Antibiotika: Kommerzielle Herstellung von Antibiotika

Antibiotika: Kommerzielle Herstellung von Antibiotika!

Antibiotika sind ein Produkt des Sekundärstoffwechsels, das die Wachstumsprozesse anderer Organismen selbst bei niedrigen Konzentrationen hemmt. Das Antibiotikum Penicillin wurde 1929 von Fleming entdeckt.

Obwohl mehr als 300 antibiotische Verbindungen isoliert wurden, werden derzeit nur 123 durch Fermentation hergestellt. Darüber hinaus werden mehr als 50 Antibiotika als halbsynthetische Verbindungen hergestellt, und drei Antibiotika, Chloramphenicol, Phosphonomycin und Pyrrolnitrin, werden vollständig synthetisch hergestellt.

Inokulum:

Eine ertragreiche Sorte ist eine Voraussetzung für die Antibiotika-Produktion. Daher ist die ständige Verbesserung der Belastung ein wesentlicher Bestandteil der Geschäftstätigkeit. Das Inokulum wird üblicherweise in Form einer Sporensuspension hergestellt, die in die Fermenter überführt wird. In der Regel wird die Anzahl der Stufen zwischen dem konservierten Material und der letzten Impfphase auf ein Minimum reduziert, um das Risiko zu minimieren, dass der Organismus sein hohes Ertragspotenzial verliert.

Fermenter:

Antibiotika werden im Allgemeinen in Edelstahl-Fermentern hergestellt, die im Batch- oder im Feed-Modus verwendet werden. Wasserkühlung wird häufig verwendet, um die Temperatur zwischen 24 und 26 ° C zu halten. Für die meisten Hersteller von Antibiotika. Im Allgemeinen wird der Fermenter oberhalb des Atmosphärendrucks gehalten, wodurch das Kontaminationsrisiko verringert und die O ₂ -Zufuhr verbessert wird.

Der Endstufenfermenter wird vorzugsweise für die Antibiotika-Produktion für den längsten Zeitraum verwendet. Die Anfangsstadien der Fermentation sind jedoch auf ein beträchtliches mikrobielles Wachstum ausgelegt. Diese werden in kleineren Fermentern durchgeführt. Je nach Verfahren und Stamm können eine oder mehrere Saatstufen verwendet werden, um die maximale Menge an Biomasse im korrekten physiologischen Zustand für eine hohe Antibiotika-Produktion zu erzeugen, wenn sie in den Fermenter der Endstufe eingebracht wird.

Produktionsmedium:

Bei der Antibiotika-Produktion werden verschiedene Medien verwendet, für jede Operationsstufe ein anderes (Tabelle 12.2). Ein typisches Medium hat etwa 10% (Gew./Vol.) Feststoffe. Im Allgemeinen sind die Erträge bei komplexen Medien viel höher. In einigen Fällen wird auch eine geeignete Vorstufe für das Antibiotikum bereitgestellt, wie im Fall der Penicillin G-Produktion, bei der Phenylessigsäure oder Phenoxyessigsäure als Vorstufe verwendet wird. Da Antibiotika sekundäre Metaboliten sind, ist das Produktionsmedium so ausgelegt, dass ein entscheidender Nährstoff in einem kritischen Stadium zur Initiierung des sekundären Metabolismus im Organismus einschränkt (z. B. Glukose für die Penicillin-Produktion und Phosphat für mehrere von Streptomyces produzierte Antibiotika).

Bei den meisten Produktionsverfahren wird der Produktionsfermenter in einem Fed-Batch-Modus betrieben, in dem ein Nährstoff, z. B. Glukose, kontinuierlich während der Fermentation zugegeben wird, um die Dauer der Antibiotika-Produktion zu erhöhen. Dies wird begleitet von dem Entnehmen kleiner Volumina der Brühe, um die Volumenzunahme der Brühe im Fermenter zu überprüfen. Antischaummittel werden in der geeigneten Fermentationsstufe zugegeben. Ausgewählte mikrobiologische, physikalische und chemische Merkmale werden während der Fermentation überwacht, um eine ordnungsgemäße Kontrolle zu erreichen.

Am Ende der letzten Inkubation in der Produktionsphase enthält die Nährlösung nur eine geringe Konzentration (3-35%, wenn die Gesamtmenge in der Nährlösung gelöst ist) des Antibiotikums. Die Antibiotika-Gewinnung erfolgt durch Abtrennung der Zellen aus der Brühe durch Filtration oder Zentrifugation, gefolgt von einer Reinigung.