10480 (600389), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При культивировании Сl. acetobutylicum в хемостате на синтетической среде с витаминами – биотином (0,01 мг/л) и р-аминобензойной кислотой (1 мг/л) – установили, что рост и образование растворителей лимитируется витаминами. продуктивность увеличивается в 4 раза приувеличении концентрации витаминов в среде. В строго анаэробных условиях выход растворителей в 1,5 раза выше, чем при доступе воздуха. В оптимальных условиях продуктивность растворителей равна ~2,0 г/л·ч.
Среды. Ферментация. Используют три типа сырья как источников углерода и энергии: зерно (крахмал), паточную (неочищенную мелассу) и очищенную мелассу. В качестве субстратов будущего рассматривают различные отходы, гидролизованную древесину, гидролизаты отбросов, сыворотку, сульфитные жидкости: гидрол – побочный продукт производства глюкозы из зерна. Среды из зернового крахмала готовят следующим образом. Мука вносится в количестве 60% к воде, туда же добавляют сброженным остаток ферментации после отгонки растворителей. Конечная концентрация должна составить 8,5% исходного зерна.
При использовании мелассы концентрация сахара должна быть 5,5-7,5%. К среде добавляют суперфосфат и аммоний. Последний вносят постепенно в случае очищенных меласс для поддержания рН на уровне 5,6–6,0 в количестве 2,2–1,3% NH3 по отношению к концентрации сахара или сразу в случае паточных меласс, которые сильно забуферены. В среду вносят 25–50% горячего остатка после отгонки растворителей. Это увеличивает выход растворителей, снижает количество добавляемых питательных веществ, сокращает затраты на нагревание и дает большую экономию пара, необходимого для выпаривания остатка. Ферментер и среду стерилизуют. Брожение протекает под избыточным давлением газов для создания анаэробных условий. Начальный рН 6,0, который снижается до ~ 5,4 через 24 ч.
Концентрация растворителей (при использовании крахмальной среды) через 50–56 ч ферментации 22,5 г/л, а соотношение ацетона, бутанола и этанола 30 : 60 : 10. Ферментация в мелассных средах завершается за 40–45 ч, а в крахмальных (с питательными добавками) – за 50–60 ч, в крахмальной без питательных добавок за 70–80 ч. Проточное выращивание бактерий ведется с работой серии из пяти ферментеров. За 18 дней получают продуктивность в 3 раза выше, чем при периодическом культивировании, но выходы растворителей низкие в связи с высоким образованием кислот в начальной фазе.
Выделение продуктов. Дистилляция – традиционный способ выделения этанола, ацетона, бутанола из разведенных водных растворов. При дистилляции продуктов ацетоно-бутилового брожения можно использовать тепло, выделяющиеся при охлаждении стерилизованного нагреванием ферментера. Дистилляция – достаточно гибкий процесс, при котором возможно фракционирование и выделение каждого продукта.
Более современными методом выделения продуктов являются мембранные процессы, например ультрафильтрация и обратный осмос. Выделение продуктов проводятся по принципу первапорации; это мембранный процесс, в котором движущей силой служит большой вакуум с одной стороны мембраны, свойства которой определяют эффективность разделения.
Хорошие результаты получают при селективной адсорбции растворителями на силикате (цеолите). Этот процесс можно интегрировать с ферментацией и работать с боле концентрированными растворами. Комбинирование ферментации и выделения продуктов возможно только при проточном культивировании. Возможно применение химического выделения. Это новый метод, основанный на обратимой химической реакции.
Хотя многие из перечисленных методов применяют в лабораториях и на пилотных установках, в большой промышленности они не внедрены в силу недостаточности данных или высокой стоимости. Наиболее реально внедрение в промышленность способа предварительного удаления воды (обратный осмос) с последующей традиционной дистилляцией (Воробьева, 1989).
1.4 Применение ботулинического токсина в медицине
О существовании ботулинического токсина было известно на протяжении сотен лет, однако его благотворное воздействие было оценено по достоинству лишь в последние десятилетия. В 1895 году бельгийский профессор Эмиль Пьер Ван Ерменгем (Emile Pierre van Ermengem) из городка Элизель, Бельгия, идентифицировал бактерию Bacillus botulinus. Эта бактерия, впоследствии переименованная в Clostridium botulinum, производит нейротоксин, который является основной частью комплекса токсина ботулизма типа А.
В 1946 году доктор Эдвард Шанц (Edward J. Schantz) и его коллеги получили очищенный токсин ботулизма типа А в кристаллической форме. Таким образом, у исследователей впервые появился необработанный материал, который был необходим им для более детального изучения. Первый серьезный результат исследований появился в 1950-х годах, когда доктор Вернон Брукс (Vernon Brooks) обнаружил, что при введении в гиперактивную мышцу токсин ботулизма типа А блокирует высвобождение ацетилхолина из окончаний двигательных нервов, вызывая тем самым временное расслабление инъецированной мышцы. Открытие доктора Брукса вызвало новый интерес к ботулиническому токсину как к потенциально значимому терапевтическому средству.
В 1960-1970-х годах офтальмолог Алан Скотт (Alan B. Scott) из Центра исследования глаза Смита Кеттлуэлла (Калифорния,США) провел на приматах ряд опытов по введению токсина ботулизма типа А для лечения косоглазия. Целью опытов было определить возможность применения препарата для лечения косоглазия типа «офтальмологической дистонии» у людей.
В конце 1970-х годов доктор Скотт организовал собственную компанию - Oculinum, Inc., где продолжил изучение токсина ботулизма типа А. В 1978 году доктор Скотт получил разрешение FDA (Управления по контролю за продуктами и лекарствами) на исследование использования ботулинического токсина типа А на людях-добровольцах.
В 1988 году компания Allergan приобрела права на распространение разработанного доктором Скоттом препарата Oculinum, основанного на токсине ботулизма типа А, и проведение клинических исследований эффективности препарата при других показаниях, включая цервикальную дистонию.
В 1989 году компания Oculinum, Inc. получила разрешение FDA на продажу препарата Oculinum в США, как препарата для лечения косоглазия и блефароспазма, включая идиопатический блефароспазм или нарушение VII нерва у пациентов в возрасте от 12 лет.
Вскоре после этого компания Allergan Inc. приобрела компанию доктора Скотта. На основе успешного применения токсина ботулизма типа А в лечении косоглазия и блефароспазма, связанных с дистонией, компания Allergan получила разрешение FDA на изменение названия препарата на BOTOX®. Эта замена названия отразила стратегию Allergan, касающуюся развития других областей применения препарата.
BOTOX® используется в России уже более 10 лет с момента его первой регистрации в 1994 году для лечения блефароспазма и гемифациального спазма. В течение последних 10 лет неизменно возрастало количество показаний для применения BOTOX®. В настоящее время они включают цервикальную дистонию, детский церебральный паралич, спастичность, возникшую в результате инсульта, и подмышечный гипергидроз.
Перед употреблением нейротоксин ботулизма проходит специальную очистку и связывается с альбуминами. Такая связь делает токсин более устойчивым, сохраняет его биологическую активность, обеспечивает локальное действие препарата. Нейротоксин блокирует передачу двигательного импульса с нерва на мышечное волокно. После введения препарата наступает выраженное расслабление мимических мышц. Атрофии мышц не наблюдается, так как их кровоснабжение остаётся прежним. В среднем максимум терапевтического эффекта проявляется на 14-15 день. Нейротоксин блокирует передачу импульса не только на мышцы, но и на потовые железы и, т.о., уменьшает потоотделение. Препараты успешно применяются для лечения повышенного потоотделения на ладонях, в подмышечных впадинах и на стопах.
Продолжительность действия составляет 6-9 месяцев, иногда — до 1 года. Подвижность мускулатуры частично восстанавливается через 3-4 месяца, полное восстановление наблюдается через 5-8 месяцев. После повторных инъекции продолжительность эффекта доходит до 6-12 месяцев. Для достижения стойкого и длительного эффекта рекомендуется введение препаратов 2-3 раза в течение года. При местном введении в терапевтических дозах ботулинический токсин типа А не вызывает системного (на весь организм) действия, продолжительность лечения им неограниченна.
Относительные противопоказания: миастения, нарушения свёртываемости крови, воспалительный и/или инфекционный процесс в областях предполагаемых инъекций, общие заболевания в стадии обострения, приём лекарственных средств (антибиотиков, антикоагулянтов, антиагрегантов, реланиума, баклофена), хронические обструктивные заболевания лёгких, беременность и период грудного вскармливания, возраст младше 12 лет, нежелательно проводить процедуру в первые дни менструального цикла.
Возможные осложнения, такие как обратимое опущение верхнего века(частота возникновения 0,14%), опущение бровей (менее 1%), двоение в глазах (2%), отёк век (0,14%), не связаны с самими препаратами, они могут возникнуть при неправильном выборе способа и места введения, неадекватной дозе или при несоблюдении стерильности. Важно помнить, что все они бесследно исчезают со временем. Побочные эффекты: болезненность в месте инъекции (частота возникновения 1,3%), головная боль (2%), кровоизлияния в месте введения (6%), онемение в месте инъекции (менее 1%), аллергия (менее 1%). Нечувствительность к нейротоксину встречается редко (менее 0,1%) (www. BOTOX.com).
Род Clostridium включает анаэробные, грамположительные спорообразующие палочки, широко распространенные во внешней среде. Они обнаруживаются в почве, отложениях морских и пресных вод, кишечном тракте людей и животных. Представители рода могут быть патогенны для человека и животных, вызывая раневую инфекцию или кишечные заболевания, однако находят и практическое применение в промышленности (в парфюмерной промышленности, для получения в промышленном масштабе ацетона и бутанола), в медицине (для лечения блефароспазма, гемифациального спазма, цервикальной дистонии, детского церебрального паралича, спастичности, возникшей в результате инсульта, и подмышечного гипергидроза). Описано много видов, их количество в настоящее время превышает 100, однако многие из них остаются слабо изучены (Пивоваров, 2000).
Глава 2. Объекты и методы исследований
2.1 Объекты исследования
Использовались различные объекты, такие как почва из ясеневого леса и поля, растительные волокна, а также пищевые продукты, а именно консервы: килька в томатном соусе и баклажанная икра.
2.2 Выявление мезофильных анаэробных микроорганизмов
(ГОСТ 10444.4)
Метод предназначен для определения стерильности и промышленной стерильности консервов, для выяснения причин возникновения дефектов консервов.
Проведение анализа. Для выявления анаэробных микроорганизмов посев производится в две пробирки со средой Китта-Тароцци с добавлением 0,15% агара. Непосредственно перед посевом агаризованную (полужидкую) среду Тароцци прогревают 25 мин в кипящей водяной бане и затем быстро охлаждают до температуры 30-40°С. Засеянные пробирки помещают в термостат. Термостатирование посевов консервов с рН выше 4,4 проводят при 37±0,5°С, контролируя ежедневно в течение 5 суток появления в них признаков роста микроорганизмов. Развитие мезофильных анаэробных микроорганизмов в посевах сопровождается помутнением среды, выделением газа, появлением посторонних запахов (гнилостный, сырный, маслянокислый), в некоторых случаях разложением печени, реже почернением среды.
Муть появляется почти по всей толще столбика, иногда отступая от его поверхности на 0,5 – 1,0 см. в дальнейшем клетки мезофильных анаэробных микроорганизмов оседают на дно и помутнение может исчезнуть.
При исследовании под микроскопом мазков из культуры 18-24 возраста можно обнаружить палочки, положительно окрашивающиеся по Грамму и образующие споры. Количество палочек со спорами невелико, а при выявлении Cl. perfringens споры обычно отсутствуют. Для подтверждения принадлежности выявленных спорообразующих микроорганизмов к мезофильным облигатным анаэробам из рода клостридиум проверяют отсутствие в них каталазы. Если в посевах обнаружены спорообразующие грамположительные микроорганизмы, но каталаза не выявлена, то анализ на выявление прекращают и считают, что в посевах присутствуют мезофильные облигатно-анаэробные микроорганизмы из рода клостридиум.
Если при микроскопировании посевов спорообразующие микроорганизмы не обнаружены, то отрицательная проба на каталазу не является достаточной для заключения о присутствии в посевах мезофильных облигатно-анаэробных микроорганизмов и анализ продолжают. Анализ на выявление мезофильных облигатно-анаэробных микроорганизмов продолжают в случае присутствия в посевах смешанной микрофлоры и положительной пробы на каталазу.
После появления признаков роста. из посевов 1 мл переносят в стерильную пробирку и заливают расплавленным агаром температурой не более 45 °С. Пробирку заливают до верха и закрывают пробкой так, чтобы не осталось пузырьков воздуха. Посевы термостатируют 24-48 часов при 37 ± 0,5°С. При обнаружении разрывов в агаре считают, что в посеве присутствуют мезофильные облигатно-анаэробные микроорганизмы (методическое указание, АГТУ,1998).
2.3. Выявление термофильных анаэробных микроорганизмов
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
