Выделение и очистка продуктов биотехнологии (стр. 26 )

Витамин D2 получают из массы, оставшейся после фильтрации. Массу промывают, сушат, размельчают и дважды обрабатывают при 78 °С трехкратным объемом спирта.

Спиртовые экстракты сгущают до 70 %-ного содержания сухих веществ. Таким образом получают липидный концентрат. Его омыляют раствором NaOH, а стерины остаются в неомыленной фракции. Кристаллы эргостерина выпадают из раствора при 0°. Очистку кристаллов проводят путем перекристаллизации, последовательным промыванием 69 %-ным спиртом, смесью спирта и бензола (80:20) и повторной перекристаллизацией. Полученные кристаллы эргостерина сушат, растворяют в эфире, облучают, после чего эфир отгоняют, а раствор витамина концентрируют и кристаллизуют.

Для получения масляного концентрата раствор витамина после фильтрации разбавляют маслом до стандартного уровня.

Источником получения эргостерина может служить мицелий грибов, остающийся как отход антибиотической промышленности и производства лимонной кислоты.

В Советском Союзе планируется промышленное получение эргостерина из липидной фракции, использующей н-алканы. Сухую массу дрожжей для извлечения остаточных углеводородов экстрагируют петролейным эфиром. Получаемая при этом липидная фракция (микробный жир) является побочным продуктом микробиологической промышленности. Из микробного жира выделяют эргостерин, убихинон-9 и другие жирорастворимые соединения.

Обогащенные эргостерином, облученные ультрафиолетовым излучением дрожжи используют в животноводстве как кормовую добавку.

Эргостерин - исходный продукт для получения некоторых стероидных гормонов, лечебных и пищевых препаратов. Количество производимого пока эргостерина недостаточно для нужд народного хозяйства и внедрение новых производственных мощностей - задача ближайшего будущего.

13.4. ПРОДУЦЕНТЫ И ПРОМЫШЛЕННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ КАРОТИНОИДОВ

Каротиноиды получают с помощью химического синтеза и путем выделения из природных источников - растений и микроорганизмов. Химическим путем получают β-каротин, витамин А, β-апо-8-каротиналь, этиловый эфир β-апо-8-каротиновой кислоты, кантоксантин и ряд других каротиноидов, синтез которых осуществляется в заводских масштабах. Традиционными источниками получения каротиноидов служат также некоторые растения (морковь, тыква, трава, шиповник, облепиха и др.).

Наряду с этим все шире в тех же целях используют мицелиальные грибы и дрожжи. Как продуценты каротиноидов представляют также интерес бактерии и водоросли.

Перспективными в данном отношении являются некоторые фототрофные бактерии, у которых в зависимости от интенсивности света можно регулировать выход каротиноидов. Биомассу пурпурных бактерий, богатую каротиноидами, в Японии используют в качестве добавок в рацион кур, что способствует более интенсивному окрашиванию желтка. Каротиноиды могут быть получены также в значительном количестве из некоторых водорослей (например, Spongiococcus excentricum, Chlorella sp.).

Среди хемотрофов для получения каротиноидов используют дрожжи Rhodotorula gracilis, R. rubra, Rhodosporidium diobovatum, а также актиномицеты (Act. chrestomycetes var. aurantioideus, Act. chrysomallus var. carotinoides), микобактерии (Mycobacterium phlei, M. carotenum), грибы (Mucoraceae, Dacrymycetaceae и др.). Интерес представляют некоторые штаммы Flavobacterium, синтезирующие пигмент зеаксантин, который пока еще не может быть получен с помощью химического синтеза.

Продуцентами β-каротина, широко применяемыми для промышленного получения этого пигмента, являются гетероталличные мукоровые грибы Blakeslea trispora и Choanephora conjuncta. При совместном культивировании разнополых штаммов этих грибов на специально подобранных средах выход каротина составляет около 3-4 г/л среды.

Для получения β-каротина с помощью В. trispora используют сложные по составу среды, например кукурузно-соевую, содержащую растительные масла, керосин, поверхностно-активные вещества и некоторые специальные стимуляторы. В последние годы в целях экономии для получения β-каротина начинают применять вторичные продукты отхода - кукурузный экстракт и гидрол. В качестве стимуляторов синтеза каротина используют β-ионон, который можно заменить более дешевой цитрусовой пульпой и цитрусовой мелассой. Как заменители β-ионона используют также изопреновые димеры или тримеры, а также циклогексан, циклогексанон и их триметилпроизводные, среди которых наиболее эффективен 2,6,61-триметил-1-ацетилциклогексан (ТАЦ). Активаторами каротиногенеза у В. trispora могут быть также α-пирролидон, сукцинимид, нембутал и изониазид. Добавление этих активаторов, особенно последнего, на фоне действия β-ионона или ТАЦ позволяет значительно увеличить выход каротиноидов. Стимуляторы добавляются к культуре продуцента после окончания периода интенсивного роста биомассы.

Процесс получения β-каротина при использовании гриба В. trispora многостадиен. Согласно одному из способов сначала выращивают отдельно (+)- и (-)-штаммы гриба. Следующая стадия - совместное выращивание разнополых штаммов в ферментере при 26 °С и достаточно интенсивной аэрации. Третья стадия выращивания - внесение в большой ферментер смешанной культуры В. trispora и инкубация в течение 6-7 сут. при той же температуре и аэрации.

Используя соответствующие стимуляторы, можно не только значительно увеличить выход β-каротина, но и изменить состав каротиноидов у В. trispora. Под влиянием некоторых производных пиридина (2-аминопиридина, 4-аминопиридина) вместо β-каротина преобладающим пигментом становится ликопин, выход которого может составлять более 60 % от всех каротиноидов, синтезированных В. trispora. При добавлении 4-аминопиридина наряду с ликопином образуется γ-каротин, причем оба каротиноида синтезируются почти в равных количествах. Таким образом, использование В. trispora интересно в практическом отношении не только потому, что это один из самых активных продуцентов β-каротина, но и потому, что с помощью этого организма можно получать и другие каротиноиды (γ-каротин, ликопин, α-каротин, β-зеакаротин), также имеющие практическое применение.

Проводятся исследования, направленные на дальнейшее удешевление стоимости каротиноидов, получаемых микробиологическим способом. Показано, например, что синтез каротиноидов у В. trispora можно увеличить почти в семь раз, если источником углерода в среде будет целлобиоза. Для удешевления производства с этой целью можно использовать отходы, остающиеся при производстве целлюлозных материалов. На таких средах В. trispora синтезирует кроме β-каротина еще и такой практически важный фермент, как β-глюкозидаза. Получение одновременно двух ценных продуктов значительно удешевляет производство β-каротина.

Для практического использования предложен также высокопродуктивный мутант дрожжей Rhodosporidium diobovatum. На основе данного штамма получен каротинсодержащий белковый препарат. Разработан также метод получения каротинсодержащего препарата с помощью высокоактивного мутанта Муcоbacterium rubrum; препарат содержит α-, β- и γ-каротины, ликопин и ксантофиллы (лютеин, торулин и др.). Для получения ксантофиллов используют гриб Dacrymyces deliquescens, культивируемый на среде, содержащей глюкозу, глицерин и кукурузный экстракт при интенсивном освещении. Выход ксантофиллов в этом случае может составлять около 40 мг на 1 л среды.

15. Производство антибиотиков

1.Общая характеристика антибиотиков

Термин «антибиотик» был предложен в 1942 г. для обозначения веществ, образуемых микроорганизмами и обладающих антимикробным действием. Впоследствии многие исследователи предлагали свои формулировки, вкладывая в них подчас слишком ограниченное содержание либо чрезмерно расширяя это понятие.

В настоящее время под антибиотиками понимают химиотерапевтические вещества, полученные из микроорганизмов или иных природных источников, а также их полусинтетические аналоги и производные, обладающие способностью избирательно подавлять в организме больного возбудителей заболеваний и (или) задерживать развитие злокачественных новообразований.

Антибиотики природного происхождения продуцируются различными группами микроорганизмов (чаще всего актиномицетами, реже бактериями), низшими растениями (дрожжами, водорослями, плесневыми грибами, высшими грибами), высшими растениями и животными организмами.

Например, представители родов Micrococcus, Streptococcus, Diplocoooccus, Chromobacterium, Escherichia, Proteus синтезируют низин, дипломицин, продигиозин, колиформин. Бактерии рода Bacillus образуют грамицидины, субтилин, полимиксины.

Антибиотики, образуемые микроорганизмами, принадлежащими к ряду Actinomycetales, - стрептомицин, тетрациклины, новобиоцин, актиномицины и др.

Антибиотики, образуемые несовершенными грибами: пенициллин - Penic. Chrysogenum; гризеофульвин - Penic. Griseofulnum; трихоцетин - Tricholecium roseum.

Антибиотики, образуемые грибами, относящимися к классам базидиомицетов и аскомицетов: термофиллин, лензитин, хетомин.

Лишайники, водоросли и низшие растения способны образовывать усниновую кислоту и хлореллин, высшие растения – алмицин, рафанин.

Антибиотики животного происхождения: лизоцим, экмолин, круцин, интерферон.

Классификация антибиотиков. По характеру воздействия на бактериальную клетку антибиотики можно разделить на три группы:

- бактериостатические (бактерии живы, но не в состоянии размножаться),

- бактерициды (бактерии умертвляются, но физически продолжают присутствовать в среде),

- бактериолитические (бактерии умертвляются, и бактериальные клеточные стенки разрушаются).

По механизму биологического действия антибиотики делятся:

Антибиотики, ингибирующие синтез бактериальной стенки (пенициллины, цефалоспорины, бацитрацин, ванкомицин).

Антибиотики, нарушающие функционирование цитоплазматической мембраны (полипептиды, полиены, грамицидин).

Антибиотики, разрушающие рибосомальные субчастицы и сдерживающие синтез белка (тетрациклины, хлормицетины, аминогликозиды, макролиды).