Карабинцева Фармацевтическая технология методички / Краткий курс биотехнологии
.pdf
|
|
|
_______________________________ |
|
|
Получение по общей схеме лактобактерина сухо- |
_______________________________ |
||
|
го (Lactobacterium siccuum). |
|
||
|
|
|||
1. |
Приготовление и стерилизация питательных |
_______________________________ |
||
|
||||
|
сред: |
_______________________________ |
||
Приготовление гидролизованного молока (к про- |
_______________________________ |
|||
|
кипяченному обезжиренному молоку с рН 7,7±0,1 |
|||
|
добавляют панкреатин и хлороформ, выдерживают |
_______________________________ |
||
|
при 40±2 °С 72 ч, затем фильтруют, разводят вдвое |
|||
|
водой для инъекций, разливают в бутыли и стери- |
_______________________________ |
||
|
лизуют). |
|||
|
Приготовление дрожжевого аутолизата (хлебопе- |
_______________________________ |
||
|
карные дрожжи разводят в бутылях водой для инъ- |
|||
|
екций и стерилизуют). |
_______________________________ |
||
|
Приготовление среды (к гидролизованному молоку |
|||
|
||||
|
добавляют дрожжевой аутолизат и навески сле- |
_______________________________ |
||
|
дующих веществ: марганца и магния сернокислого, |
|||
|
|
|||
|
аммония лимонно-кислого, глюкозы и др.). |
_______________________________ |
||
|
Приготовление гидролизата казеина (в реакторе |
|||
|
||||
|
готовят раствор казеина, устанавливают необходи- |
_______________________________ |
||
|
мое значение рН, добавляют хлороформ, выдержи- |
|
||
|
вают пять суток при 45 °С, затем фильтруют в бу- |
_______________________________ |
||
|
тыли и стерилизуют). |
_______________________________ |
||
|
Приготовление казеиново-дрожжевой среды. |
|||
|
Приготовление защитных сред высушивания (же- |
_______________________________ |
||
|
латин, сахароза, молоко, натрий лимоннокислый и |
|||
|
|
|||
|
вода). |
_______________________________ |
||
2. |
Получение маточной культуры |
|||
_______________________________ |
||||
|
(6 пассажей в пробирках, чашках Петри, флаконах |
|||
|
|
|||
|
и бутылях — в течение 9 суток). |
_______________________________ |
||
3. |
Выращивание производственной культуры |
|||
_______________________________ |
||||
|
(в реакторах с жидкой питательной средой в тече- |
|||
|
ние 8–12 ч при 37 °С; в 1 мл микробной суспензии |
_______________________________ |
||
|
производственного штамма должно быть не менее |
|||
|
6 млрд живых микробных клеток; к полученной |
_______________________________ |
||
|
микробной суспензии добавляют защитные среды |
|||
|
высушивания, т. е. сахарозно-желатозную или об- |
_______________________________ |
||
|
рат молока). |
|||
4. |
Розлив лактобактерина в ампулы |
_______________________________ |
||
|
(доза зависит от концентрации живых микробных |
_______________________________ |
||
|
клеток). |
5.Лиофильная (сублимационная) сушка: _______________________________
замораживание ампул с лактобактерином, распо-
ложенных наклонно под углом 75°, в течение 18–24 |
_______________________________ |
|
ч в холодильной камере до минус 40 °С; |
|
|
Лиофилизация (сублимирование) — сушка в усло- |
_______________________________ |
|
виях глубокого вакуума, длительность сублимации |
_______________________________ |
|
68–70 ч. |
||
6. Запайка ампул |
_______________________________ |
|
(в режиме газовой защиты — в атмосфере азота). |
||
|
||
|
_______________________________ |
121
Получение по общей схеме лактобактерина сухо-
го (Lactobacterium siccuum) (продолжение)
7.Контроль качества:
Описание: кристальная или пористая масса желто- вато-белого цвета, кисло-молочного запаха и вкуса. Определяют органолептически
Подлинность определяется наличием характерных морфологических, культуральных и биохимических свойств в производственных штаммах лактобацилл.
Показатель рН растворенного препарата должен составлять 5,5+0,5.
Остаточная влажность лактобактерина в ампулах или флаконах не должна превышать 3,5%, в таблетках — 5%.
Растворимость. Сухой препарат должен растворяться в воде, очищенной и добавленной из расчета 1 мл на 1 дозу, в течение 5 мин образовывать гомогенную взвесь, желтовато-бежевого цвета. Определяют визуально.
Бактериальная контаминация проверяется бакте-
риоскопически и бактериологически.
Бактериоскопически, т. е. путем просмотра мазков, приготовленных из взвеси растворенного препарата и окрашенных по Граму. В мазках должны быть клетки, характерные для лактобацилл (грамположительные).
Бактериологически т. е. путем посева на питательные среды и инкубации в течение двух суток не должно содержаться колоний. Если обнаружили рост хотя бы в одной пробирке или чашке, производят повторный посев удвоенного количества образцов.
Специфическая безвредность. Препарат должен быть безвредным для белых мышей при введении его внутрь в количестве одной дозы. Наблюдение за мышами осуществляется в течение 5 суток. В случае гибели за этот срок хотя бы одной мыши контроль повторяют на удвоенном количестве животных. Если мыши не погибнут, препарат считают выдержавшим испытание; в противном случае данную серию препарата бракуют.
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
122
Специфическая активность. По количеству жизне-
способных клеток лактобацилл в 1 дозе препарата и активностью кислотообразования.
Для определения количества живых лактобацилл в одной дозе препарата от каждой серии испытывают не менее трех образцов. Содержимое флакона после разведений высевают по 0,1 мл микробной суспензии на 4 чашки Петри. После 44 ч инкубации при t = 37 °С производят подсчет выросших колоний и вычисляют содержание живых бактерий в 1 дозе препарата.
Определение активности кислотообразования проводят титриметрическим методом при выращивании бифидобактерий в модифицированной печеночной среде. Каждую пробу титруют раствором натрия гидроксида 0,1 моль/л в присутствии индикатора фенолфталеина до появления слаборозового окрашивания. В одной дозе препарата (1 таблетка) при выпуске должно содержаться не менее 2·109 живых лактобацилл. Показатель активности кислотообразования лактобактерина, выраженный в градусах Тернера (ТО), должен быть не ме-
нее 200.
Определение компонентов стабилизирующей среды
высушивания и других веществ, входящих в состав препарата.
Производство лекарственной формы
Маркировка и упаковка. При производстве таблеток лактобактерина микробную суспензию сушат в кассетах. Сухую микробную массу (СММ) протирают через металлическое сито в бутыли с азотом. Таблеточную массу готовят в шаровой мельнице с добавлением к СММ вспомогательных веществ (лактозы, аэросила, кальция стеарата). В таблеточной массе определяют количество живых лактобактерий и рассчитывают массу таблетки. Таблетирование ведут методом прямого прессования в асептических условиях при строгом соблюдении влажности воздуха (не более 50% при 18 °С). С целью защиты бактерийных препаратов от агрессивной кислой среды желудка создаются таблетки с ацидорезистентным покрытием, микрокапсулированные и капсулированные формы.
Продолжительность процесса производства лактобактерина в ампулах и таблетках составляет 42 и 66 суток. Хранят препарат в сухом, темном месте при t= 5+3 °С. Срок годности равен 12 месяцам, если в одной дозе при выпуске содержится 4 млрд и более живых лактобацилл; 6 — при содержании от 2 до 3,9 млрд. К концу срока годности должно содержаться 1 млрд живых лактобацилл.
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
123
ПРОБИОТИКИ
Бифидосодержащие препараты.
Бифидумбактерин сухой, в таблетках, в порошке, бифидумбактерин форте, бифилиз сухой.
Действующим началом этих препаратов являются живые бифидобактерии, которые обладают антагонистической активностью против широкого спектра патогенных и условно патогенных бактерий, за счет продукции кислот, ферментов, витаминов. Эти препараты нормализуют деятельность желудочнокишечного тракта и улучшают обменные процессы, повышают неспецифическую резистентность организма.
Основное назначение бифидосодержащих препа-
ратов — обеспечение быстрого формирования нормофлоры в кишечнике у новорожденных, коррекция нормофлоры у ослабленных детей, лечение острых и хронических заболеваний желудочнокишечного тракта у детей и взрослых. Нормализация уровня бифидофлоры и ее преобладание в микробиоценозе, достигаемая при применении бифидосодержащих препаратов, препятствует формированию затяжных форм кишечных инфекций.
Лактосодержащие препараты
Лактобактерин сухой, в таблетках; ацилакт сухой, в таблетках, в свечах; аципол сухой, в таблетках, линекс.
Действующим началом этих препаратов являются живые лактобациллы, обладающие антагонистическим действием против широкого спектра патогенных и условно патогенных бактерий за счет продукции кислот, антибиотических веществ.
Лактобациллы выделяют различные ферменты и витамины, принимающие участие в пищеварительной деятельности желудочно-кишечного тракта, обменных процессах, а также способствуют восстановлению естественных факторов защиты организма.
Колисодержащие препараты
Колибактерин, бификол и биофлор. Препараты изготовлены на основе живых бактерий кишечной палочки (E. coli штамм M-17).
Препараты из апатогенных представителей рода
Bacillus:
споробактерин, бактиспорин, биоспорин, бактисубтил.
Лечебное действие обусловлено их выраженными антагонистическими свойствами против широкого спектра патогенных и условно патогенных бактерий, в том числе против кандида, стафилококков.
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
124
ПРЕПАРАТЫ ИЗ ДРУГИХ МИКРООРГАНИЗМОВ
ЭНТЕРОЛ. Высушенная микробная масса живых дрожжей Saccharomyces boulardii. Обладает выра-
женными биологическими свойствами за счет антибактериальной иферментативнойактивности.
ХИЛАК-ФОРТЕ. Стерильный концентрат продуктов метаболизма нормальных кишечных симбионтов, образующих молочную кислоту, лактозу, аминокислоты. Способствует восстановлению нормофлоры и поддержанию физиологической функции слизистой оболочки кишечника.
ПРЕБИОТИКИ
ПАНТОТЕНАТ КАЛЬЦИЯ. Участвует в процессах ацетилирования и окисления в клетках, углеводном и жировом обмене, синтезе ацетилхолина, стимулирует образование кортикостероидов в коре надпочечников. Утилизируется бифидобактериями и способствует увеличению их биомассы.
ПАМБА (парааминобензойная кислота). Способствует росту бифидобактерий, лактобактерий и кишечных палочек.
НОРМАЗЕ (синонимы: дюфалак, лактусан). Синтетический дисахарид. Способствует понижению рН содержимого толстого кишечника, снижению концентрации гнилостных бактерий, стимулирует перистальтику кишечника, усиливает рост бифидобактерий.
ЛИЗОЦИМ. Фермент белковой природы. Обладает муколитическими и бифидогенными свойствами, активен в отношении грамположительных кокковых микроорганизмов.
СИНБИОТИКИ
БИОВЕСТИН-ЛАКТО содержит 2 штамма бифидобактерий: фармакопейный В. bifidum 791, характерный для детей первого года жизни, находящихся на грудном вскармливании, и В. adolescentis МС42, обладающий высокой антагонистической активностью в отношении условно-патогенных и патогенных микроорганизмов и устойчивостью к терапевтическим дозам наиболее распространенных антибиотиков, фармакопейный штамм лактобактерий — L. plantarum 8 РАЗ и бифидогенные факторы.
МАЛЬТИДОФИЛЮС содержит высушенные L. acidophilus, L. bulgaricum, В. bifidum и мальтодек-
стрин.
БИФИДОБАК — комплекс из бифидо-, лактобактерийифруктоолигосахаридов из топинамбура.
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
125
Лечебные факторы пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков
Живые клетки микроорганизмов.
Продукты жизнедеятельности микроорганизмов (метаболиты).
Вещества, входящие в состав клеток микроорганизмов.
Бифидогенные факторы.
Механизмы действия лечебных факторов
Создание временного искусственного микробиоценоза, который благотворно влияет на представителей нормофлоры и одновременно угнетающе действует на условно-патогенные и патогенные микроорганизмы.
Улучшение имеющегося микробиоценоза путем воздействия на условия жизнедеятельности входящих в него микроорганизмов.
Стимуляция местного и общего иммунитета человека.
Детоксикация организма человека.
Литература:
Калмыкова А. И. Пробиотики: терапия и профилактика заболеваний. Укрепление здоровья/ НПФ «БИО-Веста»; СибНИПТИП СО РАСХН. — Ново-
сибирск, 2001. — 208 с.
Основы фармацевтической биотехнологии: учеб. пособие/ Т.П. Прищеп, В.С. Чучалин и др. — Рос- тов-на-Дону: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. — 256 с.
Парфенов А.И. Микробная флора кишечника и
дисбактериоз // Русский Медицинский Журнал, 1998. — Том 6 — № 18.
Рябчук Ф. Н., Александрова В. А. Нарушения мик-
робиоценоза у детей. Адекватная корригирующая терапия: учеб. пособие для врачей. — СПб., 2004.
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
Для заметок
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
126
Тема 1 3 .
Лекарственные препараты на основе первичных метаболитов
|
|
_______________________________ |
|
|
Цель: |
|
_______________________________ |
|
|
_______________________________ |
|
|
сформировать у студентов знания о получении пер- |
|
|
|
вичных метаболитов, оценки качества сырья, пита- |
|
_______________________________ |
|
тельных сред, полупродуктов и целевых продуктов. |
|
|
|
|
|
_______________________________ |
|
|
|
|
|
Рассматриваемые вопросы: |
|
|
|
_______________________________ |
||
Продуценты первичных метаболитов. |
Методы получения и условий хранения первичных
метаболитов. _______________________________
Метаболиты — это вещества, образующиеся в результате обмена веществ в организме. Первичные метаболиты: аминокислоты, витамины, органические кислоты.
Промышленные способы получения аминокислот:
—гидролиз природного белоксодержащего сырья;
—химический синтез;
—микробиологический синтез;
—химико-ферментный синтез.
Гидролиз природного белоксодержащего сырья:
Отходы пищевой и молочной промышленности нагревают с растворами кислот или щелочей при температуре 100–150 °С в течение 20–48 часов. Для ускорения реакции используют иммобилизированные протеолитические ферменты и ионообменные смолы.
Недостатки: при кислотном гидролизе полностью разрушается триптофан и 10–30 % цистеина, метионина, тирозина.
Микробиологический синтез:
Основан на свойстве микроорганизмов синтезировать аминокислоты в культуральную среду. Разработка технологической схемы получения отдельной аминокислоты базируется на знании путей и механизмов регуляции биосинтеза конкретной аминокислоты. Путем контролируемых изменений состава и условий среды добиваются необходимого дисбаланса метаболизма, обеспечивающего сверхсинтез целевого продукта.
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
127
Продуценты аминокислот (Егорова Т.А. и др., 2003)
Аминокислота |
Микроорганизмы |
Аргинин |
E.coli, Bacillus subtilis, Corynebacte- |
|
rium glutamicum, Brevibacterium fla- |
|
vum, Serratia marcescens |
Гистидин |
C. glutamicum, B. flavum, S. marces- |
|
cens, виды Steptomyces |
Изолейцин |
C. glutamicum, B. flavum, S. marces- |
|
cens, B. subtilis |
Лейцин |
Brevibacterium lactofermentum, C. |
|
glutamicum, S. marcescens |
Лизин |
C. glutamicum, B. flavum |
Фенилаланин |
C. glutamicum, B. flavum |
Пролин |
B. flavum |
Серин |
C. glutamicum |
Треонин |
C. glutamicum, B. flavum, S. marces- |
|
cens, E.coli, Arthrobacter parafinens |
Триптофан |
Micrococcus, Candida utilis, B. subtilis |
Тирозин |
C. glutamicum, B. flavum |
Валин |
C. glutamicum, B. flavum |
Химико-ферментный синтез:
При химическом синтезе формируются L- и D- стереоизомеры. Подавляющее большинство природных аминокислот относится к L-ряду.
N-ацилированные производные L- и D-аминокилот подвергаются гидролизу с помощью аминоацилазы иммобилизованной на ДЕАЕ-целлюлозе. Гидролизу подвергается лишь N-ацилированные L-изомеры, в результате которого происходит отщепление ацильного радикала. Растворимость L-аминокислот возрастает и их отделяют физико-химическими методами. Оставшиеся N- ацилированные производные D-аминокислот рацемизируются при нагревании.
Производство аминокислот микробиологическим синтезом:
Производство лизина:
—продуценты: мутантные клетки Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum двух типов: 1)
являются ауксотрофами по гомосерину и метионину; 2) дефектны по структурному гену, детерминирующему конформацию аспартаткиназы (фермент, чувствительный к ингибированию по принципу обратной связи при совместном и согласованном действии побочных продуктов L- треонина и L-лизина);
—основные компоненты питательной среды: свекловичная меласса, молочная сыворотка, гидролизаты крахмала, сульфит щелока. В качестве источника азота используют мочевину и соли аммония. Стимуляторами роста являются солодовые ростки, экстракты кукурузы, дрожжи, витамины группы В.
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
128
Стадии технологического процесса
1)выращивание продуцента в специальных посевных аппаратах в течении суток при рН 7,0–7,2, при температуре 28–30 °С;
2)накопление лизина в культуральной жидкости производственного фермента.
Рис. Технологическая схема получения кормовых препаратов лизина (по В.С. Шевелухе и др., 1998)
1 — подача мелассы; 2 — водная суспензия кукурузного экстракта и питательных солей; 3 — нагревательная колонка; 4,5 — теплообменники; 6 — посевные аппараты; 7 — подача посевного материала; 8 — система фильтров для очистки и стерилизации воздуха; 9 — ферментер; 10 — фильтры для очистки отходящих газов; 11 — получение монохлоридгидрата лизина; 12 — подача соляной кислоты; 13,14 — выход и подогрев монохлоридгидрата лизина; 15
— выпаривательная установка; 16 — сборник жидкого концентрата лизина (ЖКЛ); 17 — смешивание ЖКЛ с наполнителем; 18 — распылитель; 19 — подача горячего воздуха; 20 — очиститель воздуха; 21 — отделение сухого препарата лизина от воздуха; 22 — приемник кормового концентрата лизина.
Производство триптофана
Существует два способа получения триптофана с помощью ауксотрофных мутантов, у которых блокированы реакции, ведущие к синтезу фенилаланина
итирозина.
1.Двухстадийный процесс: продуцент — Candida utilis.
Химический синтез антраниловой кислоты.
Ферментация биомассы дрожжей. Компоненты питательной среды — свекловичная меласса, мочевина
иминеральные компоненты. Через сутки в ферментер вводят 5%-ный спиртовой раствор антраниловой кислоты и 50%-ный раствор мочевины. Процесс ферментации заканчивается через 144 часа.
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
129
2.Одностадийный процесс: продуцент — Bacillus subtilis. Основные компоненты питательной среды — свекловичная меласса, молочная сыворотка, гидролизаты крахмала. Длительность процесса 48 часов.
Производство аминокислот химико-ферментативным синтезом:
При химико-ферментативном синтезе аминокислот используют энзимы, полученные из интактных, высушенных и лизированных клеток, клеточных экстрактов, иммобилизованных клеток и ферментов.
Получение лизина:
Выделяют две стадии:
1)ферментативной конверсией циклогексана получают D-, L-, α-, амино-, ε-капролактам.
2)D-, L-, α-, амино-, ε-капролактам под действием D-, L-, α-, амино-, ε-капролактамгидролазы (лактамазы) превращается в L-лизин. Процесс осуществляется при температуре 30–50 °С, рН 8,0–8,5, при хорошей аэрации.
Получение триптофана:
В ходе прямой конденсации индола, аммиака и пировиноградной кислоты, под действием триптофаниндоллиазы (триптофаназы) синтезируют триптофан.
Триптофаназа найдена у E.coli, Bacillus albei, Proteus rettgeri.
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
130