры әлсіз дамыған. Калоннаның
бесінші типі тегіс және жалпақ. Субстрат мицелиі ашық қоңыр. Ауада
кептіргіш мицелиі жақсы дамыған. Калоннаны жасыл қоңыр түсі толығымен
жаппайды. Мицелий субстарты ашық қоңыр. Калоннаның барлық типтері еріген
дақтармен пайда болмайды. Популяциядағы көп санды (84-98%) және активтілігі
жоғары, бірінші типтегі колонна болып саналады.
Жалпы популяцияның активтілігіне антибиотиктің деңгейі кең аумақта 10-
125% дейінгі аралық аумағы ауытқып отырады.
Хлотетерациклин продуценті лиофильді кептірілген түрде бидай
(1 жылдан кем емес), жүгеріні 1 жылға дейін сақтауға болады, температурасы
5ºС 6-айда сақтайды.
Антибиотик продуценті-микроорганизм
Антибмотиктердің көпшілігін биосинтездеу арқылы алады. Онда
актиномицеттер, саңырауқұлақтар және бактериялардың микроорганизмдері
қолданылады. Бағалы антибиотиктердің көпшілігі актиномицет культурасынан
алынады.
Антибиотиктер табиғатта кең таралған. Actinomycetales актиномицет-
продуцентінің қазіргі кезде 20 жуық түрі белгілі. Соңғы уақытта
Actinomycetales түріндегі актиномицеттерден басқа да антибиотик
продуценттері табылады. Оларға: Micromonospora (гентамицин продуценті),
Chainia (абурамицин продуценті) және т.б. жатады.
Актиномицеттерді көптеген табиғи субстраттарынан кездестіруге болады.
Олар аэробты және микроаэрафиьді болып келеді. Олардың оптимальды
температурасы 25-30°С. Сонымен бірге термофильді актиномицеттерде бар.
Бірақ олар 60°С жоғары температурада өсіп дамиды. Актиномицеттердің
көпшілігі рН 6,8-7,5 өседі.
Сәулелі саңырауқұлақтардың құрылысы зең саңырауқұлақтарының құрылысын
ұқсайды. Олар агарлы ортада өседі де коллоналар түзеді: субстратты мицелий
жуан жібшелі гибтер бөлек жиналады. Субстратты мицелиде (біріншілік) ереже
бойынша онда ауалы мицелилер өседі. Онда спора түзілу процесі жүреді
(Candida).
Актиномицет споралары тік, иректелген және спираль тәрізді болады да,
ауа мицелиясын моноподиалді, симподиальды, дихотоминді орналасады.
Актиномицет колоналары-тығыз болады. Гиф мицелиясы субстраттың ені 0,3-0,8
мм, ауада 1,4 мк дейін болады. Ауа мицелиясы кейде колоналардың бетін тегіс
жаппайды және мүлдем болмауы да мүмкін. Актиномицеттерден пайда болған
еріген пигменттерді мицелияны бояу әртүрлі болуы мүмкін. Олар споралар
сияқты вегатативті және жыныссық жолмен көбейеді. Актиномицеттерді жынысты
жолмен көбейту әлі дәлелденбеген. Споралар фрагментация жолымен
формаланады.
Спораладың формалары шар, цилиндр тәрізді және т.б. болады. Спораларды
электрондық микроскоптордың көмегімен зерттегенде олардың қабықшалары
жұмсақ, шашақ тәрізді болып келетіні байқалады. Қатты қоректік ортаны зең
саңырауқұлақтарының өсуі және қыздырғанда споралардың сезімталдылығы
актиномицеттердің құрылысына ұқсас болып келеді.
Таяқшалардың түрлері
Актиномицет споралары саңырауқұлақтар споралары сияқты (Candida)
көбейеді және қолайсыз түрін сақтап қалмайды. Бактерия актиномицеттің
қатысуымен өрнектелген ядроға жақындайды және клетка қабырғасының химиялық
құрамы, клетканың размері, антибактериялды антибиотиктің сезімталдылығ
артады. Бұл жағдайда актиномицеттер зең саңырауқұлақтары мен таза
бактерияның арасында тұратын ағза тобын құрайды.
Клиникада қолданылатын антибиотик бактерия продуцентінің Bacillaceae
ортасы алынады. Бұл топқа жататын ағзалардың бүршіктенуі әртүрлі
географиялық зонада, яғни жануарлар мен өсімдік қалдықтарында, суда жәнек
ауада кең орын алған. Олар спора түзуші, грамм оң таяқшаларына жатады.
Агарлы ортада өсіргенде түссізденеді немесе беткі жағы қабатталған, боялған
колоналар түзеді. сұйық ортада тұнба және пленка түзеді. клетканың ені 0,5
тен 1,2 мк құрайды. Ал, ұзындығы культураның жасымен өсіруге арналған орта
жағдайына байланысты болады. Оларда өрнектелген ядро болмайды. Клеткаға
қолайсыз жағдай туғанда бір-біреулеп спора түзеді. споралар ортасында
немесе бір клетканың соңында (терминальды орналасқанда) орналасады. Бацилла
споралары антисептің әрекетіне тұрақты болып келеді. Бациллаларды ұнтақтау
арқылы көбейтуге болады. Бацилді орта аэробты және анаэробты болуы мүкін.
Дамудың оптимальды температурасы 25°С, рН 6,8-7,2.
Маңызды антибиотиктердің ашылу жылдары
Антибиотик жылы Антибитик жылы
Бензилпенициллин 1928 Олеандомицин 1954
1939-1941
Гризеофульвин 1939 Новомоцин 1955
Тиротрицин 1939 Цефалоспорин С 1955
Актиномицин 1941 Ванкомицин 1955
Грамицидин С 1943 Циклосерин 1952
Стептомицин 1943-1944 Амфоратерицин В 1955
Бацитрацин 1945 Ристомицин 1956
Дигидрострептомицин 1946-1948 Канамицин 1955
Полимиксин 1947 Деметилхлортетрациклин 1957
Хлорамфеникол 1945-1947 Ролитетрациклин 1958
Прокаинпенициллин 1948 Паромомицин 1959
Неомицин 1949 Рифамицины 1957
Хлортетрациклин 1945-1948 Фенетициллин 1960
Окситетрациклин 1949-1950 Метициллин 1960
Виомицин 1946-1950 Пропицилин 1961
Нистатин 1950-1951 Ампициллин 1961
Эритромицитин 1952 Фузидин 1961
Карбомицин 1952 Оксацеллин 1962
Трихомицин 1952 Клоксациллин 1962
Бензатинпенициллин 1952 Цефалотин 1962
Тетрациклин 1953 Линкомицин 1962
Феноксиметилпенициллин 1953 Капреомицин 1962
Спирамицин 1951-1954 Гентамицин 1963
Цефалоспорин 1954 Цефалоридин 1964
Дикрлосациллин 1964
Саңырауқұлақтарда бағалы антибиотиктер продуцентінің тобына Fungi
imperfecti кіреді. Актиномицеттер мен бактериялар сияқты, саңырауқұлақтар
табиғатта кең таралған. Агарлы ортада өсіргенде бірінші колонна түзіледі.
Субстраттан тұратын ауа мицелиясы және қоздырғышқа эффективті қатынасы
мынадай антибиотиктен (макролид, новобицин, ванкомицин, ристоцетин,
циклосерин, канамицин) тұрады. Бұл препараттардың әрқайсысы өндірісте
пиницилин мен стрептомицинге жетпейді. Бірақ жалпы препараттың шығуы әлемге
танымал.
Антибиотиктер өндірісі қысқа мерзім ішінде ғалымдар мен өндіріс
жұмысшыларын бірігуімен ашылды. Соңғы жылдары үлкен зауыттар салынды. Олар
үлкен масштабта және жоғарғы сапада антибиотик заттарын шығара бастады.
Жалпы антибиотик өндірісінің көлемі жағынан әлемде біздің еліміз екінші
орын алады. Кейбір препараттар клиникалық тексергенде жақсы деп табылды.
Денсаулық сақтау ғылымы мен айналысатындарға және антибиотик өндірісіне
практикада жаңа тапсырмалар берді. Ол-бірінші препараттың сапасын жоғарлату
және халықаралық стандартқа сай талаптарды қанғаттандыруы тиіс.
Ферментация негіздері
Антибиотикке арналған ферментацияны белгілі шартта микроорганизм
продуценті культивирлеу процессін антибиотик түзуге қабілетті және
биосинтезді айтады.
Өндірісте түптік ферментация әдісі қолданады, мұнда қоректік ортада
барлық көлемді толырып микроорганизм продуцентін өсіреді.
Химиялық табиғатына қарай антибиотиктер әртүрлі болып келеді.
Микроорганизм алмасу процесінде әртүрлі антибиотиктер әртүрлі роль ойнайды.
Пенецилин аминқышқылы метаболизммен тығыз байланысты және азотты
алмастыруды өнімі болып табылады. СТ пептомилициннің түзілуі
акциномицеттегі алмастырғыш көміртегімен тығыз байланысты. Себебі птомицин
молекуласын негізгі бөлігін стрептобиозоалиннің өздігінен түзілетін,
дисахарит болып табылады. Антибиотик пелипеді майлар метобализімнің өнімі
болып табылады. Сол себепті, барлық антибиотиктердің биосинтезі үшін жалпы
оптимальді шартты табу мүмкін емес. Антибиотиктің микроорганизм
продуцентінің өміршендік процессі белгілі даму цикілінда жүреді. Мұнда
мицели құрылымының марфалогиясы өзгеріске ұшырайды, заттар алмасады және
әртүрлі ферментация периоды айналады, шарттармен талабтарға байланысты
өзгеруі мүмкін.
Микроорганизм продуцентінің қоректенуі және қоректік ортаның құрамы
Микроорганизмдердің өсуі үшін көміртегі, азот, сутегі, оттегі және
минералды заттар оның ішінде ең үлкен мәнге ие фосфор, күкір, калий,
натрий, магний, темір және т.б. өте қажет. Антибиотиктің микроорганизмнің
продуценті элементарлы көміртекпен газ түзуші азоттарды қабылдамайды. Олар
әртүрлі қосылыстағы элементтерді қолданады. Мысалы, көміртегі органикалық
қосылыстардан алынады, ал азот органикалық және биорганикалық қосылыстарда
қолданылады. Сутегімен оттегі жасушаға су ретінде кіреді. Ал оттегі
молекулярлы түрде енеді, қоректік заттар құрылымына арналған материал
ретінде ғана қолданады. Сонымен қатар өміршендік процесіне арналған энергия
көзі болып табылады. Микроорагнизм культурасында өсумен дамуында және
антибиотик биосинтезінде барлқ элементтерін өзіндік формасы үлкен мәнге ие.
Мысалы, көміртектін қоректену көзі ретінде көміртек үлкен мәнге ие. Әртүрлі
продуценттер және бір түрден шығарылған әртүрлі штаммдар көміртектерге
жатады. Бұл қатынастар біріншіден көміртекті тұтыну жылдамдығымен екіншіден
антибиотик биосинтезіне көміртектердің әсер етуімен анықталады. Барлық
микроорганизмен тез қоректенетін глюкоза, бірақ та пенецилин, тетрациклин,
неомицин продуценттері глюкоза ортасында биосинтез интенсивтілігін бірден
төмендетеді. Кейбір микроорганизмдер дисахаридімен қоректенбеиді. Сонымен
қатар крахмалды қолданады.
Продуценттердің әртүрлі сатыда дамуы, кейде ортаның құрамындағы
көміртектегі тез және жай тұтынуына байланысты. Мысалы, пенецилиндегі
лактоза глюкозамен сәйкес келеді. Ал кейбір стрептомицин продуцентінің
штамдарына глюкоза мен крахмалды енгізеді.
Жеткілікті аэрация барысында барлық көміртектер қышқылдану жолмен
тұтынады, метобализмнің сонғы өнімі көміртек қышқыл газы мен су болып
табылады. Қышқылдану процессі аралық өнімнің қатарын құрау жолының жүзеге
асырылады. Аралық өнімнің шығынының жиналуы жеткіліксіз, аэрация барысында
жүзеге асырылады. Сілтілі ортада пенецилин биосинтез барсында шабельді
қышқыл жиналады. Ал фосфор шығыны антибиотик тетрациклин продуцентінің
культурасында кето қышқылдың жиналуына алып келеді. Көміртектен басқа
энергиямен көміртектін көзі майлар б.т. Оларды көбік сөндіргіші ретінде
ортаға қосқан кезде қосымша қоректік заттарда б.т. Окси тетрациклин және
стрептамицин пеницилин продуценттері үшін майлар энергия және көміртек
ретінде пайдаланады. Соның нәтижесінде антибиотик биосинтезінің денгейі
төмендетілмейді. Майларды қолдану, тұтыну май қышқылымен глицириннің еруіне
алып келеді. Сонғылары вэтта қышқылының жолымен қышқылданады. Кейіннен
қышқылдың процесі сонына дейін жүреді, яғни көмірқышқыл газымен судың
түзіілу ортадағы майлардың май қышқылына айналуы т.б. Майларды ортаға қосу
барысында әдетте рН деңгейінің төмендеуі байқалады.
Майлармен көміртектерден басқа көміртек көзі ретінде органикалық
қышқылдар және спиртер үлкен мәнге ие. Органикалық қышқылды жүгері
экстрактының құрамына кейбір орталарға әдейі қослады. Барлық жағдайда
қоректік ортада қышқылдар ортада тұз күйінде болады және органикалық тұз
қышқылын қолданады, ортада катион ретінде қолданады да сілтілену процесі
жүреді. Антибиотик продуценті үшін негізгі азот көзі күрделі органикалық
заттар болып табалады. Оның құрамына азот, ақуыз түрінде немесе ақуық
гидролизінің өнімі, аминқышқылдарымен колипептидтің қоспасы ретінде
иеленеді. Ақуызды заттардың ішінде аминқышқыл өндірісінде соялы ұн, ал
ақуыз гидролизатының жүгері экстрактысы қолданады. Бұл заттар бір уақытта
минералды элементтер көзі б.т. Органикалық азот қосудағы көміртегінің
құрылысы үлкен мәнге ие. Микроорганизмдер минералды азотпен өсу барысында
әртүрлі химиялық құрылыстар ақуыз түзілу үшін және басқа жасушаларды
құрайды. антибиотик продуценті үшін қолданылатын оратға ереже бойынша,
азоттың органикалық қосылысының көзінің басқа нейтрат немесе амионий
тұзының пішіні ретінде минералды азоттар енгізеді. Бірден азот құрылған
пішінде, ал екіншіден қышқылды түрде болады. Бірақ бұл азоттардың
антибиотик биосинтезіне әсеретуі олардың тұтыну жылдамдығымен анықталмайды,
микроорганизм шатамының және кейбір түрледі. Биосинтез процесін күшейтеді.
Бұл ортадағы активті қышқылдың өзгеруімен тығыз байланысты. Сонымен ортада
нейтратты қолданатын кезде тұздардың катионы қалады да орта сілтіленеді, ал
амонидің тұтыну барыснда қышөыл анионы қалады да орта қышқылданады.
Антибиотиктің түзілуімен микроорганизм өсуі үшін көптеген минералды
элементтер қажет. Метал емес элементтредің ішінде фосформен күкірт
қолданады. Олар нуклеопротейд түріндн енеді. Сонмен қатар фосфордың
қосылысы жасуша метобализінде әртүрлі роль ойнайды. Ал металды иондардың
ішінде калий, магний, ферум, цинк, мырыш және т.б. микроэлеметтер қажет.
Олар микроорганизмдердің өсуімен дмуына жағдай жасайды микроэлементтер
кейбір ферменттер және ферментті жүйелі құрамына кіреді. Концентрацияны
белгілі деңгейде жоғарлат барысында олар токсикалық әсер етеді. Кей
жағдайда антибиотиктердің түзілуімен микроорганизм өсіп дамуына минералды
элементтер концентрациясы сәйкес келмейді. Темірдің оптимальді
концентрациясы ** пенецилин культурасының Q 176 штамының максимум түзілу
үшін, белгілі бір деңгейге дейін өсуіне концентрацияны 100 есе күшейту
қажет. Қысым концентрациясының жоғарылату барысында тетрациклин және
окситетрациклиннің оксимицеттін дамуымен өзгеруін тежейді. Антибиотиктің
түзілуін төмендетіп жібереді.
Минералды элементердің үлкен бөлігі ортаға көміртекті және азотты
көздер түрінде енгізеді, жеткіліксіз элементтер орнына минералды тұздар
қолданады. Пенецелин биосинтезінің ортасына күкірт қосылысты енгізеді. Ал
стрептомецин ортасына фосфорды енгізеді.
Антибиотик биосинтезі үшін қоректік ортаның құрамы үлкен мәнге ие.
Ортының құрамында культураның өсуі мен дамуына антибиотиктің түзілуіне
қажетті барлық элементтер болуы керек. Сондай-ақ ферментация процесінде
биосинтез шартын қамтамасыз ету үшін концентрациясымен пішіні элементтерге
сай болу керек. Бұл шартта құрамына арналған заттардың фазалары
температурасы, ортаның оптималді рН белгісі, тұтқырлығын анықтау керек.
Сондай –ақ орта биомассасының тез өсуін оның жоғары концентрациясын,
культураның физиологиялық активтілігін, ұзақ уақыт сақтап тұруын қамтамасыз
ету керек. Алғашқы уақытта культура оптолизі антибиотиктін жиналу деңгейін
төмендетеді. Сонымен қатар культуралды сұйықтықты өңдеу барысында бір қатар
қиындықтар туғызады. Осындай барлық талаптарды қанағаттандыратын орта
балансирленген немесе оптималді болып саналады.
Әртүрлі антибиотиктер алу барысында ортаға қойылатын нақты талаптар
келесі бөлімдерден көрсетілген. Мұнда бір ғана ортадағы қоректік орта
концентрацисы ғана жайлы қарастырылған. Микроорганизмдегі органикалық
заттарға айналуы 2 жолмен жүзеге асырылады. Нәтижесінде органикалық
жасушалы заттар құрылады. Құрылған әртүрлі өнімдердің түзілуіне алып
келеді. Жақсы аэрация барысында актиномицеттермен мицелиі саңырауқұлақтары
мен максимум мөлшері 25-50% жетеді. Антибиотиктің саңырауқұлақ
продуцентімен актиномицеттердің тәжірибесінде көрсетілгендей биомасса
мөлшері 1,5-2% оңай жетеді (құрғақ зат бойынша). Мицели мөлшерін алу үшін
ортада 4-8% органикалық заттар болу қажет. Төмен органикалық заттардың
ортада болуы биомассаның аз мөлшерімен антибиотиктің белгілі бір мөлшерінің
түзілуіне алып келеді. Органикалық заттардың концентрациясының қоректік
ортаға әсер ету барысында мицели массасының мөлшері және биомассдан
түзілген антибиотиктің мөлшері мына кестеде көрсетілген. °°°°°°°°
Ферментация процесінің негізгі шарттары
Ферментация процесін жақсы жүргізуге және антибиотиктің жиналу деңгейі
жоғары болу үшін, оптимальды ортаны қолданып, процеске енген анықтаулы
шарттарды бақылау қажет: культура процесінің бөгде микроорганизммен
ластанбауынан сақтау, культураға жеткілікті мөлшерде оттегімен қамтамасыз
ету, белгілі температураны ұстау, оптимальды рН белгісі және интенсивті
көбіктенуге жол бермеу. Антибиотик биосинтезінің интенсивтілігі максимумға
жету үшін процестің барлық параметрлерінің белгілері оптимальды болу керек.
Антибиотик биосинтезінде сол себепті қандай да 1 фактордың әсер ету
интенсивтілігінің өзгеруін оқу барысында (мысалы: температура, аэрация)
биосинтез процетің қалған параметрін белгілеп алу керек. Бір сөзбен
айтқанда бір параметрдің әсер етуін оқу барысында басқа шектеуші факторлар
болмауы керек. Құрамында фосфоры бар ортаны қолдана отырып ферментацияның
оптимальды температураны да анықтайтын болсақ, шектеуші антибитик
биосинтезі анықталмайтын фактор болмайды. Осының ішінде температура фосфор
шығынын және оптимальды температураны да анықтай алмаймыз. Нашар аэрациясы
бар ортадағы компоненттердің оптимальды концентрациясын таңдаймыз. Бұндай
жағдайда құрамында төмен қоректік заттары бар ортада биосинтез
интенсивтілігі жоғары болады. Ал жоғары компонентті концентрациялы ортада
оттегі жетіспеушілі байқалады.
Кейіннен белгілі фактордың әсер етуін оқу барысында интенсивтілігін
бауқау қажет және мұнда заңдық байланыс әрқашан қадағаланып отырмайды.
Көптеген факторлар үшін (температура, аэрация, компонент, концентрация)
және т.б. бисинтез процесі жақсы жүру үшін үлкен факторлардың оптимальдық
шекарасын қорғау болады және фактор интенсивтілігі жетіспеген жағдайда және
үлкен болған минимум шекараны құруымызға болады. Сонымен қатар оптимум және
минимум ортасындағы үшінші шекара немесе критикалық шекара деп аталады. Бұл
шекарада биосинтез интенсивтілігін ферментация процесі барысында критикалық
шекарада анықталатын болса факторлардың активтілік деңгейі бірден ауытқу
пайда болғанда нашар нәтижелерді көрсетуі мүмкін. Бұл шекарада зерттелініп
отырған фатор қандайда шекарада болмасын, активтілікті деңгейін орны
болады. Бұндай жағдайда ферментацияның оптимальды шарытн анықтау барысында
есепке алуға боады. Мысалы, белгілі бір мөлшерде ауасы бар аэрациядағы
процестін оптимальды тәртібінің активтілік деңгейі бірден ауытқиды. Белгілі
бір анықталған аэрация барысында активтілік деңгейінің ауытқуы аэрацияның
жеткіліксіз нәтижесі болып табылады. Мұндай кезде аэрацияның интенсивтілігі
критикалық шекарада болады. Кейінен аэрация процесінің жұмысын төмендету
барысында оптимальды шекараға өтеді, я,ни барлық ферментация мұндай
жағдайда төмен активтілік деңгеймен сипатталады.
Биомассадағы антибиотик мөлшері, ортадағы органикалық заттардың
концентациясына байланысты.
Антибиотик Ортадағы Мицелийдің Антибиотиктің
органикалық салмағы (%) мөлшері
заттардың құрамы (ЕДмл)
(%)
Пенициллин 5,75-7,75 1,4-2,0 5200-8000
Стрептомицин 2,5-4,0 0,591-1,116 2090-3914
Тетрациклин 3,25-5,5 1,0-1,5 2000-3000
Олнандомицин 4,5-9,0 1,24-1,70 356-780
Микроорганизм продуцентінің таза культурасы
Бөгде микрофлорамен зақымданбаған бір түрдегі мироорганизм культурасы
таза деп аталынады. Кейде мұндай культурада “залалсызданған” деп те атайды
немесе дұрыс емесе болып табылады. Залалсызданған деген сөз-құрамында
қандайда бір микроорганизмдердің болмауы. Сол себепті микроорганизм
продуцентінен басқа-орта, ауа, апаратура залалсызданған болуы мүмкін. Соңғы
жағдайға байланысты бөгде микрофлорамен зақымданбаған таза культураны
айтуымызға болады. Культураның таза болуын қамтамасыз ету үшін барлық
апаратура мен комуникациялар герметизацияланады, залалсызданады және
белгілі бір қысымда ұсталынады, орта мен оған түсетін ауа залалсызданады,
барлық операциялар осептикалық шартта жүргізіледі (егу, сынамалар тандап
алу). Сондай-ақ бөгде микрофлораның тимеу шартын қамтамасыз ету керк.
Көптеген қатынастарда бөгде микрофлоралардың дамуы өте қауіпті. Бәрінен
бұрын бөгде мироорганизм ортада дамуы түрлі өзгертіп немесе биосинтезін
шартын бұзады да антибиотиктің жиналу деңгейінің төмендеуіне алып келеді.
Бөгде микрофлоралар культуралды сұйықтықты өңдеу барысында бірнеше
қиындықтар тудырады, соның ішінде мицелиден бөліп алу кезінде сапасы нашар
нативті ерітінді пайда болуына алып келеді (культуралы сұйықтықтың
фильтраты). Өмір сүруге қабілетті микроорганизм өнімдері алынған
антибиотиктің ластануына және сапысының төмендетуі мүмкін. Көптеген
микроорганизмдер пенецилин инактивациясын фермент пенецилазасын түзеді. Бұл
неактивті ферментацияғы алып келеді. Сол себепті таза культураны
ферментация процесін ұстау өте қатаң белгісі болып табылады.
Негізі, ортаны залалсыздандыру барысында үлкен көңіл бөлу керек.
Залалсызданудың оптималды тәртібі, ортаның залалсыздануын қамтамассыз етіп,
ондағы компонентердің өзгермеуіне алып келеді. Жылу мен залалсыздандыру
ортаның физика-химиялық қасиеттерін өзгертеді. Оның концентрациясының түсі,
рН мәні өзгереді, құрамындағы бірнеше бос амино топ және қанттардың мөлшері
төмендейді. Орта компоненттеріне термиялық әсер еткен кезде түптік өзгеру
байқалады. Қантты орта карамельизацияға ұшырайды. Бұл кезде қант
антигидриды түзетін конденсация жүреді. Карамилизациялау сатысы жылу
интенсивтілігіне және ортаның рН мәніне тәуелді. Сілтілі шарттардың
карамелизация процессі күшейеді. Қанттар аминқышқылымен байланысып, күрделі
өнім қатарын құрайды. Соның ішіне меланойттер-қантпен аминқышқылдық
конденсациясының өнімі болып келеді. Амиқышқылы түзу барысында ақуыздар
еріп кетеді. Ортаның өзгеруін сипаттайтын бір көрсеткіштің бірі
залалсыздану процесінің барысында бояудың интенсивтілігін жоғарлату болып
табылады. Сонымен қатар залалсыздандыру барысында ортадағы минералды
заттарда өзгеріске ұшырайды. Мысалы, бордың органикалық қышқылмен және
еріген минералдық фосфор мен байланысы түзілу процесі жүреді. Кейбір
жағдайда құрамында ерітілген фосфорлар басқа жинақталған фосфор
компонентері немесе соя ұнтағының сілтілену барысында ұлғаюы мүмкін. Бұл
өзгерулер сатысын ортаның құрамына және интенсивтіліктің термиялық әсер
етуіне тәуелді. Залалсыздандыру уақытын азайту үшін температураны жоғарлату
керек. Кейбір жағдайларда жеке оттегіні залалсыздандыруды пайдалану өте
тиімді температурасы. Антибиотиктің әрбір биосинтезі үшін белгіленген
оптимальды температура қажет. Сонымен пенецилиум саңырауқұлақ Penicillium
chrysogenum биосинтезі болу үшін оптимальды температура 25-26°С болып
саналады. Бұл уақытта антибиотиктің актиномицеттері түзілу барысында әдетте
жоғары температурада ұстап тұру қажет, бірақ бұл температура деңгейі
антибиотик актиномицеттердің қолайлы болып тұрмайды. Эритромицеттердің
Penicillium chrysogenum культуралау барысында ең қолайлы температурасы 31-
33°С болып табылады. Микроорганизм бойы және онда антибиотиктердің түзілуі,
сонымен қатар әртүрлі температурада жүреді. Мысалы, пенецилиннің үлкен
мөлшері егер бірінші 42 сағатта температурасы 30°С деңгейде ұстайтын болсақ
кейінен 20°С төмендететін болсақ, Penicillium chrysogenum штаммы түзіледі.
Ферментация процесі барысында қышқылдану интенсивтілігі жүргнде белгілі
мөлшерде жылу жүргізіледі. Сол себепті температураны әр уақытта үздіксіз
суытылып тұру қажет. Егер суытылу жетіспесе немесе мүлдем жоқ болса,
культуралды сұйықтықтың температурасы, әдетте үлкен көлемдегі ферментацияда
микроорганизмдердің өліп қалу деңгейіне келуі мүмкін. Кейбір
температуралардың жоғарлануы кіші көлемде ферментация барысында байқалады.
Мысалы, тербеткіш колбада микроорганизмдерді культивирлеу барысында
байқалады. Мұндай жағдайдағы колбадағы культураларды сұйықтықтың
температурасы өсу процесі жүретін термостат температурасын жоғарылату
мүмкін.
рН. Биосинтез үшін көптеген белгілердің рН оптималдылығы нейтралдығы
жақын болып келеді, белгілі бір қышқылдану немесе сілтілену процесінің
ортасындағы биосинтез процесі тоқталанады. Басқа жағында көптеген
антибиотиктер сілтілі немесе қышқылды шарттарда тұрақты емес, сол себепті
тез инактивеирленіп нәтижесінде антибиотиктіі шығуы төмен болады.
Ферментация процесінде ортадағы рН өзгеруі метаболизм процесінің сипатымен
негізгі құрамына байланысты болады. Жоғары да айтылғандай бірінші заттағы
микроорагнизмді пайдалану қорктік ортаның қышқылдануына, ал басқа ортаның
сілтілеуіне алып келеді. Заттардың өсуі және дамуы процесінде
микроорганизмдерді қолданылған ортаның сілтілуіне алып келеді. Олардың
физиологиялық сілтілік қосылыстар деп аталады. Мұндай заттарға органикалық
қышқылдар, нитраттар тұздары жатады. Физиологиялық қосылыстар нәтижелерді
ортаның қышқылдануы рН төмендеуінен байқалады. Физиологиялық қышқыл
заттарына амоний жатады. Сондай-ақ майларды қолдану әдетте кейбір ортаның
қышқылдануына алып келеді. Оттегінің тұтыну ферментацияның бір периодына
ортаның жиі қышқылдануы байқалады. Ферментация прцесі барысында ортының рН
реттеуге және керекті деңгейді ұстап тұруға боалды.
Антибиотиктерді алуға арналған қоректік орта рН реттеу үшін бордың
кейбір мөлшерін жиі қосып отырады. Бұл қосылыстар тәжірибе жүзінде суда
ерімейді және нейтралданады.
Ауның қысымы. Барлық анитибиотиктің ферментация процесі аппараттарды
жоғары қысым барысында жүргізіледі (0,3-0,4 дейін). Жоғары қысым ауа өткен
кезде төмендеуі мүмкін. Мұндай нәтиже аэрация процесін энергияның
шығындалуын алып келеді. Бірақ мұндай тәртіптің қажеттілігі шығынды
қысымның шығындалуы культураның бөгде микрофлорамен зақымдалған кезде
байқалады. Сонымен қтар жоғары қысым оттегінің еруін жоғарлатады. Ол
ферментация процесінде жақсы жүреді.
Аэрация және араластыру. Жоғарыда көрсетілгендей антибиотиктің барлық
продуценттері аэробты микроорганизм болып табылады. Оның өсуі және дамуы
үшін ерітілген оттегілер қажет. Ферментация барысында бір уақытта екі
процесс жүреді. Қоректік ортада оттегінің еруі және микроорганизмдердің
оттегімен тұтынуы. Микроорганизмдерді оттегімен қамтамасыз ету сатысы екі
процестін жылдамдылығымен анықталады. Егер екінші процестің жылдамдығы
микроорганизм жасушасына оттегі жұтылса, онда бірінші процестің жылдамдығы
жоғарлайды да, оттегінің жетіспеушілігін тудырады. Микроорганизмдердің
оттегімен қамтамасыз ету олардың культуралды сұйықтықта еру жылдмдық пен
анықталады. Микроорганизм культурасына қажетті оттегі мөлшері 2 факторға
байланысты. Демалу интенсивтілігіне және жасуша массасына, олардың
культуралды сұйықтықтың бірлік көлеміне орналасқан. Демалу интенсивтілігі 1
сағаттағы 1мг мицелиде жұтылатын оттегі мөлшерін айтамыз. Ол ұзындық әдетте
жылу әріпімен белгіленеді. Бұл әртіүрлі микроорганизмдерде шарттарға
байланысты өзгертіліп отырады. Бірден бұл ұзындық микроорганиз өсуіне
тәуелді. Демалу интенсивтілігі жас мицелиде көбінесе қарастырылады. 222 Өсе
келе демалу интенсвтілігі төмендетіліп отырады. Кәрі саңырауқұлақ мицели
саңырауқұлақтарымен актиномицеттерде бірнеше рет төмендеуі мүмкін. Әртүрлі
заттар әртүрлі жылудағы микроорганизмен қышқылданады. Мысалы, глюкоза ***
саңырауқұлағымен лактозаға қарағанда бірнеше рет жылдам қышқылданады. Сірке
қышқылы сүт қышқылына қарағанда тез қышқылданады. Сол себебі демалу
интенсивтілігі қоректін орта құрамына да байланысты болады. Бірақ, ортаның
құрамы ферментация процесі бірнеше өзгерістерге ұшырайды: кейбір заттар тез
микроорганиззмдер мен тұтынады да, орталарда жоғарланып жаңа органикалық
заттар түзіледі. Демалу интенсивтілігі ферментация процессінде де өзгеріске
ұшырайды. Ферментацияның соңында тез қышқылданатын заттар қалмайды, сонда
демалу процесі тежеледі, микроорганизмнің демалуына қажетті көміртегінің
жалпы мөлшері оттегі мөлшерімен (мл бойынша) сипатталады, 1 минутта 1л
культуралды сұйықтық жұтылады. Ферментацияның соңына таман мицелия массасы
төмендеуі мүмкін. Нәтижесінде автолиз басталады. Көміртегі мөлшері
микроорганизмдерге және оның дамуы мен өсуіне қажет. Ферментацияның
барысында жасушаның демалу интенсивтілігі жоғарылайды. Ал, мицели массасы
өте аз болғанымен микроорганизмдерге қажетті оттегі мөлшері бұл периоды
жоғары болмайды. Кейіннен демалу интенсивтілігі жоғары деңгейде қалды, ал
мицели массасы бірден жоғарылай бастайды. Сол себепті орташа ферментация
мөлшері бастапқы ферментациядан кейінгі шамамен 40сағаттан кейін тез
жоғарылап максимумға жетеді. Мицелидің максимум белгісі егілгеннен кейін 24
сағаттан кейін оттегінің максимум тұтынуы, ферментацияның 36-48 сағаттан
кейін байқалады. Ферментацияның сонына таман әдтте төмен дейді, себебі
мицели массасы шамамен бір деңгейде қалады, ал мицелидің демалу
интенсивтлігі жайлап төмендейді. Ферментацияның әрбір сатысында оттегімен
тұтыну белгілі бір штамның және апаратураның мәліметтерімен анықталады.
Аэрацияның екінші бір мәселесі культуралыды сұйқтықта оттегінің еру процесі
болып табылады. Микроорганизмнің өнділірстік масштапта түптік культивирлеу
барысында алуға оттегіні жіберумен сипатталады. Мұндай жағдайда сұйықтың 1
қалыпта интенсивті араластырылады. Аэрация және араластырудың негізгі
белгілері бұл культураның О2-мен сіңірілуі. Аэрация және аэробты процесі О2-
нің ерітілу жылдамдығын қамтамасыз ету қажет, сұйықтықтағы ерітіндінің
жылдамдығы келесі формуламен есептеледі.
= К(Сн-Сt)
Мұндағы температура уақытысындағы ерітулі жылдамдығы
К-ерітілу коффициент
Сн-толық қанықан ерітіндідегі оттек концентрациясы, сондай-ақ оттектін
ерітілуі.
Сt-температура уақытысындағы отек концентрациясы.
Суда оттегінің еруі өте аз және 25°С температурада 1л-ге 9мг құрайды.
жіберілетін ауаның концентрациясын жоғарылату барысында оттегінің еруі
ұлғаюі мүмкін. Егер Сt=Сн онда сұйықтық газбен қаныққан;
= 0,
Оттегінің еру процесі жүрмейді. Сt= 0 болғанда максимум ерітілу
жылдамдығы К ұзындығына ғана байланысты. Ол аэрация шартымен түсіндіріледі.
Кейіннен оттегінің еру жылдамдығы (К) еріту коэффиценотінің жоғарылату
барысында ұлғаяды, ол аппараттың пішіні мен құрылысына, ортаның құрамына
және аэрация шартына араластыруына байланысты болады. Бұл факторлар
ұзындыққа бөлімнің жоғары қбатына, яғни диффузияның жоғары қабатына (F)
газ, сұйық әсе етеді. Диффузияның жоғары қабатын жоғарлатқанда берілетін
ауаның мөлшері ұлғайып, ауадағы пузердің пішіні кішіриеді және ортаға
түскенше ұлғаяды. Пузердің құрамына және аэрирлеушы конструкцияларға
байланысты болады. Кейбір олрганикалық заттар пузерлардің пішінің
төмендетіп, бірақ көптеген ортаның компонентері (соялы ұн, тұз, майлар,
жүгері экстракты, глюкоза) оттегінің еру жылдамдығын төмендетеді. Сонымен
қатар құрамында мицели бар ортада оттегінң еру жылдамдығыда төмендейді.
Нәижесінде культуралды сұйықтықты еруі суға қарағанда өте төмен болады. Сол
себепті аэрацияның орптималды тәпртібі әрбір штамға және ортаға байланысты
өңделіп қолданады. Аэрацияның рационалды тәртібі және араласу оттегінің
қолданғандағы максумум эфектитвтіліі культураға қажетті оттегіні толығымен
қамтамасыз ету қажет. Мұндай процестерде аэрацияның сатылы тәртібін қолдану
қажет. Ферментация процессі колбада аэрациялау араластыру интенсивтілігіне
айналу жылдамдылығына, тербеткіш эксцентрицеттін ұзындығына және колбаның
мөлшеріне байланысты болады. Колбадағы сұйық және газ қатынастрардың
өзгерту арқылы культурадағы аэрация шартын да өзгертуге болады.
Көбіктену. Антибиотикті алубарысында қолданылатын қоректік заттар
көбіктенуі мүмкін. Ферментация прцесінде аналогиялық заттар түзіледі.
Аэрация және араластыру орталарында ферментация режимін кейінен байқауға
бөгет жасайтын көбік қабаты түзіледі. Көбікпен күресу негізгі жоғарғы
активті заттарды қосумен жүзеге асырылады. Ол көбікті түзілуін төмендетіп,
кейінен жоюылуына алып келеді. Мұндай заттар ретінде өндірістерде теңіз
жануралардың және өсімдік майлары қолданылады. Бұл көбік сөндіргіштер
биосинтез процесіне әсер етпейтін индиферентті заттар болып табылмайды.
Олар қосымша заттарды микроорганизм продуцентіндегі заттрадың алмасуын
анықтайтын іс әрекеттерді қарастыру қажет. Әдетте көбік сөндіргіштерді қосу
барысында антибиотик биосинтезі күшиеді. Бірақ көбік сөндіргіштердің шығына
кері әсер ету мүмкін. Процестін сонында көбік сөндіргішті қосуға болмайды.
Культуралды сұйықтықты өндеу барысында бірнеше қиындықтар туғызуы мүмкін.
Көбік сөндіргіштердің шығыны мицелидегі мысалға нистатиндегі
антибиотиктерді бөліп алуға бөгет жасайды.
Синтетикалық көбік сөндіргіш заттары соның ішінде силикондар
қызығушылық тудырып отыр. Майларға қарағанда микроорганизмдерді тұтынбайтын
және олардың шығымы аз көлемде болады. Сол себепті көптеген өндірістерде
қолданады.
Ферментация процесі
Әртүрлі антибиотиктерді алу барысында ферментация процесін бірнеше
ерекшеліктері бар. Олар келесі бөлімде қарастырылады. Бірақ олардың жалпы
технологиялық сызба-нұсқасы бірдей болады, микроорганизм продуцентін
культурасын өсіру барысында оның көлемін ұлғайтып отырылады. Ферментация
үлкен көлемдегі аппаратта жүзеге асырылад және сол жерге егіс материалы
егіп ферментациялы процес жүреді. Сол себепті ферментация процесі екі
сатымен жүзеге асырылады-егіс материалын өсіру және ферментация. Антибиотик
өндірісінде қолданылатын соңғы егіс маткриал субстраттың жоғары қбатында
өсірілген продуцен культурасы болып табылады. Мұндай субстратта
огаризделген орталар немесе арнайы бидайдан, арпадан, кебектен дайындалған
орталар болуы мүмкін.
Кеңінен бидай ортасы қолданылады.
Субстраттың жоғарғы бетінде өсірілген мицели әдетте үлкен мөлшерде
спора түзеді және мұндай культура споралы егіс материал деп аталады. Сұйық
қоректік орта спораның үлкен бөлігі өседіде мицелидің вегетативті
микроколоналарына арналады. Егіс мицелисын өсіру продуцент ерекшелінгіне
байланысты келесі схема түрінде қолданылады.
І. Агарлы ортадағы культура түріндегі споралы егіс материалы.
Аналық культурасы (Өсірудің 2-4 тәулікке созылуы)
Егіс культурасы (өсірудің 1-2 тәулікке созылуы)
Культура егіс аппаратында (өсірудің 1-4 тәулікке созылуы)
Агарлы ортада спораны басқа ортаға егу бактериологиялық петляның
бөлігінде өсіп тұрған культурамен агардың көмегімен кесіп сұйық ортасы бар
колбаға егеді. Әдетте құрамында 50-100мл ортасы бар көлемде 750мл колбалар
қолданылады. Споралардан алынған культура аналық деп аталады. Сұйық ортаны
өсіру арнайы тербеткіштерде түптік культивирлеу әдісімен жүзеге асырылады.
Тербеткіш жылдамдығы 200-300 айнмин флатформаны өсіру мен аэрацияны
араластыру арқылы жүзеге асырылады. Егіс колбаларында берілетін аналық
мицели культураның мөлшері көлемі бойынша 2-5% құрайды. Екінші
генерациядағы егіс мицелиін өсіру тура осы шарт бойынша жүреді және егіс
аппаратына беріледі. Кейбір продуценттер үшін егіс мицелияны және төменгі
температура шартында және ұзақ сақтауға мүмкіндік қарастырылған. Мұндай
тексерулер культураның антибиотик қабатын сондайақ активтілігін бөгде
микрофлораның болмауын актинофакпен зақымданбауын мицелидің микроскопиялық
құрылымын анықтайды. Егер егіс мицелиясын сақтауға болмайтын болса, онда
көрсетілген анықтама нәтижелері келесі жұмыстарда байқалады.
Бидайда өскен споралы культура егіс аппаратына себіп өсіріледі.
Егіс аппаратында мицелиді өсіру бір немесе екі сатымен жүзеге
асырылады. Колбдағы мицелидің егіс материалына егіс барыснда соңғы мөлшері
0,1% құрайды. Сол себепті егіс мицелиясын өсіру 2-4 тәулік жүзеге
асырылады. Бірінші егіс аппаратының басқа мицелиалар 10-15% мөлшерде қайта
егіледі. Мұндай жағдайда өсірудің ұзақтығы 1 тәу құрайды. Егіс мицелиін
егіс аппаратында өсіру үздіксіз араластыру және аэрация барысында өндіреді.
Процесті бақылау үшін 1 тәулікте 3 рет аппараттан сынама алып ондағы бөгде
микроорганизмен және актинофактормен зақымдалғаның мицелидің микроскопиялық
құрылымын және биохимиялық көрсеткіштер анықтайды. Кейде егіс мицелисін бір
егіс аппартының басқаға егіді бірнеше рет қайталайды. Бірақ мұндай процес
жақсылап тексерудың арқасында ғана қолдануға болады.
Ферментерге егіс материалын 5-20% мөлшерде береді. Ферментация үздіксыз
араластыру барыснда аппараттын белгілі бір қысыммен оптимальді
температурасында жүзеге асырады. Көбіктену барысында көбік сөндіргіштерді
қосу және көбікті сөндіруге арналған механикалық әдісті қолданады.
Ферментация созылу ұзақтығы 60-170 сағатты құрайды, ол продуцент табиғатына
және қоректік орта құрамына байланысты. Ферментация процесін бақылау егіс
мицелиясын өсіру мен жүзеге асырылады мұндай жағдайда биохимиялық көрсеткіш
мөлшерін үлкен көлемде анықталады. Сонымен қатар антибиотиктің құрамын
қарастырады.
Ферментация процессі екі фазаға бөлінеді. Бірінші фаза микробты масса
құру үшін арналған пластикалық материалы ретінде конструкциялық алмастыруды
қолдандағы барлық қоректік ортаның заттарын тез тұтынуымен және культураның
интенсивті өсуін сипаттайды. Мұндай жағдайда шығынды заттардың
конструкциясы бірден төмендейді. Кейбір заттар толығымен жоғалады (мысалы,
минералды фосфор) және ортада алмастырғаш қышқылды өнімдері жиналуы мүмкін.
Бұл периодта антибиотик үлкен мөлшерде түзіледі.
Нәтижесінде ортаның құрамын өзгеруіне байланысты культураның даму
сипаттамасында өзгереді. Биомассаның ұлғаюы бәсендетіледі, кеіннен тоқталып
соныңда культураның автолизі басталады. Сондай-ақ қоректік заттармен
тұтынуда бәсенделеді. Ферментацияның сонына таман оттектерімен майлар
толығымен қолданады. Ортаның азотты компонентері ереже бойынша биомассаның
өсіруінің аяқталу барысында үлкен көлемде пайдаланады. Ал содан соң автолиз
периодында ортада аммиак және амин қышқыл түрінде біртіндеп бөлуінуі
мүмкін. Ферментацияның сонында ортаға минералды фосфорда бөлінуі мүмкін.
Антибиотиктердің түзілінуі екі фазада жүзеге асырылады. Әрбір антибиотиктің
өзінің спецификалық шарты бар. Осы периодта антибиотиктер интенсивті
түзіліп, ал олардың жоқтығы биосинтездің төмендеуіне немесе толығымен
тежеуіне әкеп соғады. Мицелидің микро марфологиясы культураның даму
барысында өзгереді. Ол продуцент бірге байланысты болады. Бұл процес түптік
споралар түзуінен немесе автолизге өтуінің аяқталады. Кейбір
актиномицеттерде өте ерте спора түзілуі байқалады. Мұндай жағдайда
базафильді гифері төменгі базофильді фонда қадағаланып отырады. Мицелия
автолизі культуралды сұйықтықтың фильтіратын нашарлатады, сол себепті оның
түсуіне шейін ферментацияны тоқтату керек. Ферментацияның ұзақтығы ортаға,
штаммға, процестерге қойылатын талаптарға және антибиотиктін жиналуын
динамикасын негізін оқып құруға мицелидің марфологиялық жағдайын және
ортаның биохимиялық көрсеткіштеріне байланысты болады.
Антибиотик биосинтезі периодтты процесс түрінде жүзеге асырылады. Әрбір
цикл егіс материалын өсіруімен басталып және культуралды сұйықтықты келесі
өңдеулер үшін жіберумен аяқталады. Ең көп уақыт биомассаны сонымен қатар
жүкті және аппаратты дайндауға кетеді. Соның ішінде 70-75% уақыты биосинтез
өнімі үшін қолданады. Ферментациялы құралдың өнімін жоғарлату үшін үздіксіз
ферментацияны қолданады. Бұл процесс культураны ұзақ уақыт физиологияның
активтілігін ұзақ уақыт сақтап тұрады. Үздіксіз культивирлеу әдісі құбырлы
қосылысты ферментерлерде жүзеге асырылады. Әрбір құбырларда культура
белгілі бір даму сатысында ұсталып бір аппаратқа жібереді, микроорганизм
үздіксіз культивирлеу периодымен салыстырғанда прогрессивті процесс болып
табылады. Ол микробиоллогиялық салалар өндіріс қатарында кеңінен
қолданылады сонымен қатар антибиотик биосинтезі де қолдануға деген
көрсеткіштері бар. Тағы ескеретін жай бөліну процессі, химиялық тазалау
және көптеген жағдайда үздіксіз жүзеге асырылады. Үздіксіз ферментацияны
қолдану арқылы барлық процеске бірдей сызба нұсқаны құрасытруға болады.
Антибиотиктер ферментация процесінің аппараты-технологиялық жабдықтары.
Антибиотиктер биосинтезі бихимиялық, физикалық, химиялық және
диффузионды процестердің комплексінің арақатынасын біріктіреді. Оның
интенсивтілігі көбінесе диффузионды аппарат-ферментер мен оның
гидродинамиклық мінездемесіне жұмыс режимімен анықталады.
Культурада сұйықтыққа қолданатын антибиотиктер үш фазалы системада (
сұйықтық, қатты, дене-ауа) және физика-химиялық орта биосинтезі уақытында
алмасатындығы (бірінші кезекте тұтқырлық) масса алмасуды қатты тежейді,
сөйтіп ферментердің конструктивті жабдығы өте үлкен маңызға ие болады.
Кестеде конструкцияның болмашы ауытқуы процестің жылдамдауын өзгертуі
мүмкін.
Антибиотиктердің микроорганизм продуценттерін тереңдетіп культивирлеу
арнайы аппарат-ферментерда жүргізіледі. Ол аэрация кезінде және ортаны
араластырғанда болады. Аппарат сфералық цилиндрлі сорғыштардың жабылуы,
араластырғыш қосылуы, ауа беретін барботер, кейін итергіштермен, жейде
немесе жылытқыштармен және ортаны салқындату мен арматура, көрсеткішті
бақылау құрамымен жабдықталған.
Гидродинамикалық факторлардың ағынды биосинтез процесі үлкен әсер ету
диапозонымен ферментердің эфективтілігін анықтау диффузионды аппаратта
кездеспейді. Бұл жағдай процесті оптимальды деп атаудан бас тартқызатын
негізгі кедергі.
Ағынды процестің масса алмасушылығының жеткілікті эффективсізділігінің
бірінші куәгері, оттекте микроорганизмдің қолданылуының жалпы мөлшерден
аздығы аэрацияға берілетін уаудан білінеді. Шамалап алғанда барлығы 5-20%
болады.
Эффективтілікке әсер ететін биосинтез процесі мен факторды зерттеу
(араластыру интенсивтілігі, аэрация деңгейі, аппараттың конструктивті
ерекшелігі, шикізаттың жаңа түрі және т.б.) көбінесе аз көлемдегі
ферментерда жүргізіледі. Өндірістік аппаратта алынған мәндер аралық этапта
қолданғанда жақсы өтеді, яғни ұлғайтылған көлемдегі ферментерді қосқан да.
Сиымдылығы және жұмыс жүргізу тәсілі бойынша ферментерлер лабораториялық
өндірістік және жартылай өндірістік болып бөлінеді.
Аз сиымдылықтағы ферментердегі қолданудағы негізгі мақсат зерттеу
мүмкіндігін қамтамасыз ету және параметрлерді қайталау болып табылады.
Лабороториялық және өндірістік, жартылай өдірістік ферментерлерде алынған
мәндерді жобалау үшін қажетті және тәжірибелі мәні қаншалықты дұрыс болса,
онда өндірістік аппаратта жобалауда қателік аз кетеді.
30 л лабароториялық ферментерлер әйнектен жасалады, ал ішкі құрылысы
(араластырғыш, барбатер және т.б.) есептелгендей тот баспайтын металдан
жасалады. Мүндай аппараттардың артықшылығы процесті бақылаудың мүмкіншілігі
және дайындау оңай болып келеді. Оның үстіне олар коррозияға шыдамды, яғни
қоректік ортаның кез-келгенін тәжірибеге салуға болады. Ал, кемшілігі
олардың осалдылығы сонысынан оларды пайдалану аз көрініс табады.
Әйнек ферментерлермен бірге көп қолданатын ферментерлерге стальды түрі
жатады. Тәжірибеде көрсеткендей ең тиімдісі сталь ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Жобаның өзектілігі: Антибиотиктер немесе антибиотиктік заттар – бұл
тірі жасушадан синтезделетін органикалық қосылыстар. Антибиотиктердің
өте аз концентрациясы микроорганизмдердің өсуін шапшаңдатуға
қабілетті немесе оларға сезімтал микроорганизм түрлерін толығымен
жояды. Оларды тек микроорганиздер жасушасы ғана емес, өсімдіктер
және жануарлар жасушасы да продуцерлейді.
Антибиотиктер дегеніміз – биологиялық қоспалар. Олар тірі клеткалардан
алынады жән аз мөлшерде байытылғанның өзінде оған сезімтал
микроорганизмдерді толық жойып жібере алады немесе өрбуін бәсеңдетеді. Олар
тек микроорганизмдер мен өсімдіктерден ғана емес, аңдардың клеткаларынан да
алынады. Антибиотиктердің өсімдіктерден алынғанын – фитонциттер деп атайды.
Оларға сарымсақтан алынатын хлорепин, томатин, сативин және пияздан
бөлінетін апиндер жатады.
Антибиотиктердің микроорганизмдермен синтезі – бұл ағза
эволюциясы кезінде пайда болған және дамыған антогонизмнің
тұқымқуалаушылық формасы. Микроорганизмдердің әр түрі бір немесе
бірнеше қатал арнайы антибиотиктік заттар түзуге қабілетті.
Антибиотиктер медицинада өте ертеден және кең ауқымды қолданылып
келеді. Алайда олардың көбінің бактериалды жасушаға әсер ету
механизмі әлі орнатылмаған.
Көптеген жылдар бойы антибиотиктерді азықтық өнімдер
консерванттары ретінде , өсімдік ауруларына қарсы зат ретінде,
сонымен қатар бірқатар микробиологиялық өндірісте бөгде микрофлора
ретінде қолданылып келеді.
Антибиотиктердің ауру туғызатын микроорганизмдердің дамуын
төмендететін және сол арқылы ауруды, өлімді төмендететін
қабілеттілігі, олардың малшаруашылығы мен құсшаруашылығында кең
қолданылуының негізі болды. Антибиотиктерді жануар және құс
азықтарына қосу олардың ауруларын төмендетіп ғана қоймай, сонымен
қатар олардың өсуін, өнімділігінің артуына алып келеді. Сондықтан
антибиотиктерді ауылшаруашылық жануаларының өсуін қалыптастырушылар
деп атайды.
Азықтық антибиотиктредің тазартылмаған препараттар түрінде
перемиксті құрамды азыққа қосады. Олар культиверлеуден кейін
құрамында антибиотиктен басқа әр түрлі амин қышқылдар, ферменттер, В
топты витаминдер және басқа биологиялық активті заттар болатын
микроорганизмдер продуценттерінің биомассасы түрінде болады. Азықтық
қоспа ретінде қолданылатын антибиотиктер оларға тұрақты патогенді
бактериялар штамдарының енуін болдырмау үшін медицинада қолдануға
болмайды.
Жобаның қызметі мен мақсаты: бұл жобаның мақсаты биовит азықтық
препаратын алу болып табылады. Алға қойған мақсатқа жету үшін
келесі мәселелерді шешу керек:
• Технологиялық процесті толық сипаттау және тәжірибелер
жүргізу;
• Биовит азықтық препаратын алуға налитикалық шолу;
• Қоршаған ортаның және еңбекті қорғау шараларын шешу.
Жобаның тәжірибелік құндылығы:
- Антибиотик өндірісінің тәжірибелік және теориялық
жетістіктерінің арқасында биовит азықтық препараты өндірісінің
жобасын құрастыру.
Хлортетрациклиннің продуценттері
Хлотетерациклин продуценті №12 ВНИИА жүгері ортасында өсіледі.
Көрсетілген жүгері қоректік ортасын культураның 5 типтік коланнасын
байқауға болады. Калоннаның бірінші типі тегіс, жалпақ немесе әлсіз
қатпарланған болады. Кепкен мицелий жасыл-қоңырлау. Субстрат мицелиі қоңыр
болады. Калоннаның екінші типі тегіс қатпарланған. Ауда кептірілген мицелий
әлсіз дамиды, жылтыр субстрат мицелиі қоңыр болады. Калоннаның үшінші типі
тегіс және жалпақ. Ауада кептірілген мицелий ақшыл сұрғылт көк дақтары
ьолады. Субстрат мицелиі ашық қоңыр болады. Калоннаның төртінші типі жалпақ
сәл ғана қатпарланған. Ауадағы мицелий жылтыры әлсіз дамыған. Калоннаның
бесінші типі тегіс және жалпақ. Субстрат мицелиі ашық қоңыр. Ауада
кептіргіш мицелиі жақсы дамыған. Калоннаны жасыл қоңыр түсі толығымен
жаппайды. Мицелий субстарты ашық қоңыр. Калоннаның барлық типтері еріген
дақтармен пайда болмайды. Популяциядағы көп санды (84-98%) және активтілігі
жоғары, бірінші типтегі колонна болып саналады.
Жалпы популяцияның активтілігіне антибиотиктің деңгейі кең аумақта 10-
125% дейінгі аралық аумағы ауытқып отырады.
Хлотетерациклин продуценті лиофильді кептірілген түрде бидай
(1 жылдан кем емес), жүгеріні 1 жылға дейін сақтауға болады, температурасы
5ºС 6-айда сақтайды.
Антибиотик продуценті-микроорганизм
Антибмотиктердің көпшілігін биосинтездеу арқылы алады. Онда
актиномицеттер, саңырауқұлақтар және бактериялардың микроорганизмдері
қолданылады. Бағалы антибиотиктердің көпшілігі актиномицет культурасынан
алынады.
Антибиотиктер табиғатта кең таралған. Actinomycetales актиномицет-
продуцентінің қазіргі кезде 20 жуық түрі белгілі. Соңғы уақытта
Actinomycetales түріндегі актиномицеттерден басқа да антибиотик
продуценттері табылады. Оларға: Micromonospora (гентамицин продуценті),
Chainia (абурамицин продуценті) және т.б. жатады.
Актиномицеттерді көптеген табиғи субстраттарынан кездестіруге болады.
Олар аэробты және микроаэрафиьді болып келеді. Олардың оптимальды
температурасы 25-30°С. Сонымен бірге термофильді актиномицеттерде бар.
Бірақ олар 60°С жоғары температурада өсіп дамиды. Актиномицеттердің
көпшілігі рН 6,8-7,5 өседі.
Сәулелі саңырауқұлақтардың құрылысы зең саңырауқұлақтарының құрылысын
ұқсайды. Олар агарлы ортада өседі де коллоналар түзеді: субстратты мицелий
жуан жібшелі гибтер бөлек жиналады. Субстратты мицелиде (біріншілік) ереже
бойынша онда ауалы мицелилер өседі. Онда спора түзілу процесі жүреді
(Candida).
Актиномицет споралары тік, иректелген және спираль тәрізді болады да,
ауа мицелиясын моноподиалді, симподиальды, дихотоминді орналасады.
Актиномицет колоналары-тығыз болады. Гиф мицелиясы субстраттың ені 0,3-0,8
мм, ауада 1,4 мк дейін болады. Ауа мицелиясы кейде колоналардың бетін тегіс
жаппайды және мүлдем болмауы да мүмкін. Актиномицеттерден пайда болған
еріген пигменттерді мицелияны бояу әртүрлі болуы мүмкін. Олар споралар
сияқты вегатативті және жыныссық жолмен көбейеді. Актиномицеттерді жынысты
жолмен көбейту әлі дәлелденбеген. Споралар фрагментация жолымен
формаланады.
Спораладың формалары шар, цилиндр тәрізді және т.б. болады. Спораларды
электрондық микроскоптордың көмегімен зерттегенде олардың қабықшалары
жұмсақ, шашақ тәрізді болып келетіні байқалады. Қатты қоректік ортаны зең
саңырауқұлақтарының өсуі және қыздырғанда споралардың сезімталдылығы
актиномицеттердің құрылысына ұқсас болып келеді.
Таяқшалардың түрлері
Актиномицет споралары саңырауқұлақтар споралары сияқты (Candida)
көбейеді және қолайсыз түрін сақтап қалмайды. Бактерия актиномицеттің
қатысуымен өрнектелген ядроға жақындайды және клетка қабырғасының химиялық
құрамы, клетканың размері, антибактериялды антибиотиктің сезімталдылығ
артады. Бұл жағдайда актиномицеттер зең саңырауқұлақтары мен таза
бактерияның арасында тұратын ағза тобын құрайды.
Клиникада қолданылатын антибиотик бактерия продуцентінің Bacillaceae
ортасы алынады. Бұл топқа жататын ағзалардың бүршіктенуі әртүрлі
географиялық зонада, яғни жануарлар мен өсімдік қалдықтарында, суда жәнек
ауада кең орын алған. Олар спора түзуші, грамм оң таяқшаларына жатады.
Агарлы ортада өсіргенде түссізденеді немесе беткі жағы қабатталған, боялған
колоналар түзеді. сұйық ортада тұнба және пленка түзеді. клетканың ені 0,5
тен 1,2 мк құрайды. Ал, ұзындығы культураның жасымен өсіруге арналған орта
жағдайына байланысты болады. Оларда өрнектелген ядро болмайды. Клеткаға
қолайсыз жағдай туғанда бір-біреулеп спора түзеді. споралар ортасында
немесе бір клетканың соңында (терминальды орналасқанда) орналасады. Бацилла
споралары антисептің әрекетіне тұрақты болып келеді. Бациллаларды ұнтақтау
арқылы көбейтуге болады. Бацилді орта аэробты және анаэробты болуы мүкін.
Дамудың оптимальды температурасы 25°С, рН 6,8-7,2.
Маңызды антибиотиктердің ашылу жылдары
Антибиотик жылы Антибитик жылы
Бензилпенициллин 1928 Олеандомицин 1954
1939-1941
Гризеофульвин 1939 Новомоцин 1955
Тиротрицин 1939 Цефалоспорин С 1955
Актиномицин 1941 Ванкомицин 1955
Грамицидин С 1943 Циклосерин 1952
Стептомицин 1943-1944 Амфоратерицин В 1955
Бацитрацин 1945 Ристомицин 1956
Дигидрострептомицин 1946-1948 Канамицин 1955
Полимиксин 1947 Деметилхлортетрациклин 1957
Хлорамфеникол 1945-1947 Ролитетрациклин 1958
Прокаинпенициллин 1948 Паромомицин 1959
Неомицин 1949 Рифамицины 1957
Хлортетрациклин 1945-1948 Фенетициллин 1960
Окситетрациклин 1949-1950 Метициллин 1960
Виомицин 1946-1950 Пропицилин 1961
Нистатин 1950-1951 Ампициллин 1961
Эритромицитин 1952 Фузидин 1961
Карбомицин 1952 Оксацеллин 1962
Трихомицин 1952 Клоксациллин 1962
Бензатинпенициллин 1952 Цефалотин 1962
Тетрациклин 1953 Линкомицин 1962
Феноксиметилпенициллин 1953 Капреомицин 1962
Спирамицин 1951-1954 Гентамицин 1963
Цефалоспорин 1954 Цефалоридин 1964
Дикрлосациллин 1964
Саңырауқұлақтарда бағалы антибиотиктер продуцентінің тобына Fungi
imperfecti кіреді. Актиномицеттер мен бактериялар сияқты, саңырауқұлақтар
табиғатта кең таралған. Агарлы ортада өсіргенде бірінші колонна түзіледі.
Субстраттан тұратын ауа мицелиясы және қоздырғышқа эффективті қатынасы
мынадай антибиотиктен (макролид, новобицин, ванкомицин, ристоцетин,
циклосерин, канамицин) тұрады. Бұл препараттардың әрқайсысы өндірісте
пиницилин мен стрептомицинге жетпейді. Бірақ жалпы препараттың шығуы әлемге
танымал.
Антибиотиктер өндірісі қысқа мерзім ішінде ғалымдар мен өндіріс
жұмысшыларын бірігуімен ашылды. Соңғы жылдары үлкен зауыттар салынды. Олар
үлкен масштабта және жоғарғы сапада антибиотик заттарын шығара бастады.
Жалпы антибиотик өндірісінің көлемі жағынан әлемде біздің еліміз екінші
орын алады. Кейбір препараттар клиникалық тексергенде жақсы деп табылды.
Денсаулық сақтау ғылымы мен айналысатындарға және антибиотик өндірісіне
практикада жаңа тапсырмалар берді. Ол-бірінші препараттың сапасын жоғарлату
және халықаралық стандартқа сай талаптарды қанғаттандыруы тиіс.
Ферментация негіздері
Антибиотикке арналған ферментацияны белгілі шартта микроорганизм
продуценті культивирлеу процессін антибиотик түзуге қабілетті және
биосинтезді айтады.
Өндірісте түптік ферментация әдісі қолданады, мұнда қоректік ортада
барлық көлемді толырып микроорганизм продуцентін өсіреді.
Химиялық табиғатына қарай антибиотиктер әртүрлі болып келеді.
Микроорганизм алмасу процесінде әртүрлі антибиотиктер әртүрлі роль ойнайды.
Пенецилин аминқышқылы метаболизммен тығыз байланысты және азотты
алмастыруды өнімі болып табылады. СТ пептомилициннің түзілуі
акциномицеттегі алмастырғыш көміртегімен тығыз байланысты. Себебі птомицин
молекуласын негізгі бөлігін стрептобиозоалиннің өздігінен түзілетін,
дисахарит болып табылады. Антибиотик пелипеді майлар метобализімнің өнімі
болып табылады. Сол себепті, барлық антибиотиктердің биосинтезі үшін жалпы
оптимальді шартты табу мүмкін емес. Антибиотиктің микроорганизм
продуцентінің өміршендік процессі белгілі даму цикілінда жүреді. Мұнда
мицели құрылымының марфалогиясы өзгеріске ұшырайды, заттар алмасады және
әртүрлі ферментация периоды айналады, шарттармен талабтарға байланысты
өзгеруі мүмкін.
Микроорганизм продуцентінің қоректенуі және қоректік ортаның құрамы
Микроорганизмдердің өсуі үшін көміртегі, азот, сутегі, оттегі және
минералды заттар оның ішінде ең үлкен мәнге ие фосфор, күкір, калий,
натрий, магний, темір және т.б. өте қажет. Антибиотиктің микроорганизмнің
продуценті элементарлы көміртекпен газ түзуші азоттарды қабылдамайды. Олар
әртүрлі қосылыстағы элементтерді қолданады. Мысалы, көміртегі органикалық
қосылыстардан алынады, ал азот органикалық және биорганикалық қосылыстарда
қолданылады. Сутегімен оттегі жасушаға су ретінде кіреді. Ал оттегі
молекулярлы түрде енеді, қоректік заттар құрылымына арналған материал
ретінде ғана қолданады. Сонымен қатар өміршендік процесіне арналған энергия
көзі болып табылады. Микроорагнизм культурасында өсумен дамуында және
антибиотик биосинтезінде барлқ элементтерін өзіндік формасы үлкен мәнге ие.
Мысалы, көміртектін қоректену көзі ретінде көміртек үлкен мәнге ие. Әртүрлі
продуценттер және бір түрден шығарылған әртүрлі штаммдар көміртектерге
жатады. Бұл қатынастар біріншіден көміртекті тұтыну жылдамдығымен екіншіден
антибиотик биосинтезіне көміртектердің әсер етуімен анықталады. Барлық
микроорганизмен тез қоректенетін глюкоза, бірақ та пенецилин, тетрациклин,
неомицин продуценттері глюкоза ортасында биосинтез интенсивтілігін бірден
төмендетеді. Кейбір микроорганизмдер дисахаридімен қоректенбеиді. Сонымен
қатар крахмалды қолданады.
Продуценттердің әртүрлі сатыда дамуы, кейде ортаның құрамындағы
көміртектегі тез және жай тұтынуына байланысты. Мысалы, пенецилиндегі
лактоза глюкозамен сәйкес келеді. Ал кейбір стрептомицин продуцентінің
штамдарына глюкоза мен крахмалды енгізеді.
Жеткілікті аэрация барысында барлық көміртектер қышқылдану жолмен
тұтынады, метобализмнің сонғы өнімі көміртек қышқыл газы мен су болып
табылады. Қышқылдану процессі аралық өнімнің қатарын құрау жолының жүзеге
асырылады. Аралық өнімнің шығынының жиналуы жеткіліксіз, аэрация барысында
жүзеге асырылады. Сілтілі ортада пенецилин биосинтез барсында шабельді
қышқыл жиналады. Ал фосфор шығыны антибиотик тетрациклин продуцентінің
культурасында кето қышқылдың жиналуына алып келеді. Көміртектен басқа
энергиямен көміртектін көзі майлар б.т. Оларды көбік сөндіргіші ретінде
ортаға қосқан кезде қосымша қоректік заттарда б.т. Окси тетрациклин және
стрептамицин пеницилин продуценттері үшін майлар энергия және көміртек
ретінде пайдаланады. Соның нәтижесінде антибиотик биосинтезінің денгейі
төмендетілмейді. Майларды қолдану, тұтыну май қышқылымен глицириннің еруіне
алып келеді. Сонғылары вэтта қышқылының жолымен қышқылданады. Кейіннен
қышқылдың процесі сонына дейін жүреді, яғни көмірқышқыл газымен судың
түзіілу ортадағы майлардың май қышқылына айналуы т.б. Майларды ортаға қосу
барысында әдетте рН деңгейінің төмендеуі байқалады.
Майлармен көміртектерден басқа көміртек көзі ретінде органикалық
қышқылдар және спиртер үлкен мәнге ие. Органикалық қышқылды жүгері
экстрактының құрамына кейбір орталарға әдейі қослады. Барлық жағдайда
қоректік ортада қышқылдар ортада тұз күйінде болады және органикалық тұз
қышқылын қолданады, ортада катион ретінде қолданады да сілтілену процесі
жүреді. Антибиотик продуценті үшін негізгі азот көзі күрделі органикалық
заттар болып табалады. Оның құрамына азот, ақуыз түрінде немесе ақуық
гидролизінің өнімі, аминқышқылдарымен колипептидтің қоспасы ретінде
иеленеді. Ақуызды заттардың ішінде аминқышқыл өндірісінде соялы ұн, ал
ақуыз гидролизатының жүгері экстрактысы қолданады. Бұл заттар бір уақытта
минералды элементтер көзі б.т. Органикалық азот қосудағы көміртегінің
құрылысы үлкен мәнге ие. Микроорганизмдер минералды азотпен өсу барысында
әртүрлі химиялық құрылыстар ақуыз түзілу үшін және басқа жасушаларды
құрайды. антибиотик продуценті үшін қолданылатын оратға ереже бойынша,
азоттың органикалық қосылысының көзінің басқа нейтрат немесе амионий
тұзының пішіні ретінде минералды азоттар енгізеді. Бірден азот құрылған
пішінде, ал екіншіден қышқылды түрде болады. Бірақ бұл азоттардың
антибиотик биосинтезіне әсеретуі олардың тұтыну жылдамдығымен анықталмайды,
микроорганизм шатамының және кейбір түрледі. Биосинтез процесін күшейтеді.
Бұл ортадағы активті қышқылдың өзгеруімен тығыз байланысты. Сонымен ортада
нейтратты қолданатын кезде тұздардың катионы қалады да орта сілтіленеді, ал
амонидің тұтыну барыснда қышөыл анионы қалады да орта қышқылданады.
Антибиотиктің түзілуімен микроорганизм өсуі үшін көптеген минералды
элементтер қажет. Метал емес элементтредің ішінде фосформен күкірт
қолданады. Олар нуклеопротейд түріндн енеді. Сонмен қатар фосфордың
қосылысы жасуша метобализінде әртүрлі роль ойнайды. Ал металды иондардың
ішінде калий, магний, ферум, цинк, мырыш және т.б. микроэлеметтер қажет.
Олар микроорганизмдердің өсуімен дмуына жағдай жасайды микроэлементтер
кейбір ферменттер және ферментті жүйелі құрамына кіреді. Концентрацияны
белгілі деңгейде жоғарлат барысында олар токсикалық әсер етеді. Кей
жағдайда антибиотиктердің түзілуімен микроорганизм өсіп дамуына минералды
элементтер концентрациясы сәйкес келмейді. Темірдің оптимальді
концентрациясы ** пенецилин культурасының Q 176 штамының максимум түзілу
үшін, белгілі бір деңгейге дейін өсуіне концентрацияны 100 есе күшейту
қажет. Қысым концентрациясының жоғарылату барысында тетрациклин және
окситетрациклиннің оксимицеттін дамуымен өзгеруін тежейді. Антибиотиктің
түзілуін төмендетіп жібереді.
Минералды элементердің үлкен бөлігі ортаға көміртекті және азотты
көздер түрінде енгізеді, жеткіліксіз элементтер орнына минералды тұздар
қолданады. Пенецелин биосинтезінің ортасына күкірт қосылысты енгізеді. Ал
стрептомецин ортасына фосфорды енгізеді.
Антибиотик биосинтезі үшін қоректік ортаның құрамы үлкен мәнге ие.
Ортының құрамында культураның өсуі мен дамуына антибиотиктің түзілуіне
қажетті барлық элементтер болуы керек. Сондай-ақ ферментация процесінде
биосинтез шартын қамтамасыз ету үшін концентрациясымен пішіні элементтерге
сай болу керек. Бұл шартта құрамына арналған заттардың фазалары
температурасы, ортаның оптималді рН белгісі, тұтқырлығын анықтау керек.
Сондай –ақ орта биомассасының тез өсуін оның жоғары концентрациясын,
культураның физиологиялық активтілігін, ұзақ уақыт сақтап тұруын қамтамасыз
ету керек. Алғашқы уақытта культура оптолизі антибиотиктін жиналу деңгейін
төмендетеді. Сонымен қатар культуралды сұйықтықты өңдеу барысында бір қатар
қиындықтар туғызады. Осындай барлық талаптарды қанағаттандыратын орта
балансирленген немесе оптималді болып саналады.
Әртүрлі антибиотиктер алу барысында ортаға қойылатын нақты талаптар
келесі бөлімдерден көрсетілген. Мұнда бір ғана ортадағы қоректік орта
концентрацисы ғана жайлы қарастырылған. Микроорганизмдегі органикалық
заттарға айналуы 2 жолмен жүзеге асырылады. Нәтижесінде органикалық
жасушалы заттар құрылады. Құрылған әртүрлі өнімдердің түзілуіне алып
келеді. Жақсы аэрация барысында актиномицеттермен мицелиі саңырауқұлақтары
мен максимум мөлшері 25-50% жетеді. Антибиотиктің саңырауқұлақ
продуцентімен актиномицеттердің тәжірибесінде көрсетілгендей биомасса
мөлшері 1,5-2% оңай жетеді (құрғақ зат бойынша). Мицели мөлшерін алу үшін
ортада 4-8% органикалық заттар болу қажет. Төмен органикалық заттардың
ортада болуы биомассаның аз мөлшерімен антибиотиктің белгілі бір мөлшерінің
түзілуіне алып келеді. Органикалық заттардың концентрациясының қоректік
ортаға әсер ету барысында мицели массасының мөлшері және биомассдан
түзілген антибиотиктің мөлшері мына кестеде көрсетілген. °°°°°°°°
Ферментация процесінің негізгі шарттары
Ферментация процесін жақсы жүргізуге және антибиотиктің жиналу деңгейі
жоғары болу үшін, оптимальды ортаны қолданып, процеске енген анықтаулы
шарттарды бақылау қажет: культура процесінің бөгде микроорганизммен
ластанбауынан сақтау, культураға жеткілікті мөлшерде оттегімен қамтамасыз
ету, белгілі температураны ұстау, оптимальды рН белгісі және интенсивті
көбіктенуге жол бермеу. Антибиотик биосинтезінің интенсивтілігі максимумға
жету үшін процестің барлық параметрлерінің белгілері оптимальды болу керек.
Антибиотик биосинтезінде сол себепті қандай да 1 фактордың әсер ету
интенсивтілігінің өзгеруін оқу барысында (мысалы: температура, аэрация)
биосинтез процетің қалған параметрін белгілеп алу керек. Бір сөзбен
айтқанда бір параметрдің әсер етуін оқу барысында басқа шектеуші факторлар
болмауы керек. Құрамында фосфоры бар ортаны қолдана отырып ферментацияның
оптимальды температураны да анықтайтын болсақ, шектеуші антибитик
биосинтезі анықталмайтын фактор болмайды. Осының ішінде температура фосфор
шығынын және оптимальды температураны да анықтай алмаймыз. Нашар аэрациясы
бар ортадағы компоненттердің оптимальды концентрациясын таңдаймыз. Бұндай
жағдайда құрамында төмен қоректік заттары бар ортада биосинтез
интенсивтілігі жоғары болады. Ал жоғары компонентті концентрациялы ортада
оттегі жетіспеушілі байқалады.
Кейіннен белгілі фактордың әсер етуін оқу барысында интенсивтілігін
бауқау қажет және мұнда заңдық байланыс әрқашан қадағаланып отырмайды.
Көптеген факторлар үшін (температура, аэрация, компонент, концентрация)
және т.б. бисинтез процесі жақсы жүру үшін үлкен факторлардың оптимальдық
шекарасын қорғау болады және фактор интенсивтілігі жетіспеген жағдайда және
үлкен болған минимум шекараны құруымызға болады. Сонымен қатар оптимум және
минимум ортасындағы үшінші шекара немесе критикалық шекара деп аталады. Бұл
шекарада биосинтез интенсивтілігін ферментация процесі барысында критикалық
шекарада анықталатын болса факторлардың активтілік деңгейі бірден ауытқу
пайда болғанда нашар нәтижелерді көрсетуі мүмкін. Бұл шекарада зерттелініп
отырған фатор қандайда шекарада болмасын, активтілікті деңгейін орны
болады. Бұндай жағдайда ферментацияның оптимальды шарытн анықтау барысында
есепке алуға боады. Мысалы, белгілі бір мөлшерде ауасы бар аэрациядағы
процестін оптимальды тәртібінің активтілік деңгейі бірден ауытқиды. Белгілі
бір анықталған аэрация барысында активтілік деңгейінің ауытқуы аэрацияның
жеткіліксіз нәтижесі болып табылады. Мұндай кезде аэрацияның интенсивтілігі
критикалық шекарада болады. Кейінен аэрация процесінің жұмысын төмендету
барысында оптимальды шекараға өтеді, я,ни барлық ферментация мұндай
жағдайда төмен активтілік деңгеймен сипатталады.
Биомассадағы антибиотик мөлшері, ортадағы органикалық заттардың
концентациясына байланысты.
Антибиотик Ортадағы Мицелийдің Антибиотиктің
органикалық салмағы (%) мөлшері
заттардың құрамы (ЕДмл)
(%)
Пенициллин 5,75-7,75 1,4-2,0 5200-8000
Стрептомицин 2,5-4,0 0,591-1,116 2090-3914
Тетрациклин 3,25-5,5 1,0-1,5 2000-3000
Олнандомицин 4,5-9,0 1,24-1,70 356-780
Микроорганизм продуцентінің таза культурасы
Бөгде микрофлорамен зақымданбаған бір түрдегі мироорганизм культурасы
таза деп аталынады. Кейде мұндай культурада “залалсызданған” деп те атайды
немесе дұрыс емесе болып табылады. Залалсызданған деген сөз-құрамында
қандайда бір микроорганизмдердің болмауы. Сол себепті микроорганизм
продуцентінен басқа-орта, ауа, апаратура залалсызданған болуы мүмкін. Соңғы
жағдайға байланысты бөгде микрофлорамен зақымданбаған таза культураны
айтуымызға болады. Культураның таза болуын қамтамасыз ету үшін барлық
апаратура мен комуникациялар герметизацияланады, залалсызданады және
белгілі бір қысымда ұсталынады, орта мен оған түсетін ауа залалсызданады,
барлық операциялар осептикалық шартта жүргізіледі (егу, сынамалар тандап
алу). Сондай-ақ бөгде микрофлораның тимеу шартын қамтамасыз ету керк.
Көптеген қатынастарда бөгде микрофлоралардың дамуы өте қауіпті. Бәрінен
бұрын бөгде мироорганизм ортада дамуы түрлі өзгертіп немесе биосинтезін
шартын бұзады да антибиотиктің жиналу деңгейінің төмендеуіне алып келеді.
Бөгде микрофлоралар культуралды сұйықтықты өңдеу барысында бірнеше
қиындықтар тудырады, соның ішінде мицелиден бөліп алу кезінде сапасы нашар
нативті ерітінді пайда болуына алып келеді (культуралы сұйықтықтың
фильтраты). Өмір сүруге қабілетті микроорганизм өнімдері алынған
антибиотиктің ластануына және сапысының төмендетуі мүмкін. Көптеген
микроорганизмдер пенецилин инактивациясын фермент пенецилазасын түзеді. Бұл
неактивті ферментацияғы алып келеді. Сол себепті таза культураны
ферментация процесін ұстау өте қатаң белгісі болып табылады.
Негізі, ортаны залалсыздандыру барысында үлкен көңіл бөлу керек.
Залалсызданудың оптималды тәртібі, ортаның залалсыздануын қамтамассыз етіп,
ондағы компонентердің өзгермеуіне алып келеді. Жылу мен залалсыздандыру
ортаның физика-химиялық қасиеттерін өзгертеді. Оның концентрациясының түсі,
рН мәні өзгереді, құрамындағы бірнеше бос амино топ және қанттардың мөлшері
төмендейді. Орта компоненттеріне термиялық әсер еткен кезде түптік өзгеру
байқалады. Қантты орта карамельизацияға ұшырайды. Бұл кезде қант
антигидриды түзетін конденсация жүреді. Карамилизациялау сатысы жылу
интенсивтілігіне және ортаның рН мәніне тәуелді. Сілтілі шарттардың
карамелизация процессі күшейеді. Қанттар аминқышқылымен байланысып, күрделі
өнім қатарын құрайды. Соның ішіне меланойттер-қантпен аминқышқылдық
конденсациясының өнімі болып келеді. Амиқышқылы түзу барысында ақуыздар
еріп кетеді. Ортаның өзгеруін сипаттайтын бір көрсеткіштің бірі
залалсыздану процесінің барысында бояудың интенсивтілігін жоғарлату болып
табылады. Сонымен қатар залалсыздандыру барысында ортадағы минералды
заттарда өзгеріске ұшырайды. Мысалы, бордың органикалық қышқылмен және
еріген минералдық фосфор мен байланысы түзілу процесі жүреді. Кейбір
жағдайда құрамында ерітілген фосфорлар басқа жинақталған фосфор
компонентері немесе соя ұнтағының сілтілену барысында ұлғаюы мүмкін. Бұл
өзгерулер сатысын ортаның құрамына және интенсивтіліктің термиялық әсер
етуіне тәуелді. Залалсыздандыру уақытын азайту үшін температураны жоғарлату
керек. Кейбір жағдайларда жеке оттегіні залалсыздандыруды пайдалану өте
тиімді температурасы. Антибиотиктің әрбір биосинтезі үшін белгіленген
оптимальды температура қажет. Сонымен пенецилиум саңырауқұлақ Penicillium
chrysogenum биосинтезі болу үшін оптимальды температура 25-26°С болып
саналады. Бұл уақытта антибиотиктің актиномицеттері түзілу барысында әдетте
жоғары температурада ұстап тұру қажет, бірақ бұл температура деңгейі
антибиотик актиномицеттердің қолайлы болып тұрмайды. Эритромицеттердің
Penicillium chrysogenum культуралау барысында ең қолайлы температурасы 31-
33°С болып табылады. Микроорганизм бойы және онда антибиотиктердің түзілуі,
сонымен қатар әртүрлі температурада жүреді. Мысалы, пенецилиннің үлкен
мөлшері егер бірінші 42 сағатта температурасы 30°С деңгейде ұстайтын болсақ
кейінен 20°С төмендететін болсақ, Penicillium chrysogenum штаммы түзіледі.
Ферментация процесі барысында қышқылдану интенсивтілігі жүргнде белгілі
мөлшерде жылу жүргізіледі. Сол себепті температураны әр уақытта үздіксіз
суытылып тұру қажет. Егер суытылу жетіспесе немесе мүлдем жоқ болса,
культуралды сұйықтықтың температурасы, әдетте үлкен көлемдегі ферментацияда
микроорганизмдердің өліп қалу деңгейіне келуі мүмкін. Кейбір
температуралардың жоғарлануы кіші көлемде ферментация барысында байқалады.
Мысалы, тербеткіш колбада микроорганизмдерді культивирлеу барысында
байқалады. Мұндай жағдайдағы колбадағы культураларды сұйықтықтың
температурасы өсу процесі жүретін термостат температурасын жоғарылату
мүмкін.
рН. Биосинтез үшін көптеген белгілердің рН оптималдылығы нейтралдығы
жақын болып келеді, белгілі бір қышқылдану немесе сілтілену процесінің
ортасындағы биосинтез процесі тоқталанады. Басқа жағында көптеген
антибиотиктер сілтілі немесе қышқылды шарттарда тұрақты емес, сол себепті
тез инактивеирленіп нәтижесінде антибиотиктіі шығуы төмен болады.
Ферментация процесінде ортадағы рН өзгеруі метаболизм процесінің сипатымен
негізгі құрамына байланысты болады. Жоғары да айтылғандай бірінші заттағы
микроорагнизмді пайдалану қорктік ортаның қышқылдануына, ал басқа ортаның
сілтілеуіне алып келеді. Заттардың өсуі және дамуы процесінде
микроорганизмдерді қолданылған ортаның сілтілуіне алып келеді. Олардың
физиологиялық сілтілік қосылыстар деп аталады. Мұндай заттарға органикалық
қышқылдар, нитраттар тұздары жатады. Физиологиялық қосылыстар нәтижелерді
ортаның қышқылдануы рН төмендеуінен байқалады. Физиологиялық қышқыл
заттарына амоний жатады. Сондай-ақ майларды қолдану әдетте кейбір ортаның
қышқылдануына алып келеді. Оттегінің тұтыну ферментацияның бір периодына
ортаның жиі қышқылдануы байқалады. Ферментация прцесі барысында ортының рН
реттеуге және керекті деңгейді ұстап тұруға боалды.
Антибиотиктерді алуға арналған қоректік орта рН реттеу үшін бордың
кейбір мөлшерін жиі қосып отырады. Бұл қосылыстар тәжірибе жүзінде суда
ерімейді және нейтралданады.
Ауның қысымы. Барлық анитибиотиктің ферментация процесі аппараттарды
жоғары қысым барысында жүргізіледі (0,3-0,4 дейін). Жоғары қысым ауа өткен
кезде төмендеуі мүмкін. Мұндай нәтиже аэрация процесін энергияның
шығындалуын алып келеді. Бірақ мұндай тәртіптің қажеттілігі шығынды
қысымның шығындалуы культураның бөгде микрофлорамен зақымдалған кезде
байқалады. Сонымен қтар жоғары қысым оттегінің еруін жоғарлатады. Ол
ферментация процесінде жақсы жүреді.
Аэрация және араластыру. Жоғарыда көрсетілгендей антибиотиктің барлық
продуценттері аэробты микроорганизм болып табылады. Оның өсуі және дамуы
үшін ерітілген оттегілер қажет. Ферментация барысында бір уақытта екі
процесс жүреді. Қоректік ортада оттегінің еруі және микроорганизмдердің
оттегімен тұтынуы. Микроорганизмдерді оттегімен қамтамасыз ету сатысы екі
процестін жылдамдылығымен анықталады. Егер екінші процестің жылдамдығы
микроорганизм жасушасына оттегі жұтылса, онда бірінші процестің жылдамдығы
жоғарлайды да, оттегінің жетіспеушілігін тудырады. Микроорганизмдердің
оттегімен қамтамасыз ету олардың культуралды сұйықтықта еру жылдмдық пен
анықталады. Микроорганизм культурасына қажетті оттегі мөлшері 2 факторға
байланысты. Демалу интенсивтілігіне және жасуша массасына, олардың
культуралды сұйықтықтың бірлік көлеміне орналасқан. Демалу интенсивтілігі 1
сағаттағы 1мг мицелиде жұтылатын оттегі мөлшерін айтамыз. Ол ұзындық әдетте
жылу әріпімен белгіленеді. Бұл әртіүрлі микроорганизмдерде шарттарға
байланысты өзгертіліп отырады. Бірден бұл ұзындық микроорганиз өсуіне
тәуелді. Демалу интенсивтілігі жас мицелиде көбінесе қарастырылады. 222 Өсе
келе демалу интенсвтілігі төмендетіліп отырады. Кәрі саңырауқұлақ мицели
саңырауқұлақтарымен актиномицеттерде бірнеше рет төмендеуі мүмкін. Әртүрлі
заттар әртүрлі жылудағы микроорганизмен қышқылданады. Мысалы, глюкоза ***
саңырауқұлағымен лактозаға қарағанда бірнеше рет жылдам қышқылданады. Сірке
қышқылы сүт қышқылына қарағанда тез қышқылданады. Сол себебі демалу
интенсивтілігі қоректін орта құрамына да байланысты болады. Бірақ, ортаның
құрамы ферментация процесі бірнеше өзгерістерге ұшырайды: кейбір заттар тез
микроорганиззмдер мен тұтынады да, орталарда жоғарланып жаңа органикалық
заттар түзіледі. Демалу интенсивтілігі ферментация процессінде де өзгеріске
ұшырайды. Ферментацияның соңында тез қышқылданатын заттар қалмайды, сонда
демалу процесі тежеледі, микроорганизмнің демалуына қажетті көміртегінің
жалпы мөлшері оттегі мөлшерімен (мл бойынша) сипатталады, 1 минутта 1л
культуралды сұйықтық жұтылады. Ферментацияның соңына таман мицелия массасы
төмендеуі мүмкін. Нәтижесінде автолиз басталады. Көміртегі мөлшері
микроорганизмдерге және оның дамуы мен өсуіне қажет. Ферментацияның
барысында жасушаның демалу интенсивтілігі жоғарылайды. Ал, мицели массасы
өте аз болғанымен микроорганизмдерге қажетті оттегі мөлшері бұл периоды
жоғары болмайды. Кейіннен демалу интенсивтілігі жоғары деңгейде қалды, ал
мицели массасы бірден жоғарылай бастайды. Сол себепті орташа ферментация
мөлшері бастапқы ферментациядан кейінгі шамамен 40сағаттан кейін тез
жоғарылап максимумға жетеді. Мицелидің максимум белгісі егілгеннен кейін 24
сағаттан кейін оттегінің максимум тұтынуы, ферментацияның 36-48 сағаттан
кейін байқалады. Ферментацияның сонына таман әдтте төмен дейді, себебі
мицели массасы шамамен бір деңгейде қалады, ал мицелидің демалу
интенсивтлігі жайлап төмендейді. Ферментацияның әрбір сатысында оттегімен
тұтыну белгілі бір штамның және апаратураның мәліметтерімен анықталады.
Аэрацияның екінші бір мәселесі культуралыды сұйқтықта оттегінің еру процесі
болып табылады. Микроорганизмнің өнділірстік масштапта түптік культивирлеу
барысында алуға оттегіні жіберумен сипатталады. Мұндай жағдайда сұйықтың 1
қалыпта интенсивті араластырылады. Аэрация және араластырудың негізгі
белгілері бұл культураның О2-мен сіңірілуі. Аэрация және аэробты процесі О2-
нің ерітілу жылдамдығын қамтамасыз ету қажет, сұйықтықтағы ерітіндінің
жылдамдығы келесі формуламен есептеледі.
= К(Сн-Сt)
Мұндағы температура уақытысындағы ерітулі жылдамдығы
К-ерітілу коффициент
Сн-толық қанықан ерітіндідегі оттек концентрациясы, сондай-ақ оттектін
ерітілуі.
Сt-температура уақытысындағы отек концентрациясы.
Суда оттегінің еруі өте аз және 25°С температурада 1л-ге 9мг құрайды.
жіберілетін ауаның концентрациясын жоғарылату барысында оттегінің еруі
ұлғаюі мүмкін. Егер Сt=Сн онда сұйықтық газбен қаныққан;
= 0,
Оттегінің еру процесі жүрмейді. Сt= 0 болғанда максимум ерітілу
жылдамдығы К ұзындығына ғана байланысты. Ол аэрация шартымен түсіндіріледі.
Кейіннен оттегінің еру жылдамдығы (К) еріту коэффиценотінің жоғарылату
барысында ұлғаяды, ол аппараттың пішіні мен құрылысына, ортаның құрамына
және аэрация шартына араластыруына байланысты болады. Бұл факторлар
ұзындыққа бөлімнің жоғары қбатына, яғни диффузияның жоғары қабатына (F)
газ, сұйық әсе етеді. Диффузияның жоғары қабатын жоғарлатқанда берілетін
ауаның мөлшері ұлғайып, ауадағы пузердің пішіні кішіриеді және ортаға
түскенше ұлғаяды. Пузердің құрамына және аэрирлеушы конструкцияларға
байланысты болады. Кейбір олрганикалық заттар пузерлардің пішінің
төмендетіп, бірақ көптеген ортаның компонентері (соялы ұн, тұз, майлар,
жүгері экстракты, глюкоза) оттегінің еру жылдамдығын төмендетеді. Сонымен
қатар құрамында мицели бар ортада оттегінң еру жылдамдығыда төмендейді.
Нәижесінде культуралды сұйықтықты еруі суға қарағанда өте төмен болады. Сол
себепті аэрацияның орптималды тәпртібі әрбір штамға және ортаға байланысты
өңделіп қолданады. Аэрацияның рационалды тәртібі және араласу оттегінің
қолданғандағы максумум эфектитвтіліі культураға қажетті оттегіні толығымен
қамтамасыз ету қажет. Мұндай процестерде аэрацияның сатылы тәртібін қолдану
қажет. Ферментация процессі колбада аэрациялау араластыру интенсивтілігіне
айналу жылдамдылығына, тербеткіш эксцентрицеттін ұзындығына және колбаның
мөлшеріне байланысты болады. Колбадағы сұйық және газ қатынастрардың
өзгерту арқылы культурадағы аэрация шартын да өзгертуге болады.
Көбіктену. Антибиотикті алубарысында қолданылатын қоректік заттар
көбіктенуі мүмкін. Ферментация прцесінде аналогиялық заттар түзіледі.
Аэрация және араластыру орталарында ферментация режимін кейінен байқауға
бөгет жасайтын көбік қабаты түзіледі. Көбікпен күресу негізгі жоғарғы
активті заттарды қосумен жүзеге асырылады. Ол көбікті түзілуін төмендетіп,
кейінен жоюылуына алып келеді. Мұндай заттар ретінде өндірістерде теңіз
жануралардың және өсімдік майлары қолданылады. Бұл көбік сөндіргіштер
биосинтез процесіне әсер етпейтін индиферентті заттар болып табылмайды.
Олар қосымша заттарды микроорганизм продуцентіндегі заттрадың алмасуын
анықтайтын іс әрекеттерді қарастыру қажет. Әдетте көбік сөндіргіштерді қосу
барысында антибиотик биосинтезі күшиеді. Бірақ көбік сөндіргіштердің шығына
кері әсер ету мүмкін. Процестін сонында көбік сөндіргішті қосуға болмайды.
Культуралды сұйықтықты өндеу барысында бірнеше қиындықтар туғызуы мүмкін.
Көбік сөндіргіштердің шығыны мицелидегі мысалға нистатиндегі
антибиотиктерді бөліп алуға бөгет жасайды.
Синтетикалық көбік сөндіргіш заттары соның ішінде силикондар
қызығушылық тудырып отыр. Майларға қарағанда микроорганизмдерді тұтынбайтын
және олардың шығымы аз көлемде болады. Сол себепті көптеген өндірістерде
қолданады.
Ферментация процесі
Әртүрлі антибиотиктерді алу барысында ферментация процесін бірнеше
ерекшеліктері бар. Олар келесі бөлімде қарастырылады. Бірақ олардың жалпы
технологиялық сызба-нұсқасы бірдей болады, микроорганизм продуцентін
культурасын өсіру барысында оның көлемін ұлғайтып отырылады. Ферментация
үлкен көлемдегі аппаратта жүзеге асырылад және сол жерге егіс материалы
егіп ферментациялы процес жүреді. Сол себепті ферментация процесі екі
сатымен жүзеге асырылады-егіс материалын өсіру және ферментация. Антибиотик
өндірісінде қолданылатын соңғы егіс маткриал субстраттың жоғары қбатында
өсірілген продуцен культурасы болып табылады. Мұндай субстратта
огаризделген орталар немесе арнайы бидайдан, арпадан, кебектен дайындалған
орталар болуы мүмкін.
Кеңінен бидай ортасы қолданылады.
Субстраттың жоғарғы бетінде өсірілген мицели әдетте үлкен мөлшерде
спора түзеді және мұндай культура споралы егіс материал деп аталады. Сұйық
қоректік орта спораның үлкен бөлігі өседіде мицелидің вегетативті
микроколоналарына арналады. Егіс мицелисын өсіру продуцент ерекшелінгіне
байланысты келесі схема түрінде қолданылады.
І. Агарлы ортадағы культура түріндегі споралы егіс материалы.
Аналық культурасы (Өсірудің 2-4 тәулікке созылуы)
Егіс культурасы (өсірудің 1-2 тәулікке созылуы)
Культура егіс аппаратында (өсірудің 1-4 тәулікке созылуы)
Агарлы ортада спораны басқа ортаға егу бактериологиялық петляның
бөлігінде өсіп тұрған культурамен агардың көмегімен кесіп сұйық ортасы бар
колбаға егеді. Әдетте құрамында 50-100мл ортасы бар көлемде 750мл колбалар
қолданылады. Споралардан алынған культура аналық деп аталады. Сұйық ортаны
өсіру арнайы тербеткіштерде түптік культивирлеу әдісімен жүзеге асырылады.
Тербеткіш жылдамдығы 200-300 айнмин флатформаны өсіру мен аэрацияны
араластыру арқылы жүзеге асырылады. Егіс колбаларында берілетін аналық
мицели культураның мөлшері көлемі бойынша 2-5% құрайды. Екінші
генерациядағы егіс мицелиін өсіру тура осы шарт бойынша жүреді және егіс
аппаратына беріледі. Кейбір продуценттер үшін егіс мицелияны және төменгі
температура шартында және ұзақ сақтауға мүмкіндік қарастырылған. Мұндай
тексерулер культураның антибиотик қабатын сондайақ активтілігін бөгде
микрофлораның болмауын актинофакпен зақымданбауын мицелидің микроскопиялық
құрылымын анықтайды. Егер егіс мицелиясын сақтауға болмайтын болса, онда
көрсетілген анықтама нәтижелері келесі жұмыстарда байқалады.
Бидайда өскен споралы культура егіс аппаратына себіп өсіріледі.
Егіс аппаратында мицелиді өсіру бір немесе екі сатымен жүзеге
асырылады. Колбдағы мицелидің егіс материалына егіс барыснда соңғы мөлшері
0,1% құрайды. Сол себепті егіс мицелиясын өсіру 2-4 тәулік жүзеге
асырылады. Бірінші егіс аппаратының басқа мицелиалар 10-15% мөлшерде қайта
егіледі. Мұндай жағдайда өсірудің ұзақтығы 1 тәу құрайды. Егіс мицелиін
егіс аппаратында өсіру үздіксіз араластыру және аэрация барысында өндіреді.
Процесті бақылау үшін 1 тәулікте 3 рет аппараттан сынама алып ондағы бөгде
микроорганизмен және актинофактормен зақымдалғаның мицелидің микроскопиялық
құрылымын және биохимиялық көрсеткіштер анықтайды. Кейде егіс мицелисін бір
егіс аппартының басқаға егіді бірнеше рет қайталайды. Бірақ мұндай процес
жақсылап тексерудың арқасында ғана қолдануға болады.
Ферментерге егіс материалын 5-20% мөлшерде береді. Ферментация үздіксыз
араластыру барыснда аппараттын белгілі бір қысыммен оптимальді
температурасында жүзеге асырады. Көбіктену барысында көбік сөндіргіштерді
қосу және көбікті сөндіруге арналған механикалық әдісті қолданады.
Ферментация созылу ұзақтығы 60-170 сағатты құрайды, ол продуцент табиғатына
және қоректік орта құрамына байланысты. Ферментация процесін бақылау егіс
мицелиясын өсіру мен жүзеге асырылады мұндай жағдайда биохимиялық көрсеткіш
мөлшерін үлкен көлемде анықталады. Сонымен қатар антибиотиктің құрамын
қарастырады.
Ферментация процессі екі фазаға бөлінеді. Бірінші фаза микробты масса
құру үшін арналған пластикалық материалы ретінде конструкциялық алмастыруды
қолдандағы барлық қоректік ортаның заттарын тез тұтынуымен және культураның
интенсивті өсуін сипаттайды. Мұндай жағдайда шығынды заттардың
конструкциясы бірден төмендейді. Кейбір заттар толығымен жоғалады (мысалы,
минералды фосфор) және ортада алмастырғаш қышқылды өнімдері жиналуы мүмкін.
Бұл периодта антибиотик үлкен мөлшерде түзіледі.
Нәтижесінде ортаның құрамын өзгеруіне байланысты культураның даму
сипаттамасында өзгереді. Биомассаның ұлғаюы бәсендетіледі, кеіннен тоқталып
соныңда культураның автолизі басталады. Сондай-ақ қоректік заттармен
тұтынуда бәсенделеді. Ферментацияның сонына таман оттектерімен майлар
толығымен қолданады. Ортаның азотты компонентері ереже бойынша биомассаның
өсіруінің аяқталу барысында үлкен көлемде пайдаланады. Ал содан соң автолиз
периодында ортада аммиак және амин қышқыл түрінде біртіндеп бөлуінуі
мүмкін. Ферментацияның сонында ортаға минералды фосфорда бөлінуі мүмкін.
Антибиотиктердің түзілінуі екі фазада жүзеге асырылады. Әрбір антибиотиктің
өзінің спецификалық шарты бар. Осы периодта антибиотиктер интенсивті
түзіліп, ал олардың жоқтығы биосинтездің төмендеуіне немесе толығымен
тежеуіне әкеп соғады. Мицелидің микро марфологиясы культураның даму
барысында өзгереді. Ол продуцент бірге байланысты болады. Бұл процес түптік
споралар түзуінен немесе автолизге өтуінің аяқталады. Кейбір
актиномицеттерде өте ерте спора түзілуі байқалады. Мұндай жағдайда
базафильді гифері төменгі базофильді фонда қадағаланып отырады. Мицелия
автолизі культуралды сұйықтықтың фильтіратын нашарлатады, сол себепті оның
түсуіне шейін ферментацияны тоқтату керек. Ферментацияның ұзақтығы ортаға,
штаммға, процестерге қойылатын талаптарға және антибиотиктін жиналуын
динамикасын негізін оқып құруға мицелидің марфологиялық жағдайын және
ортаның биохимиялық көрсеткіштеріне байланысты болады.
Антибиотик биосинтезі периодтты процесс түрінде жүзеге асырылады. Әрбір
цикл егіс материалын өсіруімен басталып және культуралды сұйықтықты келесі
өңдеулер үшін жіберумен аяқталады. Ең көп уақыт биомассаны сонымен қатар
жүкті және аппаратты дайндауға кетеді. Соның ішінде 70-75% уақыты биосинтез
өнімі үшін қолданады. Ферментациялы құралдың өнімін жоғарлату үшін үздіксіз
ферментацияны қолданады. Бұл процесс культураны ұзақ уақыт физиологияның
активтілігін ұзақ уақыт сақтап тұрады. Үздіксіз культивирлеу әдісі құбырлы
қосылысты ферментерлерде жүзеге асырылады. Әрбір құбырларда культура
белгілі бір даму сатысында ұсталып бір аппаратқа жібереді, микроорганизм
үздіксіз культивирлеу периодымен салыстырғанда прогрессивті процесс болып
табылады. Ол микробиоллогиялық салалар өндіріс қатарында кеңінен
қолданылады сонымен қатар антибиотик биосинтезі де қолдануға деген
көрсеткіштері бар. Тағы ескеретін жай бөліну процессі, химиялық тазалау
және көптеген жағдайда үздіксіз жүзеге асырылады. Үздіксіз ферментацияны
қолдану арқылы барлық процеске бірдей сызба нұсқаны құрасытруға болады.
Антибиотиктер ферментация процесінің аппараты-технологиялық жабдықтары.
Антибиотиктер биосинтезі бихимиялық, физикалық, химиялық және
диффузионды процестердің комплексінің арақатынасын біріктіреді. Оның
интенсивтілігі көбінесе диффузионды аппарат-ферментер мен оның
гидродинамиклық мінездемесіне жұмыс режимімен анықталады.
Культурада сұйықтыққа қолданатын антибиотиктер үш фазалы системада (
сұйықтық, қатты, дене-ауа) және физика-химиялық орта биосинтезі уақытында
алмасатындығы (бірінші кезекте тұтқырлық) масса алмасуды қатты тежейді,
сөйтіп ферментердің конструктивті жабдығы өте үлкен маңызға ие болады.
Кестеде конструкцияның болмашы ауытқуы процестің жылдамдауын өзгертуі
мүмкін.
Антибиотиктердің микроорганизм продуценттерін тереңдетіп культивирлеу
арнайы аппарат-ферментерда жүргізіледі. Ол аэрация кезінде және ортаны
араластырғанда болады. Аппарат сфералық цилиндрлі сорғыштардың жабылуы,
араластырғыш қосылуы, ауа беретін барботер, кейін итергіштермен, жейде
немесе жылытқыштармен және ортаны салқындату мен арматура, көрсеткішті
бақылау құрамымен жабдықталған.
Гидродинамикалық факторлардың ағынды биосинтез процесі үлкен әсер ету
диапозонымен ферментердің эфективтілігін анықтау диффузионды аппаратта
кездеспейді. Бұл жағдай процесті оптимальды деп атаудан бас тартқызатын
негізгі кедергі.
Ағынды процестің масса алмасушылығының жеткілікті эффективсізділігінің
бірінші куәгері, оттекте микроорганизмдің қолданылуының жалпы мөлшерден
аздығы аэрацияға берілетін уаудан білінеді. Шамалап алғанда барлығы 5-20%
болады.
Эффективтілікке әсер ететін биосинтез процесі мен факторды зерттеу
(араластыру интенсивтілігі, аэрация деңгейі, аппараттың конструктивті
ерекшелігі, шикізаттың жаңа түрі және т.б.) көбінесе аз көлемдегі
ферментерда жүргізіледі. Өндірістік аппаратта алынған мәндер аралық этапта
қолданғанда жақсы өтеді, яғни ұлғайтылған көлемдегі ферментерді қосқан да.
Сиымдылығы және жұмыс жүргізу тәсілі бойынша ферментерлер лабораториялық
өндірістік және жартылай өндірістік болып бөлінеді.
Аз сиымдылықтағы ферментердегі қолданудағы негізгі мақсат зерттеу
мүмкіндігін қамтамасыз ету және параметрлерді қайталау болып табылады.
Лабороториялық және өндірістік, жартылай өдірістік ферментерлерде алынған
мәндерді жобалау үшін қажетті және тәжірибелі мәні қаншалықты дұрыс болса,
онда өндірістік аппаратта жобалауда қателік аз кетеді.
30 л лабароториялық ферментерлер әйнектен жасалады, ал ішкі құрылысы
(араластырғыш, барбатер және т.б.) есептелгендей тот баспайтын металдан
жасалады. Мүндай аппараттардың артықшылығы процесті бақылаудың мүмкіншілігі
және дайындау оңай болып келеді. Оның үстіне олар коррозияға шыдамды, яғни
қоректік ортаның кез-келгенін тәжірибеге салуға болады. Ал, кемшілігі
олардың осалдылығы сонысынан оларды пайдалану аз көрініс табады.
Әйнек ферментерлермен бірге көп қолданатын ферментерлерге стальды түрі
жатады. Тәжірибеде көрсеткендей ең тиімдісі сталь ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz