Біосинтез антибіотиків бактеріями роду Streptomyces, Патенти Streptomyces і Аmycolatopsis - Характеристика та використання бактерій Nocardia mediterranea

Перше завдання при пошуку продуцентів антибіотиків - виділення їх з природних джерел. Разом з тим для цих цілей широко застосовується метод зміни геному виділеного продуцента антибіотика шляхом мутагенезу та генної інженерії [1, c. 126].

В основу більшості прийомів виділення продуцентів покладено принцип виділення чистої культури мікроба і безпосереднього випробування його по відношенню до використовуваних тест-організмів. Більшість сапрофітних бактерій добре розвивається на багатих за складом натуральних середовищах (м'ясопептонний агар, картопляний агар, сусло-агар та ін.) при рН близько 7,0 і температурі 30-37°C.

У цих же умовах розвиваються актиноміцети і деякі гриби, але для них вони менш сприятливі, ніж для бактерій. Актиноміцети ростуть повільніше, ніж бактерії, вони можуть використовувати такі джерела живлення, які не дуже добре засвоюються бактеріями. Значення рН середовища після стерилізації встановлюється в межах 6,8-7,1.

Міцеліальні гриби краще розвиваються на середовищах з дещо зниженим значенням рН (4,5-5,0), на яких погано ростуть багато бактерії і актиноміцети.

Технологічний процес виробництва антибіотиків починається зі стадії біосинтезу антибіотичниx речовин в умовах глибинного культивування продуцента - мікроорганізму (ферментера) в спеціально підібраною поживному середовищі при строго контрольованiй температурі та інтенсивнiй аерації зі збереженням повної стерильності під час всього процесу ферментації [5, c. 203]. Якість антибіотиків, що отримуються в результаті промислового виробництва, значною мірою залежить від рівня біосинтетичнoї активності штаму-продуцента. У промисловості використовують тільки високопродуктивні штами мікроорганізмів, вирощені в процесі тривалої селекційної роботи.

Тривалість вирощування штаму-продуцента коливається від 48 годин до кількох діб. Після завершення процесу культивування продуцента культуральну рідину піддають спеціальній обробці і наступнiй фільтрації (відокремлення від біомаси продуцента). Потім в залежності від властивостей антибіотика і його хімічної будови застосовують різні методи виділення і очищення. В якості основних методів використовують екстракцію, осадження, сорбцію на іонообмінних матеріалах, упарювання і сушку [5, c. 243].

Ферментаційні процеси одержання антибіотиків ще не досягли тої досконалості, що могла б бути забезпечена завдяки комп'ютерній техніці й розумінню фізіології продуцентів. Своєрідним гальмом удосконалювання технології виступають самі клітинні популяції мікроорганізмів, які змінюються якісно й кількісно протягом усього продуктивного циклу. Тому не вдається одержувати повністю ідентичних результатів навіть у двох суміжних ферментаціях, так само як і всьому технологічному процесі вдається порівняно добре проводити лише в періодичному режимі.

Тому що антибіотичні речовини є вторинними метоболітами, то біосинтез їх сполучений з переходом культури продуцента в ідіофазу. Отже, тут доцільне лімітування росту продуцента. Таким фактором, що лімітує, при біосинтезі пеніциліну виступає глюкоза, тоді як при біосинтезі антибіотиків стрептоміцетами - фосфати. Все це важливо при компановці живильних середовищ, підгодівлі штаму - продуцента в процесі біосинтезу антибіотика. Так, середовище для продукції пеніциліну (вона ж придатна для нагромадження інокулюму) включає глюкозу - 1,5%, лактозу - 5% (лактоза знімає катаболітну репресію глюкози), амонію сульфат і фосфати - 0, 5-1%, кукурудзяний екстракт - 2-3%, попередники антибіотика - фенокси - або фенілоцтова кислота - 0, 3-0,6%, крейда - 0, 5-1%, піногасник - 0, 5-1%; температуру ферментації підтримують на рівні 22-26 С при рн від 5,0 до 7,5 і аерації 1 м3 повітря на 1 м3 середовища в 1 хвилину; тривалість ферментації - 4 доби.

Так звана "всеїдність" актиноміцетів забезпечує ним здатність рости й продуціювати антибіотики на середовищах, що містять білки (соєве борошно, рибне борошно, білок клейковини пшениці та ін.), крохмаль. Проте, стосовно до кожного продуцента є свої особливості, звичайно відмічувані в регламентній документації. Наприклад, посівний матеріал Streptomyces kanamyceticus одержують на соєво-крохмальному середовищі й на ній же проводять основну ферментацію при 27-28 С протягом 4-5 доби при підтримці рн на рівні 7, 1-7,6.

При ферментації Str. floridae (продуцент віоміцину, або флориміцину) рекомендують середовище, що містить глюкозу або гідрол, соєве борошно, кукурудзяний екстракт, нітрати, крейду; температуру підтримують у межах 27-29 С, рн на рівні 7, 0-7,3.

У випадку ферментації Str. erythreus у живильне додавати середовище пропиловий спирт, як попередник антибіотика еритроміцину.

Продуцент ністатину Str. noursei інтенсивно споживає амонійний азот (не нітратний), і т. д.

Перед виділенням антибіотика з культуральної рідини необхідно відокремити тверду, або щільну фазу від рідкої. У цих випадках, як правило, використовують фільтрацію. Якість твердої фази помітно позначається на ефективності фільтрації. Тут можна відзначити наступну закономірність - натівна бактеріальна маса фільтрується гірше міцеліальної [19]. З урахуванням того факту, що вищі актиноміцети здатні формувати ниткові структури, то їхнє відділення при фільтрації відбувається трохи легше, ніж інших бактерій [7, ст. 318]

Шляхи поліпшення фільтрації: обробка ростових середовищ електролітами, теплова коагуляція, додавання фільтруючих наповнювачів, кислотна коагуляція й деякі інші.

Патенти Streptomyces і Аmycolatopsis

Штам streptomyces violarus, який має комбіновану антагоністичну активність стосовно фітопатогенних мікроорганізмів та нематод

Спосіб уведення реплікативних та інтегративних плазмід у штами amycolatopsis japonica dsm44213 i amycolatopsis sp. lv42-5

Штам streptomyces violarus, який має комбіновану антагоністичну активність стосовно фітопатогенних мікроорганізмів та нематод

Похожие статьи




Біосинтез антибіотиків бактеріями роду Streptomyces, Патенти Streptomyces і Аmycolatopsis - Характеристика та використання бактерій Nocardia mediterranea

Предыдущая | Следующая