10.10. Виробництво пеніциліну

Пеніцилін: азотомісткий гетероцикл. Продуцент: Penicillium chryzodenum.Пеніцилін отримують шляхом глибинного культи­вування. Інтенсивний синтез пеніциліну розпочинається після на­громадження великої кількості біомаси — міцелію. При викори­станні молочної кислоти в середовищі (рН нейтральний). Перше середовище для глибинного утворення пеніциліну було розроб­лене Моєром і Коххілом в 1946 році в склад якої входив кукуруд­зяний екстракт, лактоза, NaNO, однозаміщенний фосфорнокис­лий калій та інші солі. Це середовище було основою, на його базі були розроблені інші середовища, які використовують для про­мислового виробництва пеніциліну.

Виробництво пеніциліну здійснюється в такій послідовності:

Спочатку розмножуються спори на пшениці в флаконах при (25...27) °С протягом (4...5) діб. Отриманим споровим матеріалом засівають інокулятори, а потім засівні апарати (12... 18) годин. Ферментація відбувається в поживному середовищі: кукурузний ектстракт (2...3)%, глюкоза (2%), лактоза (1%), сульфат амонію + фосфати (0,5... 1)%, похідна ФУК — (0,3...0,6)%.

Для стабілізації рН — крейда. В процесі розвитку гриба при за­водському отриманні пеніциліну для боротьби з вспінюванням се­редовища використовують, як правило, рослинну олію. Додавання

490

соняшникової олії в середовище з концентрацією, яка не перевищує 1%, не впливає на утворення антибіотика. Підвищення концент­рації олії приводить до різкого зниження концентрації пеніциліну.

Лактоза забезпечує повноцінний синтез антибіотика, оскільки вона споживається грибом повільніше, ніж, наприклад, глюкоза, в результаті чого в період максимального утворення антибіотика лактоза ще міститься в середовищі. Це створює сприятливі умови для утворення пеніциліну. В середовищі з глюкозою відбувається прискорення всіх обмінних процесів. Максимум утворення пеніциліна відбувається приблизно через 50 годин, тобто через дві доби після початку розвитку гриба, а глюкоза використовується організмом протягом перших (30...40) годин росту. За присутності лактози максимальне утворення пеніциліну відбувається через (6...7) діб, а лактоза споживається грибом приблизно за 6 діб.

Велике значення для утворення пеніциліну має аерація куль­тури. При інтенсивності аерації, близькій 1 відбувається макси­мальне нагромадження пеніциліна. Зменшення інтенсивності ае­рації, або її надмірне збільшення призводить до зниження біосин­тезу антибіотика. Велику роль при цьому відіграє перемішування культури. Так із збільшенням потужності мішалки швидкість споживання лактози зростає і зростає біосинтез антибіотика. Від способу перемішування культуральної рідини залежить форма і величина глибинних колоній, стан яких визначає ступінь можли­вості міцелія утворювати пеніцилін.

При ферментації необхідна прискіплива асептика (стороння мікрофлора продукує пеніцилазу, фермент, інактивуючий пеніцилін). Стерилізація середовища відбувається протягом (20...60) хв при температурі

(120... 130) °С.

Процес фільтрації відбувається під тиском.За допомогою фільтрів міцелій відділяють від культуральної рідини. Міцелій ви­користовується в тваринництві, а культуральна рідина, яка містить (30...40)% мінеральних речовин, (15...30)% пеніциліну і (З...6)% білкового матеріалу використовують для подальшого очищення.

Для вилучення білка із куртурального середовища його об­робляють солями амонію, заліза, цинку, коагулюють таніном, а також нагріванням до (65...70) °С.

Для очищення пеніциліну використовують екстракцію, оскільки він, як кислота добре розчинний в органічних розчин­никах, а як сіль — у воді. Пеніцилін екстрагують бутилацетатом, рН = 2. Температура 4 °С (перехід в органічну фазу).

491

Розчином карбонату натрію рН = (6,5...7) перехід у воду (30...50) тис.од/мл.

Стадія виділення кристалізованих солей:

1. Стадія зневодження охолодженням до -(16... 18) °С з по­дальшою фільтрацією льоду. Вилучення пігменту забруднень.

2. Отримання концентрату 0,6М КОН. рН = 6,5, активність (150...250) тис. ум.од./мл. під вакуумом з додаванням бутанола (для сумішей, що киплять при більш низькій температурі) Темпе­ратура (16...25) °С, вакуум (5... 10) мм.рт.ст.

Сіль калію пеніциліну кристалізується. її фільтрат промива­ють бутанолом.

Грануляцію пасти і висушування здійснюють у вакуум — су­шильній шафі при (75...80) °С і 10 мм.рт.ст. Контролюють на ан­тибіотичну активність і стерильність фасують.