Курстық жұмыс: Биотехнология | Азықтық антибиотик Биовит өндірісін зерттеу

Қысқартылған сөздер
Нормативті сілтеме
Анықтама терминдер
Кіріспе
1 Аналитикалық шолу
1.1 Антибиотиктерге қысқаша сипаттама
2 Патенттік ізденіс
2.1 Патенттік ізденіске анализдеу
3 Дипломдық жұмысқа жолдама
Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер
1 Аналитикалық шолу

1.1.1 Азық-түлік биомицині (хлортетрациклин)

Антибиотиктерді үй жануарының рационында аз мөлшерде қосып отырғанның өзінде оларды ауырып қалудан сақтайды және малдың тірі салмағының өсуіне ықпалын тигізеді. Азық антибиотиктерін таза түрінде егінді сұйықтарынан бөліп шығармай-ақ, жеңілдетілген технология арқылы арзан шикі зат түрлерінен алады. Биомицин медициналық антибиотик болып саналғанымен, қазіргі кезде мал шаруашылығында кеңінен пайдаланылады. Биомицин актиномицитиндерді Actinomices aureofaciens құрайды. Ол саңырауқұллақтардың пішініне ұқсайды.
1 кесте — Биомицинді алу үшін келесі орталрды қолданады. Олардың құрамдары:

Ұн 0,5
Аммоний нитраты 0,7
Кальций карбонаты 0,5
Натрий хлор 0,3
Мысық майы 0,2
Бензиндроданит 0,0001
Кобальтты хлор 0,0001
Су 83,4

Осы материалдардан спора пайда болады. 2-6*С температурада 3 айға дейін сақтауға болады. Дақылдың көбеюі үшін колбада қарапайым орта қолданылады. (3% ұн, 3% жүгері). Реакция рН 6,7-6,8 28-30*С температурада 2,30 сағат аралығында жүреді. Материалды сақтау 16-18*С температурада 20 сағат сақталынады. Бір уақытта биомицин витамин В12 синтездейді. Азық-жем биомициннің мицелиясын фильтрация арқылы вакуум сүзгі және жай сүзгі фильтр қағазы арқылы бөліп алады. Сонан соң кептіреді. Дақылдың активтілігіне қарай 1 кг құрғақ ферментацияда 50-150 гр хлортетрациклин болады. Құрғақ биомицинде 7-12 мг/к витамин В12 болады.

1.1.2 Антибиотиктерді өндірісте алу

Егіс материалды дайындау және ортаны дайындау. Биосинтез. Дайын өнімді тазалау және бөліп алу. Жартылай синтетикалық антибиотиктер. Антибиотиктерді қолдану.
Антибиотиктер өндірісі келесі сатылардан тұрады:
1. Жоғары өнімділікті – штам продуценттін алу.
2. Культивирлеудін оптимальды жағдайын өңдеп жасау.
3. Іс жүзінде антибиотикті тазалау, бөліп алу әдісін енгізу және таңдау.
4. Дайын препаратты құру және оның сапасын бақылау.
Бұл этаптын әрқайсысы тиісті мамандықты (гинетика, микробиология, биотехнолгия және т.б.) қамтамасыз етеді. Бүгінгі күні әлемде Антибиотик өндірісі – жақсы, мықты сала, фармацефтика өндірінің құрамына енген. Әсіресе США, Англияда, Японияда, Францияда, Италияда, Россияда кең дамыған, жылына бір миллиард доллар табады.
1. Стадия. Ортаны дайындау.
Әр продуцент үшін – керекті талаптарды орындау үшін өзінің оптимальды ортасы болу керек.
а) Продуценттін жақсы өсуін қамтамасыз етеді және максимальды антибиотик алу керек.
б) Арзан және ынғайлы болу керек.
в) Жақсы фильтрлеуші қабілеті болу керек.
г) Антибиотикті бөліп алу және тиімді бөліп алуды қамтамасыз етеді.
Ортаны залалсыздау екі әдіспен жасалу керек:
Үздіксіз және периодты.
Периодты әдісті қолдануда орта көлемі үлкен емес, t-120-130ºС, τ – 1-2сағ. Ферменттерде немесе залалсыздандырушы кателде тасталады. Үздіксіз – мұнда көлемі үлкен болған жағдайда залалсыздайтын колона қолданылады, өткір бу Р ≈ 5 атм, 130ºС дейін, содан соң орта апарат –ұстағышқа келіп түседі, ұстағышта орта 5-10мин тұрады, сосын салқын суда 30-35ºС дейін салқындатады. Одан кейін ферменттерге жібереді.
Артықшылығы. Автоматты реттеу, ортаны тез және бір келкі қыздыру, залаласыздығы жоғары болу керек, уақытты үнемдеу керек. Егіс материалды ең негізгі операцияның бірі. Продуцентті ең бай ортада өсіреді. Максимум физиологиялық активті микроорганизм алу үшін, алдымен агарланған ортада прабиркада, содан кейін колбада шайқағышта содан соң, одан үлкенірек сосудта содан соң 10-15 %егіс материалы ферментерде өсіріледі.
2. стадия. Антибиотик биосинтезі
Негізгі стадия. Антибиотикті максимумын алу үшін оптимальды жағдай жасалды. Қазіргі кезде ферменттерде үздіксіз немесе периотты, түптік культивирлеу әдісі қолданылады.
Ферментер – күрделі аппарат, өнімнің түптік дамуына және биосинтезді, аэрация жасауға, араластыруға, бақылаушы аспаптармен қамтамасыз етілген.
Аэрирлеуді – барботеж арқылы залалсызданған ауа керекті температураға дейін қыздырылған ауамен жүргізіледі және бұлғағышпен араластырылған. Жейдемен немесе жыланшамен термостаттаған. Көбік сөндіргіш қондырғысы бар. Бақылаушы -өлшегіш аппарат араластырғыш жылдамдығын, температураны ұстап, рН, шығарылған ауаның мөлшерін, қысымын бақылайды. Қазіргі кезде N, P және т.б. элементтердің құрамын анықтайтын қондырғы бар. өндірістік ферментер сыйымдылығы 500 л-ден 100-200 м³. Ферментерді залалсыздау қыздырылған бумен жүргізіледі. Аэрацияға (≈ 1,5 м/сек) арнайы фильтрмен залалсыздайды.
Ферментерда өнімнің дамуы.
Қатаң технологиялық режимдер (t, Р, рН, τ және т.б.) сақталады. Көбік сөндіруге үлкен көңіл аударылады. Ферментерге ауа үрлеген кезде көбік пайда болады, биомассаны жинауынан тұтқырдықтың жоғарлауынан, ортада ақуыз заттардың болуынан көбік пайда болады. Көбікке қарсы БАЗ қолданады: өсімдік немесе жануар майын, май қышқылын немесе арнайы синтезделген заттар бұл қоспалар жиі қолданылады, микроорганизмнің қоректік көзі ретінде пайдаланады.
Кемшілігі – микроорганизм өсуін баяулатады, О2 еру жылдамдығын төмендетеді.
Көбік сөндірудің механикалық әдісі – көбікті сорып тастау, аэродинамика әдісімен газдегі, сұйықтағы көпіршікті болдырмау.
3. стадия. Культуралды сұйықтықты өңдеу
Антибиотик қоршаған ортадан бөлінеді, олай болса ол деген культуралды сұйықтықтан бөлінеді, кейде Антибиотиктің бір бөлігі бөлінеді, ал екінші бөлігі клетканың ішінде қалып қояды. Сондықтан культуралды сұйықтықтан антибиотикті бөліп алу әдісі әр түрлі. Егер антибиотик культуралды сұйықтықта болса онда экстракция қолданылады, Антибиотик ерімейтін қосылыста болса онда тұндыру керек немесе сорбция ион алмасу смоламен қолданылады. Егер Антибиотик клеткада болса онда эстракция жасайды. Егер Антибиотик клеткада да сұйық фазада болса, онда Антибиотик қай фазадан бөліп алу оңай болса, сол фазаға ауыстырып сол жерде Антибиотик бөлініп алынады. Культуралды сұйықтардан басқа да өнімнен бөлінеді, сондықтан қосымша заттардан жою керек. Нотивті ертіндіні биомассадан бөліп алу үшін, филтрлеу әдісі қолданылады және фильтр прессте сентрифугирлеу, сепарирлеу. Ферментер пресстен – үлкен көлемдегіні қатар – қатар плиталар және рамалар, қоршаулар мен қысыммен фильтрленеді. өте тиімді центрифугирлеу (≈15000 айн/мин). Аппаратта барабанның айналу жылдамдығы (7000-7500 айн/мин). Мұндайда қатты бөлшектер қабырғада тұрады. Сепарирленген сұйықты сентрифугадан шығарылады.
4. стадия. Антибиотиктерді бөліп алу.
Культуралды сұйықтықта барлық өнімдерде зат алмасады, сондықтан қоспаларды жою керек. Негізгі әдістер: экстракция, тұну, сорбция, булау, кептіру.
Химиялық тазалаудың мақсаты – нативті ерітіндіден Антибиотиктерді бөліп алу; оны концентлеумен, қоспалардан тазарту, антибиотик қатаң жағдайда оңай шектеледі. Тазалау негізінде максимумын абайлап жасау керек. Экстракция әдісі Антибиотиктерді бөліп алуда қолданылады және кристализациялау жолымен тазалайды. Ион алмасу сорбциясында Антибиотик катаболит негіз немесе амфотер болып келеді және ион алмасуда оңай сорбцияланады, ертінді қарама-қарсы зариядпен коллонка арқылы ауысады. Антибиотиктің + катионы смоле, Антибиотиктің + анионидте. Содан соң Антибиотик органикалық немесе бейорганикалық заттарды тұнба алғанша байланыстырады, содан соң фильтрлейді немесе центрифугирлейді және тұнбаны алып, Антибиотик алғанша қыздырады. Ертіндіні концентрлеу ваккум арқылы айдау арқылы жүргізіледі.
5. стадия. Дайын өнімді бөліп алу
антибиотик инъерция үшін залалсызданған болуы керек, сондықтан дәрілік форма дайындалады, буып, түю-антисептикалық жағдайда орындалады. Көбінесе Антибиотиктер термолобильді кептіруді абайлап жасау керек. Мысалы: лиофильді кептіруде t-8-12ºС немесе өсімдікті кептіргіште: бірнеше секунта майда тамшы түрінде кептіру жасалады немесе вакуум – шкафта жасалады.
Дайын өнімнің залалсыздығын биологиялық бақылау жасайды, ол екі әдіспен жүреді.
1. фермент көмегімен антибиотикті инактивациялау және қоректік ортада егу, содан соң микроорганизмнің өсуін қадағалайды.
2. антибиотикке биологиялық инактиватор (фермент ) жоқ болғанда сондықтан Антибиотикке төзімділігін, микроорганизм формасын, микрофлораға сезімділігін анықтайды.
Егерде осы процесстердің барлық шартты сақталса онда Антибиотик залалсызданып алынады.

1.1.3 Биовит өніміне сипаттама

Биовит ауылшаруашылық қажеттіліктері үшін мемлекеттік стандарт 59.25-78 талаптарына сәйкес 1979 жылдың 1 қаңтарына шығарыла бастады.
Биовит препараттарында биологиялық белсенді зат – хлортетрациклин антибиотигі және В12 витамині жатады. Хлортетрациклиннің эмпирикалық формуласы С22 Н 23О 8N 2 .
Құрылымдық формуласы:
Cl CH3OH CH3-N- CH3

C-NH2

OH O OH OH O
Молекулалық массасы: 478,88
В12 витаминінің эмпирикалық формуласы: С63 Н 88О 14N 14 РСО.
Молекулалық массасы: 1360. Таза күйіндегі хлортетрациклин кристалл тәріздес ұнтақ, балқу температурасы 172-174; әлсіз сілтіленетін реакцяға ие.иіссіз, дәмі ащы болып келеді. Хлортетрациклин кальций тұзы түрінде түзіледі және алынатын препаратта осы формада болады. Суда хлортетрациклин нашар ериді, 250С еруі – 0,5-0,6 мг/мл, метанолда, этанолда, бутанолда, ацетонде өте нашар ериді. Диоксинде, пиридинде, суда рН8,6 жақсы ериді .
Хлортетрациклин әр түрлі қышқылдар әсеріне тұрақсыз, сонымен қатар атмосфералық ауаға да тұрақсыз. Ауада қышқылдану сулы сілтілі ерітінді де өте оңай жүреді, сонымен қатар өте тез қараяды. Хлортетрациклин өте әлсіз қышқыл ерітінділерде тұрақты болады.
Биовит -80, биовит -120 атты преператтың екі түрі шығарылады.
Биовитттің шекті концентрациясының 0,1мг/м3 мөлшері бауырды зақымдайды, жарыққа сезімталдықты арттырады, көз торларының сосудтары кептірумен ерекшеленеді.

1.1.4 Антибиотикті алу процесін зерттеу

Егіс материалды дайындау және ортаны дайындау. Биосинтез. Дайын өнімді тазалау және бөліп алу. Жартылай синтетикалық антибиотиктер. Антибиотиктерді қолдану.
Антибиотиктер өндірісі келесі сатылардан тұрады:
5. Жоғары өнімділікті – штам продуценттін алу.
6. Культивирлеудін оптимальды жағдайын өңдеп жасау.
7. Іс жүзінде антибиотикті тазалау, бөліп алу әдісін енгізу және таңдау.
8. Дайын препаратты құру және оның сапасын бақылау.
Бұл этаптын әрқайсысы тиісті мамандықты (гинетика, микробиология, биотехнолгия және т.б.) қамтамасыз етеді. Бүгінгі күні әлемде Антибиотик өндірісі – жақсы, мықты сала, фармацефтика өндірінің құрамына енген. Әсіресе США, Англияда, Японияда, Францияда, Италияда, Россияда кең дамыған, жылына бір миллиард доллар табады.
6. Стадия. Ортаны дайындау.
Әр продуцент үшін – керекті талаптарды орындау үшін өзінің оптимальды ортасы болу керек.
а) Продуценттін жақсы өсуін қамтамасыз етеді және максимальды антибиотик алу керек.
б) Арзан және ынғайлы болу керек.
в) Жақсы фильтрлеуші қабілеті болу керек.
г) Антибиотикті бөліп алу және тиімді бөліп алуды қамтамасыз етеді.
Ортаны залалсыздау екі әдіспен жасалу керек:
Үздіксіз және периодты.
Периодты әдісті қолдануда орта көлемі үлкен емес, t-120-130ºС, τ – 1-2сағ. Ферменттерде немесе залалсыздандырушы кателде тасталады. Үздіксіз – мұнда көлемі үлкен болған жағдайда залалсыздайтын колона қолданылады, өткір бу Р ≈ 5 атм, 130ºС дейін, содан соң орта апарат –ұстағышқа келіп түседі, ұстағышта орта 5-10мин тұрады, сосын салқын суда 30-35ºС дейін салқындатады. Одан кейін ферменттерге жібереді.
Артықшылығы. Автоматты реттеу, ортаны тез және бір келкі қыздыру, залаласыздығы жоғары болу керек, уақытты үнемдеу керек. Егіс материалды ең негізгі операцияның бірі. Продуцентті ең бай ортада өсіреді. Максимум физиологиялық активті микроорганизм алу үшін, алдымен агарланған ортада прабиркада, содан кейін колбада шайқағышта содан соң, одан үлкенірек сосудта содан соң 10-15 %егіс материалы ферментерде өсіріледі.
7. стадия. Антибиотик биосинтезі
Негізгі стадия. Антибиотикті максимумын алу үшін оптимальды жағдай жасалды. Қазіргі кезде ферменттерде үздіксіз немесе периотты, түптік культивирлеу әдісі қолданылады.
Ферментер – күрделі аппарат, өнімнің түптік дамуына және биосинтезді, аэрация жасауға, араластыруға, бақылаушы аспаптармен қамтамасыз етілген.
Аэрирлеуді – барботеж арқылы залалсызданған ауа керекті температураға дейін қыздырылған ауамен жүргізіледі және бұлғағышпен араластырылған. Жейдемен немесе жыланшамен термостаттаған. Көбік сөндіргіш қондырғысы бар. Бақылаушы -өлшегіш аппарат араластырғыш жылдамдығын, температураны ұстап, рН, шығарылған ауаның мөлшерін, қысымын бақылайды. Қазіргі кезде N, P және т.б. элементтердің құрамын анықтайтын қондырғы бар. өндірістік ферментер сыйымдылығы 500 л-ден 100-200 м³. Ферментерді залалсыздау қыздырылған бумен жүргізіледі. Аэрацияға (≈ 1,5 м/сек) арнайы фильтрмен залалсыздайды.
Ферментерда өнімнің дамуы.
Қатаң технологиялық режимдер (t, Р, рН, τ және т.б.) сақталады. Көбік сөндіруге үлкен көңіл аударылады. Ферментерге ауа үрлеген кезде көбік пайда болады, биомассаны жинауынан тұтқырдықтың жоғарлауынан, ортада ақуыз заттардың болуынан көбік пайда болады. Көбікке қарсы БАЗ қолданады: өсімдік немесе жануар майын, май қышқылын немесе арнайы синтезделген заттар бұл қоспалар жиі қолданылады, микроорганизмнің қоректік көзі ретінде пайдаланады.
Кемшілігі – микроорганизм өсуін баяулатады, О2 еру жылдамдығын төмендетеді.
Көбік сөндірудің механикалық әдісі – көбікті сорып тастау, аэродинамика әдісімен газдегі, сұйықтағы көпіршікті болдырмау.
8. стадия. Культуралды сұйықтықты өңдеу
Антибиотик қоршаған ортадан бөлінеді, олай болса ол деген культуралды сұйықтықтан бөлінеді, кейде Антибиотиктің бір бөлігі бөлінеді, ал екінші бөлігі клетканың ішінде қалып қояды. Сондықтан культуралды сұйықтықтан …..