Егоров - Основы учения об антибиотиках - 1986 (947288), страница 89
Текст из файла (страница 89)
63). Лэрирование культуры происходит в результате подачи стерильного подогретого до необходимой тем- Ю пературы воздуха через специальные приспособления — барботеры и пе- а ремешивания культуральной жидкости различного типа мешалками (пропеллериыми, турбинными и др.), а также использования отбойииков. Повышение аэрации культуры в в ферментере может быть достигнуто в результате применения мешалок новых конструкций. Такие мешалки во время работы засасывают ноздух, который затем струямн выталкива- ! ется вместе с культуральной жидкостью на поверхность среды. Прн этом происходит большее растворе- рнс.
63. Ферментор емкостью 50 мя ние воздуха благодаря его лучшему (по Былннкнпоя, ш70): диспергированию в среде. 1 — корпус епперете, У вЂ” теплообпен- пкк. 8 — тнльпе Лля термометре. 4— Поддержание температуры, опти- берботер. б — растяжки лле и яп цента антибиотика и проявления им соелиннтель ея муФта йелк 1п — пркповышенной физиолого-биохимической активности, обеспечивается рубашкой ферментера или системой змеевиков. Змеевики используются также для подачи пара в пропессе стерилизации или воды для охлаждения.
Наблюдение за основными процессами жизнедеятельности организма осуществляется контрольно-измерительной аппаратурой. Это позволяет поддерживать на заданном уровне температуру внутри ферментера, рН среды„количество пропускаемого воздуха, давление внутри ферментера и другие параметры. Применяются установки, позволяющие автоматически определять содержание азота в среде по ходу развития организма.
Ферменгеры снабжены приспособлениями для переноса инокулята, внесения дополнитель- ных питательных веществ, необходимых для лучшего развития культуры, пеногасителя н устройством для взятия проб. В современных ферментерах контрольно-измерительная аппаратура соединена с электронно-вычислительной машиной, что позволяет автоматически контролировать весь биосинтетическпй процесс по заданной программе. В зависимости от характера проводимых работ используются различного типа ферментеры: лабораторные, полупронзводствениые, производственные. Лабораторные ферментеры изготовляются нз стекла или нержавеющей стали и имеют, как правило, емкость не более 30 л. Обычно стерилизацию таких ферментеров производят в автоклавах.
Питательную среду, как правило, стерилизуют отдельно, а затем переносят в стерильный фермеитер. Полйироизводстаенные ферменгеры имеют емкость 100 л, выполнены из нержавеющей стали. Производственные ферменгерьс В промышленных условиях получения антибиотиков применяют ферментеры различной емкости — от 500 л до 50 и 100 м'. Стерилизация полупронзводственных и производственных ферментеров, а также всех обслуживающих их коммуникаций осуществляется перегретым паром. Воздух, необходимый для аэрации, стерилизуется путем фильтрации через специальные фильтры, заполненные стеклянной ватой или активированным древесным углем. Использование волокнистых фильтров (типа стеклянной ваты) — широко распространенный и экономически наиболее выгодный механический способ стерилизации воздуха, причем чем меньший диаметр имеют волокна материала, тем лучше их фильтрующая способность. Интересно, что нроникновенне в фильтр бактериальных клеток или спор, перемещающихся с воздушным потоком, зависит от скорости движения воздуха.
Проникновение увеличивается с увеличением скорости воздуха и достигает максимума в границах 10— 25 см(с (в зависимости от плотности упаковки фильтра); при дальнейшем увеличении скорости движения воздуха проникновение частиц уменьшается. СТЕРИЛИЗАЦИИ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД Для каждого продуцента антибиотика разрабатывается оптимальная питательная среда. Среда должна соответствовать определенным требованиям: а) обеспечивать максимальное образование антибиотика, б) состоять из относительно дешевых компонентов, в) иметь хорошую фильтрующую способность н г) обеспечивать применение наиболее экономичных приемов выделения и очистки антибиотиков.
Стерилизация питательных сред в промышленных условиях 414 осуществляется двумя основными методами: периодическим и непрерывным. Париодический метод стерилизации применяется при использовании небольших объемои среды и состоит в том, что среда нагревается до определенной температуры (120 — 130'С) непосредственно в ферментерах или в спепиальных котлах-стерилизаторах, выдерживается при этой температуре в течение 30 — 60 мии (в завясимости от объема среды и ее состава), после чего охлаждается до 27 — 30 С.
За время, затрачиваемое на нагрев среды до температуры, необходимой для стерилизации, и ее охлаждение, происходит разрушение значительного числа микроорганизмов. Хорошо известно, что для нагревания до температуры стерилизации больших объемов среды и затем ее охлаждения требуется больше времени, чем для маленьких объемов, а поэтому время, затрачиваемое на поддержание наиболее высокой стерилизуюшей температуры в больших объемах, может быть меньшим, чем для небольших объемов с тем же эффектом стерилизации (табл.
100). Таблица 700 длительность ввспоаипнн при ианвьюиея температуре стернлизаели раалнчньпг объемов среды (по 0е!пбоег1ег, 1957) 91 еО 17,5 !2,5 28,0 33,7 230 980 41,3 51 зз 11,3 8,8 415 Наилучший эффект стерилизации и сохранения термолабнльных веществ среды получается в том случае, если'стерилизация проводится при более высокой температуре и за более короткое время. 1)епрерыпный метод стерилизации целесообразиоприменятьпри использовании больших объемов среды. Приготовленная среда из специального сосуда с помощью насоса подается в стерилизаелюнную колонку, через которую пропускается острый пар (давление пара около 5 атм). Пар подается сверху по внутренней трубе, имеющей щелевидные прорези, благодаря чему пар поступает в среду и происходит быстрый ее нагрев.
Среда в колонку подается снизу и движется по спирали вокруг внутренней трубы. Среда, нагретая в колонке до необходимой для стерилизации температуры (около 130'), поступает в специальный аппарат (выдерживатель), где она выдерживается определенное время при температуре 125 — 130'С. Время выдержки зависит от состава среды и составляет 5 — !0 мин. Из выдерживателя стерильная среда поступает в змеевиковыи холодильник, охлаждается до 30 — 36'С (на выходе) и поступает в ферментер. Непрерывный метод стерилизации имеет ряд преимуществ: возможность автоматического регулирования процесса, быстрый н равномерный нагрев среды, обеспечение более полной стерильности среды н др.
Прн применении в качестве отдельных компонентов субстрата термолабильных веществ их, как правило, следует стерилизовать отдельно в условиях более мягкого режима. ПОДГОТОВКА ПОСЕВНОГО А4АТЕРИАЛА Подготовка посевного материала — одна из ответственнейших операций в цикле бнотехнологнческого метода получения антибиотиков. От количества и качества посевного материала зависит как развитые культуры в ферментере, так н биосинтез антибиотика.
Продуцент антибиотика обычно выращивается на богатых по составу натуральных средах, способных обеспечить наивысшую физиологическую активность микроорганизмов. Подготовка посевного материала — процесс многоступенчатый (рис. 64). Микроорганизм предварительно выращивают на агаризированной среде в пробирке (рис. 64, 2), затем из пробирки делают высев в колбы с жидкой питательной средой н проводят две генерации прн глубинном выращивании на качалках в течение 2 — 3 сут для каждой генерации За, Зб. Из второй генерации культуры в колбе делают посев в небольшой (10 л) ннокулятор 4, после чего хорошо развившуюся культуру переносят в более крупный инокулятор Б Рнс. 64.
Схема многоступенчатого приготовлении посевного материала. Я вЂ” вырапгиваиие во флаконах, Б — в колбах на качал- ках (по Него!д, !957): ! — эаковсерввровапнмй потопный матервал, у — стопоровая генерання ва косом агаре а пробирке, а — и своровав генерапна ва таерлой сРеде е омуле Ру. хв. лб — 1 в гц геперапвп нв милкой сране в колбе, б — фермеатер предварительного янокуляровавая. б — бмрмептер ннокулврованвя. б †основн ферментер 4!6 (100 †5 л), откуда и производят посев в основной ферментер 6. Для посева в основной ферментер используют от 5 до )О объемных процентов посевного материала (инокулята). Однако в случае получения пенициллина споровый материал гриба, приготовленный иа отрубях, рисовых зернах илв пшене, засевают сразу в инокулятор.
РАЗВИТИЕ НРОДУЦЕНТА АНТИБИОТИКА В ФЕРМЕНТЕРАХ Процесс развития микроорганизма в ферментерах проходит при строгом контроле всех его стадий, очень точно выполняется разработанный регламент условий развития организма — продуцента антибиотика. Большое внимание уделяется поддержанию заданной температуры культивирования, активной кислотности среды (рН), степени азрации и скорости работы мешалки. В процессе развития организма осуществляется биологический контроль, учитывается потребление организмом основных питательных компонентов субстрата (источников углерода, азота, фосфора), внимательно следят за образованием антибиотика. В последнее время все чаще биологический контроль проводится с помощью ЭВМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
