Технология

Технология производства низина. Антибиотические свойства низина


                                   Р Х Т У
                             им. Д.И.Менделеева.



                       Технология производства низина.
                      Антибиотические свойства низина.



                                                                  Выполнила:
                                                       студентка группы Э-45
                                                              Тимошкина Е.А.



                                10. 05. 1997
                                 НИЗИНЫ (NISINS).



       Низины  относятся  к  антибиотикам,  которые  образуются   собственно
бактериями.  Антибиотическое  вещество  -  низин  -  выделен   из   культуры
молочнокислого стрептококка Streptococcus lactis. Низин  подавляет  развитие
ряда грамположительных и некоторых кислотоустойчивых бактерий, не  оказывает
влияния на  грамотрицательные  бактерии,  дрожжи  и  плесневые  грибы.  Этот
антибиотик подавляет развитие многих  микроорганизмов:  пневмококки,  группу
стрептококков,  различные  виды  Bacillus   ,   Clostridium,   Mycobacterium
tuberculosis, Lactobacillus, Corynebacterium,  немногие  виды  Streptomyces,
Micrococcus  pyogenes.  Низин  не  оказывает  антимикробного   действия   на
Escherichia coli, Salmonella  typhi,  Shigella,  некоторые  виды  Neisseria.
Свойства низина, а также особенности его химического  строения  привлекли  к
этому  антибиотику  внимание  ученых.  Что  касается   применения,   следует
отметить, что низин не используется в медицинской  практике,  но  с  успехом
применяется в ветеринарии для лечения маститов у коров. Также имеет  большое
применение  в  пищевой  промышленности  в  качестве  консерванта   некоторых
скоропортящихся продуктов, а также  для  предупреждения  порчи  сыров.  Есть
сообщения об активности низина в отношении малярийного  плазмодия,  но  этот
вопрос пока остается не до конца изученным.
      Строение низина.
      Установлено, что низин имеет молекулярную массу, равную 3500, он может
полимеризоваться и образовывать димер (молекулярная масса 7000) и  тетрамер.
Полимеризацию низина связывают с наличием в его молекуле  дегидроаланина.  В
состав  молекулы  низина  входят  30   аминокислотных   остатков   следующих
аминокислот: лизин, гистидин, аспарагиновая кислота, серин, пролин,  глицин,
аланин, валин, метионин,  изолейцин,  лейцин,  остатки  редко  встречающихся
серосодержащих  аминокислот:  лантионин  и   (-метиллантионин,  ненасыщенные
аминокислоты - дегидроаланин и  (-метилдегидроаланин.

      В 1970 году установлена следующая структура молекулы низина:
H2N  - Иле - Мга - Ала - Иле - Дга - Лей - Ала - Амк - Про - Глу - Ала -
                                                                           S
                   S
     - Лиз - Амк - Гли - Ала - Лей - Мет - Гли - Ала - Асп - Мет - Лиз -
                             S
                      S
- Амк-Ала- Амк - Ала - Гис - Ала - Сер - Иле - Гис - Вал - Дга - Лиз - СООН
Дга - дегидроаланин; Амк  -  аминомасляная  кислота;  Мга  -   (-метилдегид-
роаланин.  Определено  положение  двух  сульфидных  мостиков,   образованных
остатками  (-метиллантионина. Этот фрагмент имеет бициклическую структуру:



Биологическая активность низина обусловлена наличием в  его  молекуле   (,(-
ненасыщенных аминокислот  (дегидроаланин,  (-метилдегидроаланин).  Димеры  и
тетрамеры низина,  подобно  мономеру,  обладают  биологической  активностью.
Низин влияет на споры чувствительных к нему бактерий, которые  более  богаты
катионами  по  сравнению  с  вегетативными   клетками,   и   выступает   как
катионитный детергент. Низин, адсорбируясь на  поверхности  спор,  в  момент
прорастания спор нарушает прониаемость цитоплазматичесой  мембраны  и  таким
образом  подавляет  рост  развивающихся  клеток  бактерий.  Этот  антибиотик
способен  реагировать  с  сульфгидрильными  группами   биологически   важных
соединений, выводя их из реакций метаболизма.
                 Технологические стадии производства низина.
     1. Приготовление посевного материала.
Штаммы-продуценты
из пробирок
      (
в колбы со стерильной  питательной  средой  на  качалки,  оптимальные  tо  и
рН=6.5 - 6.8.
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (          (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
Инокуляторы для наращивания посевного  материала  (малый  посевной  аппарат,
затем большой посевной аппарат; постоянный долив питательной среды)
      (



С  понижением  рН  среды  увеличивается  выделение  низина   из   клеток   в
культуральную жидкость. При рН=4.3 более 90% низина выделяется  в  среду,  а
при рН=6.8 выделяется 40% антибиотика.
( Но интенсивная аэрация культуры молочнокислого стрептококка  не  оказывает
благоприятного влияния ни на рост бактерий, ни на образование низина.
Питательная  среда:  в  средах,  содержащих  недостаточное  для  нормального
развития количество азота (1-2 мг% NH2 при норме 29 мг%),  сильно  снижается
рост  стрептококка  и  образование  антибиотика.   Лучшими   азотсодержащими
компонентами в  средах  являются  дрожжевой  автолизат,  пептон,  казеиновый
гидролизат.   Высокий   выход   антибиотика   наблюдается    при    развитии
молочнокислого  стрептококка   на   средах,   содержащих   аммонийные   соли
органических кислот.
Источник углерода - глюкоза. Добавление к среде  с  глюкозой  двух-,  трех-,
четырех- и пятиуглеродных органических кислот способствует  повышению  роста
продуцента антибиотика и некоторому увеличению образования им низина.
При засеве свежей питательной среды культурой Streptococcus lactis вместе  с
посевным материалом вносится и низин, так как  количество  общего  низина  в
процессе развития бактерий снижается  и  к  концу  периода  лаг-фазы  клетки
стрептококка  практически   не  содержат  антибиотика.   А   синтез   низина
происходит   после  экспоненциального  роста  бактерий   в   период   ранней
стационарной фазы.
     2. Установка для биосинтеза антибиотика

      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (     (
      (
      (
      (     (
      (
      (
      (
      (
      (
      (     (
      (

Снижение  общего  количества  низина  в  лаг-период  развития  Streptococcus
lactis и синтез  антибиотика  в  более  поздний  период  роста  подтверждает
значение низина в  качестве  важной  части  бактериального  ростового  цикла
стрептококка  (низин,  по-видимому,  связан  с  контролирующим   механизмом,
который не оказывает влияния на скорость роста  продуцента  антибиотика,  но
задерживает начало роста  новых  клеток).  Снижение  синтеза  антибиотика  к
концу  периода  лаг-фазы  обусловлено  изменением  третичной  структуры  или
степени полимеризации антибиотика. Этого процесса инактивации  низина  можно
избежать путем добавления в среду казеина,  в  результате  чего  наблюдается
стабилизация антибиотической активности  и  большое  образование  низина.  У
низина в отличие от других полипептидных антибиотиков путь синтеза сходен  с
путем образования  белков,  т.е.  связан  с  рибосомным  механизмом.  Синтез
низина  идет  через   образование   низиноподобных   белков-предшественников
биосинтеза антибиотика, причем превращение пренизина в низин происходит  под
действием  фермента  на  внешней  поверхности  клетки   стрептококка   (есть
предположение и  о  том,  что  ответственность  за  биосинтез  низина  несут
определенные  плазмиды,  в   которых   локализованы   соответствующие   гены
образование молекулы антибиотика). Сам  механизм  биосинтеза  низина  и  его
молекулярная  масса  позволяют  рассматривать   этот   антибиотик   не   как
полипептид, а как низкомолекулярный основной белок.

      3. Стадия предварительной  обработки  культуральной  жидкости,  клеток
микроорганизма и фильтрации (отделения культуральной  жидкости  от  биомассы
продуцента).
      (     (
      (
      (
      (     (
      (
      (
      (
      (
      (
      (     (    (     (
      (

В  результате  рассмотренных  аспектов  биосинтеза  видно,  что   образуемый
антибиотик почти полностью выделяется из  клеток  в  культуральную  жидкость
(б(льшая часть его). Тогда антибиотик  выделяют  из  культуральной  жидкости
методами  экстракции  растворителями,  не  смешивающимися  с  жидкой  фазой,
осаждают  в  виде  нерастворимого  соединения  или  сорбируют  ионообменными
смолами. При содержании антибиотика (как в  нашем  случае)  в  культуральной
жидкости и в клетках продуцента, первичной операцией его выделения  является
перевод  антибиотика  в  фазу,  из  которой   наиболее   целесообразно   его
изолировать.  При этом антибиотик, содержащийся в культуральной жидкости,  и
клетки  с  антибиотическим  веществом,  переводят  в  осадок,  из   которого
антибиотик  экстрагируют.  Отделение  нативного  раствора  от   биомассы   и
взвешенных частиц проводят методами  фильтрации  (нутч-фильтр,  друк-фильтр,
сепараторы) или центрифугирования.
      Стадия выделения и очистки антибиотика
      (

      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (
      (

Во избежание инактивации антибиотика под влиянием внешних факторов  при  его
выделении и очистке необходимо соблюдать максимальную осторожность.
Основные методы очистки:
Метод экстракции (Многократный перевод антибиотика из одного растворителя  в
другой с предварительным осаждением (кристаллизацией)).
Ионообменная  сорбция  (Пропускание  водного  раствора   антибиотика   через
колонки с соответствующими ионообменными смолами, сорбция на них, а  раствор
с примесями,  имеющий  противоположный  антибиотику  заряд,  проходит  через
колонку. Адсорбированный на смоле антибиотик элюируют,  получают  очищенный,
концентрированый  препарат.  А  раствор   можно   вновь   пропустить   через
ионообменную смолу, но  с противоположным зарядом,  тогда  на  смоле  осядут
примеси, а более очищенный раствор пройдет через колонку.
Осаждение  (Связывание  антибиотика   с   веществами   с   целью   получения
соединения,  выпадающего  в  осадок,  который   с   помощью   фильтров   или
центрифугирования отделяют от  нативного  раствора,  промывают,  высушивают.
Образовавшееся соединение  растворяют и антибиотик  экстрагируют  или  вновь
осаждают. )
Одна из стадий очистки  -  концентрирование  полученных  растворов  (отгонка
большей части растворителя в вакууме).

Стадия сушки, получение готовой продукции, изготовление  лекарственных  форм
(биологический и фармакологический контроль), расфасовка.


Виды сушки: лиофильная сушка (при температуре -8, -12 (С)
распылительная сушилка (раствор  антибиотика  пневматически  распыляется  до
мельчайших капель в камере с потоком нагретого воздуха)
сушка в вакуум-сушильных шкафах (для высушивания зернистых  и  пастообразных
антибиотических препаратов).


Расфасованный и упакованный антибиотик с указанием показателя  биологической
активности, даты выпуска и срока годности поступает в продажу.



смотреть на рефераты похожие на "Технология производства низина. Антибиотические свойства низина"