Технологія отримання препаратів тетрацикліну

Тетрациклін знайшов широке застосування як в медицині, так і у виробництві кормових препаратів. Серед них для сільського господарства промисловість випускає ряд препаратів на основі 7-хлортетрацикліну (I) і 8-окситетрацикліну (II):

Тетрациклінові антибіотики мають наступну структурну формулу:

Це амфотерні з'єднання, здатні утворювати солі з кислотами і основами, які погано розчиняються у водних розчинах в інтервалі рН від 4,5 до 7,5, але добре розчиняються при рН нижче 2,0 і вище 8,0. Нестійкі до дії окислювачів, у тому числі і кисню повітря [2].

В якості промислових продуцентів хлортетрацикліну використовують штами недосконалого гриба Actinomyces aurefasiens, а окситетрацикліну - Actinomyces rimosus.

Промисловість випускає кормові препарати хлортетрацикліну у вигляді біовіта-20, біовіта-40 і біовіта-80, що містять відповідно чистого антибіотика 20, 40 80 грама в 1 кг препарату і одночасно 3, 5, 8 мкг вітаміну В12 в 1 грамі препарату. Крім того, препарати містять мікроелементи, білок, жири і мінеральні солі. При введенні біовіта в раціони в кількості 15-20 грама антибіотика на 1 т корму приріст в масі тварин збільшується до 30%, а витрата кормів в середньому знижується на 5-10%. Препарати застосовуються як стимулятори зростання молодняка сільськогосподарських тварин і птахів, сприяючи їх кращому розвитку і збільшенню продуктивності, а також для профілактики шлунково-кишкових і легеневих захворювань. Вони володіють широким антибактеріальним спектром дії по відношенню до грампозитивних і грамнегативних мікроорганізмів, на вигляд є однорідним порошком від світло-коричневого до коричневого кольору.

Окситетрациклін для тваринництва випускається у формі терравіта Р (розчинний) і терравіта К (кормовий). Препарати терравіт-5, терравіт-10, терравіт-50 є однорідним порошком світло-коричневого кольору з гірким смаком і цвілевим запахом, що містить відповідно 5, 10, 50 грама чистого антибіотика в 1 кг препарату. Препарат терравіт Р-20 - дрібний порошок коричневого кольору, володіє активністю 20 од/мг; терравіт Р-40 - дрібний порошок ясно-жовтого кольору, містить антибіотик в кількості 40 од/мг; терравіт К-40 - середній великій порошок коричневого кольору, що містить антибіотика до 40 од/мг. Окрім антибіотика до складу препаратів входить вітамін В12, проте вміст його не нормується.

При введенні 15-20 грамів антибіотика на 1т корму приріст тварин збільшується на 10-15%, одночасно в такому ж ступені знижуються витрати корму.

Терравіт-5 -10, -50 і терравіт К-40 використовуються спільно з концентрованими кормами для тих же цілей, що і біовіт. Телятам і поросятам раннього віку терравіт-Р дається у вигляді водних розчинів або розчиненим в молоці.

Технології отримання кормових препаратів 7-хлортетрацикліну і 8-окситетрацикліну багато в чому дуже близькі. Тому будуть розглянуті їх загальні риси і деякі найбільш істотні відмінності.

Для біосинтезу окситетрацикліну посівний матеріал використовується у вигляді спор з терміном зберігання при температурі 4-6°с до 3 міс. У заводських умовах його розмножують при температурі 26-28°с в три генерації. Тривалість кожної з них складає 2-3 доби. Культуру продуцента спочатку двічі, розмножують в колбах на 750 мл з 200 мл живильного середовища на каталці (160-180 об/хв), потім в посівному апараті. Міцелійною масою, отриманою в колбах, засівають посівні апарати з розрахунку 700 мл на 1 м3 рідкої фази, що аерується (1 об'єм повітря на 1 об'єм середовища в 1 хв). Вирощування продуцента зазвичай здійснюють у середовищі, що має склад, приведений у табл.1.

Таблиця 1

Склад середовища для вирощування продуцента

Речовина	%
Кукурудзяна мука
Кукурудзяний екстракт	1.5
Аммонію сульфат	0,6
Натрію хлорид	0,4
Крейда	0,8
Вода	решта

На стадії основної ферментації використовують живильне середовище того ж складу, тільки для підвищення виходу вітаміну В₁₂ в неї додають хлорид кобальту з розрахунку 1 грам на 1 м³ середовища.

Отриманий посівний матеріал передають на стадію основної ферментації в кількості 10-15% від об'єму середовища основних ферментерів. Технологічні параметри проведення процесу виробничої ферментації залишаються практично тими ж, що і на стадії культивування в посівному апараті. На всіх етапах культивування підтримуються строго асептичні умови.

Протягом біосинтезу практично завжди спостерігається значне піноутворення, тому ступінь заповнення ферментерів рідко перевищує 50%, а в посівний і основний апарати передбачається періодична подача стерильного синтетичного піногасника.

Процес вирощування клітин продуцента можливо проводити в широкому інтервалі значень рН, проте накопичення антибіотика залежно від використовуваного штаму-продуцента здійснюється в строго контрольованих умовах: при певних значеннях рН середовища, температурі і аерації. Повний час біосинтезу окситетрацикліну при 26-28°С складає 100-120 год.

У перший період спостерігається інтенсивне зростання міцелію, швидко споживаються джерела вуглецю, азоту і фосфору, потрібна підвищена аерація. Утворення антибіотика на цій стадії практично не відбувається. У культуральній рідині в невеликих кількостях накопичуються піровиноградна і оцетова кислоти, які надалі клітина використовує в біосинтезі тетрацикліну. У другому періоді спостерігається різке зниження швидкості росту клітин і споживання живильних речовин, накопичення піровиноградної і оцетової кислот не відбувається, здійснюється активний біосинтез антибіотика.

Готову культуральну рідину, що містить до 4,5 % сухих речовин, направляють на вакуум-упарювання, яке здійснюють при 50-60°С до вмісту 12-15%. Сконцентрована культуральна рідина поступає на розпилювальну сушарку і висушується при температурах вхідного теплоносія, що виходить, відповідно 160-200 і 70-80°С. В деяких випадках сушку культуральної рідини здійснюють спільно з наповнювачем, як який беруть сушений буряковий жом з розрахунку 250 кг на 1 м3 культуральної рідини. Отримувану при цьому пастоподібну масу висушують на вальцово-стрічковій сушарці або на сушарці з псевдокиплячим шаром.

Препарати терравіт-5-10,-50 є висушеною культуральною рідиною, отриманою в результаті вирощування продуцента Act. rimosus і стандартизовану по антибіотику необхідною кількістю наповнювача.

Препаратом терравіт-Р є висушений в розпилювальній сушарці фільтрат культуральної рідини, а висушений після фільтрування культуральної рідини нерозчинний залишок є основою для виробництва препарату терравіт К.

До необхідної активності всі препарати терравіта стандартизують буряковим жомом або кукурудзяною мукою. Готові препарати розфасовують в паперові мішки по 20 кг, зберігають в темних приміщеннях при температурі не вище 20°с і відносній вологості не більше 75 %. Термін придатності препаратів 6 міс. з дня виготовлення.

При виробництві біовіту споровий матеріал вирощують на пшоні на посівних станціях і розсилають по заводах. Його активність при перевірці не має бути менше 3000 од/мл. В умовах підприємств його також розмножують спочатку в колбах (1-2 генерації) при температурі 26-28°С протягом 24-30год. на середовищі, що включає в свій склад (у %): зерно- картопляну барду - 10, кукурудзяний екстракт - 3, муку - 3. Доводять 30%-ним розчином їдкого натра рН середовища до значення 6,7-6,9.

Для засіву посівного апарату на 1 м³ середовища беруть близько 0,7 л отриманого посівного матеріалу. Культивування продуцента здійснюють на середовищі того ж самого складу при температурі 27-28°С протягом 30-40год, при постійному перемішуванні, аерації з добавкою стерильного піногасника.

Біосинтез хлортетрацикліну в основних ферментерах проводять у середовищі, що містить речовини, приведені в таблиці 2.

Таблиця 2.

Склад середовища для біосинтезу хлортетрацикліну

Речовина	%
Зерно-картопляна барда
Мука (крохмальність 51%)
Амонію нітрат	0,7
Натрію хлорид	0,3
Крейда	0,5
Кобальту хлорид	0,0001
Піногасник	до 0,2

Перед початком культивування значення рН встановлюють на рівні 6,6-6,7. Як попередника додають 0,0001 % роданистого бензилу.

Промислове культивування проводять при постійному перемішуванні і аерації протягом 60-70год. Температуру середовища в ході всього процесу зростання культури і біосинтезу антибіотика підтримують постійною на рівні 26-28°С. Про закінчення біосинтезу судять по незначному підвищенню рН середовища до 6,9-7,2.

Отриману культуральну рідину направляють на подальшу переробку по одному з двох способів.

Перший з них аналогічний використовуваному у виробництві терравіта:

- культуральну рідину, що містить близько 3 % сухих речовин, концентрують вакуум-упарюванням до вмісту СВ 10- 12%;

- у отриманий концентрат додають консервант - піросульфат натрію з розрахунку 2-3 кг на 1 м3 культуральної рідини і висушують в розпилювальній сушарці.

Якщо вміст антибіотика в 1 кг сухого препарату виявляється вищим, ніж це встановлено технічними умовами (зазвичай воно коливається в межах 90-150 грама/кг), то отримуваний продукт підлягає стандартизації шляхом змішення з відповідною кількістю наповнювача. При стандартизації біовіта по активності як наповнювачі використовують тонкоподрібнені висівки, муку знежирену, кукурудзяну або соєву, або буряковий жом.

Інший спосіб припускає проведення наступних технологічних операцій:

1. Культуральну рідину в окремому збірнику обробляють розчином гашеного вапна з метою переведення розчиненого у воді хлортетрацикліну в осад у вигляді кальцієвої солі. Отриманий осад направляють на фільтр-прес.

2.Осад з фільтр-преса вивантажують в бункер і за допомогою шнекорозгрузочного механізму він йде на грануляцію, а потім на сушку.

3. Висушені гранули по трубопроводу пневмотранспортом збирають в окремий збірник і далі поступають на стадії дроблення і подрібнення. Отриманий продукт стандартизують також шляхом змішення з необхідною кількістю наповнювача.

Препарати біовіта розфасовують по 10-20 кг в двошарові паперові - мішки, поміщені в мішки з бязі. Зберігають в сухих затемнених приміщеннях при температурі не вище 25°С. Термін зберігання біовіта-20 встановлений в 6 міс, біовіта-40 і -80 - 1 рік з дня виготовлення.

ВИСНОВОК

Сьогодні антибіотики входять до числа найбільш важливих продуктів мікробіологічної і фармацевтичної промисловості. За останні роки фармацевтична наука досягла значних успіхів: розроблені наукові основи і створені перспективніші технології при отриманні лікарських коштів, у виробництво впроваджено сучасне технологічне устаткування, використовуються нові групи лікарських і допоміжних речовин, створені високоефективні лікарські препарати. Подальший розвиток фармацевтичної галузі передбачає поглиблення і вдосконалення знань про основні апарати і технологічні лінії фармацевтичного виробництва, подальше впровадження прогресивних технологій, вирішення найбільш складних проблем гідродинамічних, теплових і інших процесів.

Раціональне виготовлення лікарських препаратів, створення їх нового вигляду, дослідження досконаліших методів виробництва вимагають глибоких знань окремих технологічних операцій .

Виробниче отримання антибіотиків, як правило, здійснюється шляхом біосинтезу і має багато загальних стадій, основними з яких є: підбір високопродуктивних штамів і живильних середовищ; процес біосинтезу; виділення антибіотика з культуральної рідини і його очищення.

Інтенсивність біосинтезу антибіотика залежить насамперед від властивостей штаму продуцента. Природні штами в більшості своїй малоактивні і не можуть використовуватися для промислових цілей. Тому після відбору найбільш активного природного штаму продуцента антибіотика для підвищення його продуктивності застосовують різні прийоми і методи, засновані на законах генетики.

Велике значення для біосинтезу антибіотика має підбір раціонального складу живильних середовищ, які визначаються відповідно до штаму продуцента. У кожного штаму потреба в джерелах живлення неоднакова, тому склад живильних середовищ не може бути постійним для всіх продуцентів.

В даний час для промислового отримання всіх антибіотиків застосовують виключно «глибинний» метод. Це означає, що міцелій росте у всій масі середовища, а не тільки на її поверхні, що досягається шляхом безперервного енергійного перемішування і аерації (продування повітрям) всієї маси середовища. Вживане для аерації повітря має бути стерильним і роздробленим на дуже дрібні бульбашки, щоб кисень міг добре розчинятися в середовищі і засвоюватися мікроорганізмами.

Отримання антибіотиків певної активності диктується вимогами галузей економіки - їх споживачів. Так, наприклад, тетрациклін застосовують в таблетованій формі або у вигляді мазі в медицині, та препарати на його основі у сільському господарстві. Залежно від призначення і способу застосування вибирають і відповідну схему очищення, а схема біосинтезу залишається постійною, не залежною від функціонального призначення медичного препарату. На стадії культивування тільки певні чинники впливають на вихід продукту і його активність.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Промышленная технология лекарств: [Учебник. В 2х т. Том 2 / В.И.Чуешов, М.Ю.Чернов, Л.М.Хохлова и др.]; Под ред. проф. В.И.Чуешова. - Х.: Основа; Издательства УкрФА, 1999. - 704 с.

2. Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. /Под ред. Н.С.Егорова. В.Д.Самуилова. Кн.6: Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов/ - М.: Высш.шк., 1987.-143с.: ил. УДК 574.6

3. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М.: Высшая школа, 1979 – 455с.

4. Навашин С.М. Биосинтез антибиотиков. М.: Медицина, 1975

5. Бекер М.Е. Введение в биотехнологию. М.: Пищ.пром., 1973 – 288с.

6. Калунянц К.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е. Оборудование микробиологических производств. М.: Агропромиздат, 1978 – 398с.

7. Колосков С.П. Оборудование предприятий ферментной промышленности. М.: Пищ.пром., 1969 – 384с.

8. Медицинская микробиология /Гл. ред. В.И. Покровский, О.К. Поздеев. М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1999 – 1200с.– 799с.

9. Мосичев М.С., Складнев А.А., Котов В.Б. Общая технология микробиологических производств. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982 – 264с.