Tehnologia de fabricație a penicilinelor

3.1. Caracterizare generala

Factorul principal care intervine in obtinerea biotehnologica a unui antibiotic il reprezinta calitatea s,usei. Tulpina producatoare, precum si compozitia mediului de cultura pe care aceasta se dezvolta sunt hotaratoare pentru obtinerea unui anumit tip de antibiotic si reprezinta secretele industriale ale fiecarui fabricant. in general microorganismele producatoare de antibiotice se pastreaza sub forma de culturi pure, in mediu de gelatina sau agar-agar, la temperaturi scazute,( -196- C, azot lichid) in conditii deosebite de sterilitate si securitate.

in organismele vii substante le chimice sunt sintetizate si degradate prin intermediul unor reactii catalizate de enzime, intr-un proces global numit metabolism. Toate organismele vii dispun de cai metabolice similare prin care utilizeaza anumiti compusi chimici esentiali pentru supravietuirea si dezvoltarea lor. Acesti compusi chimici (aminoacizi, hidrati de carbon, acizi grasi, acizi nucleici si substante polimere derivate) se numesc metaboliti primari, iar caile metabolice prin care sunt transformati, metabolism primar.

La multe organisme apare si un metabolism secundar prin care se obtin produsi, denumiti metaboliti secundari, fara o utilitate evidenta pentru viabilitatea organismului. Procesele prin care metabolitii primari sunt transformati in metaboliti secundari sunt denumite cai de biosinteza.

Ansamblul factorilor de nutritie si de mediu care influenteaza producerea antibioticelor, ca metaboliti secundari, permite evidentierea unor trasaturi majore si bineinteles si a numeroase exceptii. intr-adevar, numarul suselor producatoare de antibiotice este foarte diversificat, iar caile de biosinteza sunt multiple pentru a disti~ge niste reguli unice. Ca o trasatura com~na este faptul ca intervalele optime de obtinere a metabolitilor secundari sunt, in general, mult mai stricte fata de cele de crestere a biomasei, iar acestea variaza functie de susa utilizata si metabolitul secundar sintetizat.

Procesul biologic de dezvoltare a microorganismului producator de antibiotic impune o anumita ordine a etapelor de fabricatie industriala. Astfel, initial, microorganismul se dezvolta la nivel de eprubeta din cultura pura, iar dupa atingerea unui anumit stadiu de dezvoltare morfologica se trece la un nivel de ordinul litrilor (preinocul), de ordinul sutelor de litri (inocul), 1-2000 litri (intermediar), pentru ca, in final, fermentatia sa se desfasoare in vase de regim care ating volume de 50 - 100 m3- Toate fazele premergatoare etapei finale au ca scop obtinerea de biomasa capabila de a produce antibiotic.

Dificultatile intalnite la separarea produsului pur din mediul de cultura se datoreaza usurintei cu care antibioticul se degradeaza, transformandu-se, de cele mai multe ori, in compus inactiv.

in obtinerea biotchnologica a penicilinelor se disting urmatoarele faze:

I Prepararea si sterilizarea mediului nutritiv; II Fermentatia;

111 Separarea produselor de fermentatie cu obtinere de penicilina bruta;

IV Purilicarea. concentrarea si cristalizarea solufiei native in vederea ohtinerii penicilinei pure.

3.2. Dcscrierca ctapelor dc fabriCl1{ic

3.2.1. Prepararea si sterilizarea mediului nutritiv

in general. mediul de cultura difera de la etapa la etapa si de la un microorganism la altul, iar compozitia acestuia trebuie sa ofere conditii optime de dezvoltare microorganismului, deci de obtinere a biomasei si de producere a unei cantitati cat mai mari de antibiotic.

Pentru majoritatea microorganismelor producatoare de antibiotice o anumita sursa de carbon, care este asimilata rapid in timpul biosintezei, exercita o inlluenta negativa asupra biosintezei, iar ac.tiunea acesteia este denumita de specialisti "efect glucoza" in tabelul 1 sunt prezentate surse de carbon care stopeaza procesul de biosinteza sau nu exercita nici o influenta asupra producerii de antibiotic.

Tabelul 1. Surse de car on sI actIUnea or asupra pro ucem e antl lotlC.

Antibiotic Surse de carbon cu Surse de carbon cu

influenta negativa influenta pozitiva

Cefalosporina C Glucoza Zaharoza

Cefamicina Glicerina Amidon

Cloramfenicol Glucoza Glicerina

Kanamicina Glucoza Galactoza

Penicilina Glucoza Galactoza

Neomicina Glucoza Maltoza

Novobiocina Citrat Glucoza

in anumite cazuri acest efect este dependent de concentratie si se considera ca fiind optim intervalul de 28 100 mM glucoza. in cazul introducerii in mediul de cultura a unei cantitati care depaseste 100 mM glucoza se va produce inhibarea totala a sitezei penicilinei.

Datele tabelului 1 sugereaza faptul ca alegerea sursei de carbon este determinanta pentru majoritatea biosintezelor. Astfel, in vederea obtinerii penicilinei se recomanda ca materii prime lactoza, amidonul si melasa de sfecla pentru a fi eliminat complet efectul negativ al sursei de carbon.

Forma sub care azotul este introdus in mediile de cultura infiuenteaza mult randamentele de fabricatie ale unui antibiotic. Numeroase biosinteze sunt blocate in cazul prezentei in mediul de cultura