 |
Руководством преподавателя
|
|
|
|
1.Тема №14: Производство фармацевтических препаратов на основе микробиологического синтеза. Ферменты.
2.Цель: изучить процесс получения ферментных ЛП и основы микробиологического синтеза.
3.Задачи обучения:
- углубить и закрепить знания по теме занятия;
- обучить навыкам составления технологических регламентов производства новогаленовых препаратов, проведения их стандартизации;
- выработать умение формулировать, обосновывать и излагать собственное суждение по обсуждаемому вопросу; вести дискуссию, отстаивать свою точку зрения;
- ознакомить студентов с нормативными документами, регламентирующими показатели стандартизации новогаленовых препаратов: ГФ РК, временные аналитические нормативные документы и др.;
- развить познавательную самостоятельность студентов, аналитическое мышление, умение обобщать знания, систематизировать, ранжировать приоритеты.
4.Форма проведения: дискуссия и беседа
Раздаточный материал:
Основное направление микробиологического синтеза – использование клеток микроорганизмов для производства ферментов, антибиотиков, витаминов, алкалоидов, аминокислот, органических кислот, полисахаридов и др.
Промышленное производство ферментных препаратов осуществляется в основном из культур микроорганизмов: плесневых грибов, бактерий, дрожжей, актиномицетов. В последние годы для промышленного производства ферментов используют в основном мицелляльные грибы родов Aspergillus, Penicillinum и Rizopus, а также организмы продуценты бактерий рода Bacillus, Esherihiacoli и др.
Они способны продуцировать большое число разнообразных по своему составу ферментов; используя культуры микроорганизмов, можно гораздо быстрее получить большое количество биологического материала для последующего выделения ферментов. Для питания микробных клеток могут быть использованы разнообразные продукты и отходы пищевой промышлености (пшеничные и рисовые отруби, картофельная мезга, пшеничная шелуха, т.д.). К недостаткам микробного сырья относится: большой объем работы, предшествующий препаративному выделению ферментов (отбор, выращивание и ведение штаммов-продуцентов, подготовка питательных сред, соблюдение условий стерилизации, выращивания, сушки и т.д.).
|
|
|
Для приготовления питательных сред микробиологической промышленности используют сырье минеральное, животного и растительного происхождения, а также синтезированное химическим путем. Вещества, входящие в состав питательной среды, обеспечивающие развитие культуры и биосинтез определяемых продуктов, не должны содержать вредных примесей.
При выборе сырья необходимо учитывать его себестоимость.
Источники углерода: наиболее доступны для микроорганизмов углеводы, поэтому в лабораториях, а также во многих промышленных биотехнологических процессах (в производстве ферментов, антибиотиков, аминокислот и др.), используют глукозу, сахарозу, лактозу и другие углеводы. Из-за высокой ценности вышеперечисленных углеводов, на крупнотоннажном производстве используют: отходы крахмало- паточного производства (меласса, гидрол), гидролизатами торфа и растительных отходов, побочными продуктами молочной промышленности и др.
Меласса—отход производства сахара из сахарной свеклы, богатый углеводами и другими ценными органическими и минеральными веществами. Меласса содержит 70-80% сухого вещества, в т.ч. 45-60% сахарозы, 0,25-2% инвертного сахара, 0,2-3% раффинозы, 1,2-3,4% азотистых веществ. В ее состав входят аминокислоты, органические кислоты и соли, минеральные вещества, некоторые витамины. Меласса широко используется в производстве аминокислот, ферментов, дрожжей.
|
|
|
Гидрол—отход производства глюкозы из крахмала. Содержание глюкозы составляет до 80% суммы сахаров, а остальные 20% - в основном продукты неполного гидролиза крахмала. Наряду с сахарами гидрол содержит органические кислоты, минеральные элементы (фосфор, магний, железо, натрий). Гидрол используют как дешевый заменитель в химико-фармацевтических производствах.
Крахмал картофельный (или кукурузный) содержит 98,5-98,8% собственно крахмала, 0,4-0,6% белков, 0,6-0,7% жиров, 0,12-0,17% зольных элементов. Крахмал используют в ферментной, химико-фармацевтической промышленности для выращивания микроорганизмов, обладающих амилолитической активностью.
Кукурузная мука—крахмалосодержащий субстрат, содержащий 60-70% крахмала, около 10% других углеводов, 10-12% белков, 3% жиров, 0,8-1% зольных элементов. Ее используют в основном в производстве антибиотиков.
Пшеничные отруби—отход мукомольного производства, используется для приготовления питательных сред при твердофазном способе культивирования. Отруби содержат 16-20% крахмала, 10-12% белков, 3-4% жиров, 10% клетчатки.
Источники органического азота. Для выращивания микроорганизмов широко используют субстраты, содержащие органические источники азота (аминокислоты, белки). Наиболее распространенные в биотехнологии натуральные субстраты—кукурузный экстракт, соевая мука, свекловичный жом и другие—достаточно доступные по стоимости.
Кукурузный экстракт—побочный продукт крахмало-паточного производства, содержащий 40-50% азотистых веществ, в основном аминокислоты, и 10-12% углеводов, витаминов, микроэлементов.
Соевая мука—богатый источник органического азота, в основном в виде белков. Помимо белков, в ней содержатся до 20% углеводов, большей частью трудноусвояемых организмом, 4,5-6,5% минеральных элементов, некоторые витамины.
Свекловичный жом—отход сахарного производства из сахарной свеклы. Он содержит: белки- 8,9, жиры- 0,23, целлюлозу- 21,7, зольные элементы- 4,2, кальций- 4,7, фосфор- 1,2%.
Другие виды сырья. Помимо основных компонентов питательных сред, в процессе ферментации нередко используют дополнительные виды сырья—предшественники, поверхностно-активные вещества (ПАВ), антибактериальные препараты и др.
|
|
|
Предшественники—синтетические продукты, входящие в состав молекулы целевого продукта и добавляемые в ферментационную среду для интенсификации процесса биосинтеза.
ПАВ в биологических производствах используют главным образом для пеногашения.
Антибактериальные препараты (фурадонин, фурацилин) – для поддержания асептических условий.
Ферментаторы. В микробиологических производствах применяют следующие виды ферментаторов: барботажные, эрлифтные, барботажно-эрлифтные, с механическим перемешиванием, барботажные с циркуляционным перемешиванием, с эжекционной системой и др. по структура ферментаторы могут быть аппаратами полного перемешивания или полного вытеснения. По способу ввода энергии и аэрации различают аппараты с вводом энергии в газовую фазу, в жидкую фазу или комбинированные.
Объем производственных ферментаторов может быть от 10 до 1000 м2 с механическим перемешиванием и барботажем. Ферментаторы обычно представляют собой герметические цилиндрические емкости, высота которых в 2-2,5 раза превышает диаметр, чаще всего их изготавливают из нержавеющей стали. В ферментаторах устанавливают мешалки турбинного, пропеллерного и др. типов. Диаметр мешалки составляет примерно 1/3 диаметра аппарата. В производстве ферментов распространены ферментаторы с мешалками, под которыми находится кольцевидный или радиальный воздушный барботер. Для поддерживания температуры в аппарате имеется двойной кожух или теплообменник типа змеевика. Ферментатор оборудован арматурой и трубопроводами для подачи питательной среды, воды и пара; раствора, регулирующего рН; пеногасителей, воздуха и других материалов.
Современные ферментаторы укомплектованы измерительными приборами и регулирующими приборами для пеногашения, смотровыми люками.
Главное требование к аппарата – сохранение стерильности, поэтому они должны быть доступны для обработки горячим паром.
6.Литература:
Основная:
Основная:
1. Промышленная технология лекарств: Учебник в 2-х томах. / В.И. Чуешов, О.И.Зайцев, С.Т. Шебанова, М.Ю. Чернов; Под ред. проф. В.И. Чуешова. – Х.: МТК-Книга;Изд-во НФАУ, 2013. – 560 с.
Дополнительная:
1. Государственная Фармакопея РК и др. нормативная документация МЗ РК.
|
|
|
