Після закінчення ферментації утворився продукт необхідно відокремити від середовища і очистити. Зазвичай вміст ферментера спочатку розділяють на рідкий компонент і твердий компонент,містить клітини. Це робиться, як правило, за допомогою фільтрації або центрифугування. Потрібний продукт може нахоліться або в рідкій фазі в розчиненому стані, або всередині клітин.
Є цілий ряд біохімічних методів розділення та очищення, таких як висушування, хроматографія, екстракція розчинником і дистиляція. Важливість процесів подальшої переробки наочно демонструє той факт, що на заводі компанії EliLilly, що виробляє інсулін, цим займається близько 90% з 200 осіб персоналу. Методи, які використовуються на стадіях подальшої переробки у виробництві пеніциліну і мікопротеіна, розглядаються в нашій статті.
Продукція медичного
призначення.
Одним з найбільш успішних і економічно вигідних напрямів мікробіологічної промисловості є виробництво медичних препаратів.Зазвичай вони ефективні у відносно малих кількостях і мають досить високу вартість. Отримання їх в ферментерах дозволяє знизити собівартість. У наступних розділах розглядаються найбільш ефективні методи отримання медикаментів.
Виробництво пеніциліну
Виробництво антибіотика пеніциліну - Хороший приклад використання періодичногокультивування з додаванням субстрату для отримання вторинної метаболіту.
З моменту відкриття в 1928 р. пеніцилін врятував, можливо, мільйони життів. Вперше він був використаний в широких масштабах під час другої світової війни, коли його застосовували головним чином для лікування солдатів, які страждають гонореєю - захворюванням, яке передається статевим шляхом. Коли антибіотик став доступний у великих кількостях, його стали використовуватидля лікування хвороб, більш небезпечних для життя, таких як пневмонія. До використання антибіотиків смертність від пневмонії досягала 30%. Дія пеніциліну пов'язано з придушенням синтезу клітинної стінки в деяких бактерій, особливо у грампозитивних бактерій (розд. 2.3.1 клітинна стінка). Гинуть тільки зростаючі клітини. Деякі бактерії містять плазміди, які роблять їх стійкими до пеніциліну (розд. 2.3.1 плазміди). До теперішнього часу відомо кілька сотень пені-циллином, молекули яких мають одну і ту ж базову структуру, але різні бічні ланцюга. Деякі з них є синтетичними, деякі - напівсинтетичними, деякі - природного походження. Вони мають різну специфічність; іншими словами, вони різняться за ефективністю впливу на різні бактерії. Це є хорошим стимулом для пошуку альтернативних форм антибіотика.
Спрямований скринінг відповідного штаму гриба PenicilUum, з якого виділили пеніцилін, був вперше зроблений на початку другої світової війни в США, незважаючи на те, що Флемінг відкрив пеніцилін в Англії (у PenicilUum notatum). Пошук було організовано ученим з Оксфордського університету сером Говардом Флорі (Н. Florey), якого підтримали американці, котрі мали великими ресурсами. Були досліджені культури та зразки грунтів з усього світу, проте виявилося, що найбільшою продуктивністю має штам PenicilUum chrysogenum, який виріс на цвілій дині, купленої на місцевому ринку. З тих пір завдяки селекції високопродуктивних мутантних штамів, а також розробці методів культивування, виділення та очищення, виробництво пеніциліну зросла приблизно в 2000 разів.
Вирішальне значення має склад середовища, Використовуваної в процесі ферментації. Кращим джерелом вуглецю є глюкоза. Глюкоза забезпечує зростання гриба, проте пригнічує продукцію ферментів, необхідних для синтезу пеніциліну. Тому зазвичай стимулюють швидке зростання гриба в перші 30-40 год, а потім додають глюкозу в низькій концентрації або контрольованими дозами, або постійно (тобто це періодичне культивування з додаванням субстрату). Джерелом азоту є дешевий білок, наприклад соєве або рибна мука. Крім того, в середу додають фосфат, карбонат кальцію і фенілоцтової кислоту, які підвищують вихід продукту, так як вони необхідні для утворення молекули пеніциліну. Оскільки пеніцилін є вторинним метаболітом, він утворюється вже після початкової, швидкої фази зростання. До первинних метаболітів, які формуються на першій фазі росту, відносяться, наприклад, такі продукти дихання, як двоокис вуглецю і етиловий спирт.
Посівний матеріал вирощують з суперечка гриба. Для інокуляції ферментера об'ємом 50 000 дм3 потрібно 3-5 тонн міцелію. Оскільки пеніцилін необхідний у величезних кількостях, для його виробництва побудований ферментер обсягом до 200 000 дм3. Щодня споживається близько 500 кг глюкози. Вихід пеніциліну сильно залежить від температури, яка може підніматися до 2 ° С на годину, тому потрібно уважно стежити за цим фактором. Необхідно також контролювати значення рН і підтримувати його між 65 і 70. Процес триває приблизно 15 діб.
Подальша переробка починається з видалення міцелію шляхом фільтрації. Пеніцилін залишається розчиненим у рідкій фазі середовища. Його екстрагують серією розчинників. При кожній екстракції видаляється частина домішок, так що пеніцилін стає все краще і краще, поки він не опиниться розчиненим у воді в чистому вигляді. Потім воду видаляють шляхом випарювання у вакуумі, а пеніцилін кристалізується у вигляді натрієвої або калієвої солі (сам по собі пеніцилін є слабкою кислотою).