quy trình sản xuất penicillin từ vsv

PENICILLIN NỘI DUNG    I .Khái niệm chung về kháng sinh(antibiotic) II .Penicillin 1. LỊCH SỬ XUẤT HIỆN VÀ SẢN XUẤT PENICILLIN 2. CÔNG THỨC CẤU TẠO PENICILLIN 3. CƠ SỞ CÔNG NGHỆ SINH TỔNG HỢP PENICILLIN TỪ NẤM MỐC III. QUY TRÌNH SẢN XUẤT PENICILLIN TỪ VSV I.Khái niệm chung về kháng sinh(antibiotic) 1. Lịch sử phát hiện ra kháng sinh:  Thuật ngữ" chất kháng sinh" lần đầu tiên được Pasteur và Joubert (1877) sử dụng để mô tả hiện tượng kìm hãm khả năng gây bệnh của vi khuẩn Bacillus anthracis trên động vật nhiễm bệnh  Babes (1885) đã nêu ra định nghĩa hoạt tính kháng khuẩn của một chủng là đặc tính tổng hợp được các hợp chất hoá học có hoạt tính kìm hãm các chủng đối kháng.  Nicolle (1907) là người đầu tiên phát hiện ra hoạt tính kháng khuẩn của Bacillus subtilis có liên quan đến quá trình hình thành bào tử của loại trực khuẩn này.  Gratia và đồng nghiệp (1925) đã tách được từ nấm mốc một chế phẩm có thể sử dụng để điều trị hiệu quả các bệnh truyền nhiễm trên da do cầu khuẩn I.Khái niệm chung về kháng sinh(antibiotic) 1. Lịch sử phát hiện ra kháng sinh  năm 1929 thuật ngữ "Chất kháng sinh" mới được Alexander Fleming mô tả một cách đầy đủ và chính thức trong báo cáo chi tiết về penicillin. Alexander Fleming(1881-1955) I.Khái niệm chung về kháng sinh(antibiotic) 2. Khái niệm về kháng sinh  Chất kháng sinh là chất hóa học do sinh vật tạo ra có khả năng ức chế sự phát triển hay giết chết vi sinh vật ở nồng độ thấp.  Các vsv sản sinh kháng sinh: xạ khuẩn, nấm mốc, vi khuẩn.  Kháng sinh hay còn gọi là trụ sinh là những chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn hay kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn một cách đặc hiệu. Nó có tác dụng lên vi khuẩn ở cấp độ phân tử, thường là một vị trí quan trong của vi khuẩn hay một phản ứng trong quá trình phát triển của vi khuẩn I.Khái niệm chung về kháng sinh(antibiotic) 3. Cơ chế tác dụng: 1. 2. 3. 4. Tác động lên thành tế bào vi khuẩn Tác động lên màng tế bào Tác động lên sự tổng hợp protein Tác động lên sự tổng hợp acid nhân I.Khái niệm chung về kháng sinh(antibiotic) 3. Cơ chế tác dụng: I.Khái niệm chung về kháng sinh(antibiotic) 4. Phân loại kháng sinh  Kháng sinh tự nhiên : các chất sinh ra từ sinh vật : Penicillin  Kháng sinh bán tổng hợp: xuất phát từ các sản phẩm tự nhiên được biến đổi hóa học. VD: ampicillin,methicillin….  Kháng sinh tổng hợp: được tổng hợp bằng con đường hóa học: các loại thuốc sulfa như sulfamethoxazole…. II .Penicillin Penicillin CƠ SỞ CÔNG NGHỆ SINH TỔNG HỢP LỊCH SỬ XUẤT HIỆN CÔNG THỨC PENICILLIN VÀ SẢN XUẤT CẤU TẠO PENICILLIN TỪ NẤM MỐC PENICILLIN 1. LỊCH SỬ XUẤT HIỆN VÀ SẢN XUẤT PENICILLIN  Penicillin được phát hiện tình cờ vào năm 1928 do Alexander Fleming, khi nhận thấy một hộp petri nuôi Staphylococcus bị nhiễm nấm mốc Penicillium notatum có xuất hiện hiện tượng vòng vi khuẩn bị tan xung quanh khuẩn lạc nấm  Mỹ đã triển khai lên men thành công penicillin theo phương pháp lên men bề mặt (1931)  Năm 1938 ở Oxford,Ernst Boris Chain và Howara Walter Florey cho tiếp tục triển khai nghiên cứu này. 1. LỊCH SỬ XUẤT HIỆN VÀ SẢN XUẤT PENICILLIN  Ngày 25/05/1940 penicillin đã được thử nghiệm rất thành công trên chuột  Năm 1942, đã tuyển chọn được chủng công nghiệp Penicillium chrysogenum NRRL 1951 và sau đó đã được biến chủng P. chrysogenum Wis Q – 176 (chủng này được xem là chủng gốc của hầu hết các chủng công nghiệp đang sử dụng hiện nay trên toàn thế giới )  Năm 1944 đã thành công trong việc điều chỉnh đường hướng quá trình lên men để lên men sản xuất penicillin G (bằng sử dụng tiền chất Phenylacetic) Các tác giả giải thưởng Nobel y học năm 1945 về công trình penicillin 1. LỊCH SỬ XUẤT HIỆN VÀ SẢN XUẤT PENICILLIN  1959, Batchelor và đồng nghiệp đã tách ra được axit 6aminopenicillanic. Đây là nguyên liệu để sản xuất ra hàng loạt chế phẩm penicillin bán tổng hợp khác nhau  năm 1946, giáo sư Đặng Văn Ngữ đã thành công trong việc sản xuất nước lọc penicillin trong môi trường nước ngô góp phần đáng kể vào việc cứu chữa thương bệnh binh Giáo sư Đặng Văn Ngữ 2. Công thức Penicillin Cấu tạo của Penicillin 3. Công nghệ sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc 3.1.Tuyển chọn chủng công nghiệp P. chrysogenum • Vào những năm đầu, việc nghiên cứu sản xuất penicillin thường sử dụng các chủng có hoạt lực cao thuộc loài P. notatum và P. baculatum • Trường đại học Wisconsin (Mỹ) phân lập được chủng P.chrysogenum có hoạt tính cao hơn thì chủng này dần dần đã thay thế và từ khoảng sau những năm 50 của thế kỷ XX đến nay tất cả các công ty sản xuất penicillin trên thế giới đều sử dụng các biến chủng P.chrysogenum công nghiệp. 3. Công nghệ sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc 3.1.Tuyển chọn chủng công nghiệp P. chrysogenum •Việc tuyển chọn chủng công nghiệp để lên men sản xuất penicillin bằng các kĩ thuật kỹ thuật gây đột biến thường như: xử lý tia Rơn - ghen, xử lý tia cực tím và tạo đột biến bằng hoá chất, thí dụ như Metylbis - amin(metyl -2-β-clo- etylamin), N-mustar (tris - β-clo- etylamin), Sarcrolyzin, HNO2, Dimetylsulfat, 1,2,3,4 -diepoxybutan. 3. Công nghệ sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc 3.2. Công chế sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc Sơ đồ cơ chế sinh tổng hợp penicillin G từ axit L-α-aminoadipic, L-cystein và L-valin III. QUY TRÌNH SẢN XUẤT PENICILLIN TỪ VSV Giống VSV Nhân giống cho sản xuất Lên men Thu nhận chế phẩm thô Tinh chế sản phẩm 1. Chuẩn bị lên men - Giống : Giống công nghiệp P.chrysogenum được bảo quản lâu dài ở dạng đông khô, bảo quản siêu lạnh ở 700C hoặc bảo quản trong nitơ lỏng. - Môi trường nhân giống và môi trường lên men:  Lactoza: 20-50 kg/m3  Glucoza: 0-10 kg/m3  Dịch chiết ngô cô đặc 15-50 kg/m3  Các khoáng chất : NaNO3 0-5 kg/m3; Na2SO4 0-1 kg/m3; CaCO3 0-10 kg/m3; KH2PO4 0-4 kg/m3; MgSO4.7H20 00,25 kg/m3; MgSO4 0-0,02 kg/m3; ZnSO4 0-0,04 kg/m3  Tiền chất tạo nhánh: phenylacetic hoặc phenooxyacetic  Chất chống tạo bọt: Các loại dầu béo( mỡ lợn, dầu vừng ) 1. Chuẩn bị lên men  - Chuẩn bị môi trường nhân giống Chuẩn bị môi trường nhân giống: Để làm môi trường nhân giống người ta cũng chuẩn bị như môi trường lên men nhưng chúng không Thiết bị lên men: Phải vô khuẩn khirấtđưa vào một sử dụng. Thường chứa lactose (nếu cóđược chỉ chứa mộttrước lượng nhỏ), số khoáng chất tiềnbằng khoáng chất. Mặt2,5 khác phần nhân thanhvà trùng hơi quá nhiệt – 3,0thành at trong thờimôi giantrường 3 giờ. Đông giống cần được tính toán cung ống cấpdẫn, đủ nguồn thức ăn C, thời khử khuẩn nghiêm ngặt để tất đảm cả cácbảo hệ thống khớp nối, van, N, các chất khoáng và các thành phần khác, đảm bảo cho sự hình phin lọc tất cả các thuận thiết bịlợi phụ trợpellet. khác….Trong quá trình lên men thành vàvàphát triển của luuôn áp trường suất dư đến trongđộ thiết nhằmđịnh, hạn chế rũi ro Saucố khigắng làmduy ẩmtrì môi ẩmbịnhất người ta do sẽ phân nhiễmvào tạp.chúng vào các dụng cụ thủy tinh (chai thủy tinh hay các bình phối tam giác) khốiđược lượng 1/5 1/6 dung tíchnhiệt, của dụng đậy Không khí với thường khửbằng khuẩn sơhay bộ bằng nén đoạn sau đócụ, qua nút bông và khuẩn đem thanh trùng ở 121oC màng lọc vô hay màng siêu lọc . (0,5 at) trong 30 phút - Thiết bị lên men - Không khí đã được khử khuẩn 2. Quá trình nhân giống Ống giống Chuyển vào tủ cấy 30-370C Thêm 10ml nước thanh trùng Lắc đều Chuyển vào bình tam giác chứa môi trường nuôi cấy 3. Quá trình lên men Đối với phương pháp lên men trên nguyên liệu rắn (cám mì, cám ngô có bổ sung đường lactose) : khi môi trường đã được khử trùng và làm nguội đến 30oC, tiến hành trộn giống vào với tỷ lệ từ 5 – 10%. Các khay được xếp chồng lên nhau trên những giá đỡ có một khoảng cách nhất định để thoáng khí và thoáng nhiệt. Quá trình lên men kéo dài 6 – 7 ngày ở nhiệt độ 24 – 28oC. Ưu điểm của phương pháp này là đường lactose được nấm mốc đồng hóa chậm nên không xảy ra hiện tượng dư thừa đường trong tế bào, còn dịch nước chiết ngô cung cấp cho nấm mốc nguồn thức ăn nitơ, các chất khoáng và các chất sinh trưởng, trong đó phenylalanin khi bị thủy phân sẽ tạo thành phenylacetic cung cấp tiền chất tạo mạch nhánh cho phân tử penicillin.  Khi lên men trong môi trường lỏng, (áp dụng công nghệ bổ sung liên tục phenylacetic vào môi trường lên men): _Hàm lượng bổ sung phụ thuộc pH môi trường thường là 0,20,8 kg phenylacetic/m3 dịch lên men. _Dung dịch lên men sau khi được khử trùng sẽ được phân phối vào các khay có kích thước giống các khay nuôi cấy bề mặt với môi trường bán rắn (Ở đáy các khay này không được đục lỗ vì phải chứa môi trường lỏng). _Chiều cao của dung dịch môi trường trong các khay là 3 – 4 cm. người ta cũng tiến hành lên men trong khoảng thời gian 6 – 7 ngày ở nhiệt độ lên men là 24 – 28oC. _Tiến hành lên men trong điều kiện môi trường lỏng này, lượng penicillin G được tổng hợp tăng rõ rệt còn hàm lượng các penicillin khác cũng giảm đi. _Để hạn chế quá trình oxy hóa tiền chất, thường phải bổ sung vào môi trường một lượng nhỏ axit axetic. 4. Tác động của các thông số công nghệ đến quá trình sinh tổng hợp penicillin  Đặc điểm hình thái và cấu trúc hệ sợi nấm.  Thành phần môi trường lên men:  Khi lên men, thay thế phần lớn đường lactose bằng đường glucose.  Ngoài nguồn nitơ trong nước chiết ngô, thường sử dụng phối hợp (NH4)2SO4 để vừa cung cấp thức ăn N và S.  Nồng độ tiền chất tạo nhánh.  Sự tích tụ penicillin thường xảy ra mạnh mẽ khi hệ sợi phát triển đạt trạng thái cân bằng.  Hệ số sử dụng nguyên liệu trong quá trình lên men: Hệ số sử dụng thức ăn nitơ và lưu huỳnh để tổng hợp penicillin tương ứng là 20% và 80% 5. Xử lý dịch lên men và tinh chế thu penicillin tự nhiên Có ba phương pháp thu nhận và tinh chế penicillin từ môi trường nuôi cấy :  Trích ly bằng dung môi hữu cơ  Hấp phụ  Trao đổi ion Sơ đồ tóm tắt công đoạn xử lý dịch lên men thu penicillin  Một số giải pháp công nghệ khác như phương pháp phân tán tĩnh điện.  Nguyên tắc : sử dụng một hiệu điện thế cao để tạo những vi giọt của dung dịch chứa penicillin.  Một số lượng rất lớn các vi giọt sẽ chuyển động rất nhanh. Kết quả là tạo ra được vận tốc chuyển động vật chất và tốc độ trích ly sẽ tăng nhanh.  ưu điểm :  không làm thay đổi hoạt chất sinh học của vật chất cấn thu nhận.  Giảm chi phí cho quá trình trích ly. VII. Các sản phẩm TT Sản phẩm Chỉ định 1 Sentram Dự phòng nhiễm khuẩn do phẫu thuật, nhiễm khuẩn ổ bụng, đường hô hấp, đường tiểu, da và mô mềm, xương khớp, lậu 2 Amoxycillin Nhiễm trùng đường niệu, sinh dục kể cả bệnh lậu, nhiễm trùng phụ khoa, nhiễm trùng đường hô hấp, nhiễm trùng đường tiêu hoá 3 Mekopen-1000000 IU Trị liệu các bệnh do liên cầu khuẩn A, viêm họng, chốc nở, viêm tai giữa…. Điều trị thấp khớp cấp, viêm nang màng trong tim, viêm nang màng não tuỷ 4 Unasyn 5 Ampicillin +Nhiễm khuẩn hô hấp : viêm xoang, viêm tai giữa và viêm amidan, viêm phổi và phế quản do vi khuẩn +Nhiễm khuẩn đường tiểu và viêm đài bể thận. +Nhiễm khuẩn da và mô mềm. +Nhiễm khuẩn do lậu cầu . có tác dụng chống lại vi khuẩn gây nhiễm trùng tai giữa, bàng quang và thận. Ampicillin uống chỉ dùng điều trị các nhiễm trùng từ nhẹ đến vừa [...]... HNO2, Dimetylsulfat, 1,2,3,4 -diepoxybutan 3 Công nghệ sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc 3.2 Công chế sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc Sơ đồ cơ chế sinh tổng hợp penicillin G từ axit L-α-aminoadipic, L-cystein và L-valin III QUY TRÌNH SẢN XUẤT PENICILLIN TỪ VSV Giống VSV Nhân giống cho sản xuất Lên men Thu nhận chế phẩm thô Tinh chế sản phẩm 1 Chuẩn bị lên men - Giống : Giống công nghiệp P.chrysogenum... trong việc điều chỉnh đường hướng quá trình lên men để lên men sản xuất penicillin G (bằng sử dụng tiền chất Phenylacetic) Các tác giả giải thưởng Nobel y học năm 1945 về công trình penicillin 1 LỊCH SỬ XUẤT HIỆN VÀ SẢN XUẤT PENICILLIN  1959, Batchelor và đồng nghiệp đã tách ra được axit 6aminopenicillanic Đây là nguyên liệu để sản xuất ra hàng loạt chế phẩm penicillin bán tổng hợp khác nhau  năm... giáo sư Đặng Văn Ngữ đã thành công trong việc sản xuất nước lọc penicillin trong môi trường nước ngô góp phần đáng kể vào việc cứu chữa thương bệnh binh Giáo sư Đặng Văn Ngữ 2 Công thức Penicillin Cấu tạo của Penicillin 3 Công nghệ sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc 3.1.Tuyển chọn chủng công nghiệp P chrysogenum • Vào những năm đầu, việc nghiên cứu sản xuất penicillin thường sử dụng các chủng có hoạt... tính cao hơn thì chủng này dần dần đã thay thế và từ khoảng sau những năm 50 của thế kỷ XX đến nay tất cả các công ty sản xuất penicillin trên thế giới đều sử dụng các biến chủng P.chrysogenum công nghiệp 3 Công nghệ sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc 3.1.Tuyển chọn chủng công nghiệp P chrysogenum •Việc tuyển chọn chủng công nghiệp để lên men sản xuất penicillin bằng các kĩ thuật kỹ thuật gây đột biến... Nồng độ tiền chất tạo nhánh  Sự tích tụ penicillin thường xảy ra mạnh mẽ khi hệ sợi phát triển đạt trạng thái cân bằng  Hệ số sử dụng nguyên liệu trong quá trình lên men: Hệ số sử dụng thức ăn nitơ và lưu huỳnh để tổng hợp penicillin tương ứng là 20% và 80% 5 Xử lý dịch lên men và tinh chế thu penicillin tự nhiên Có ba phương pháp thu nhận và tinh chế penicillin từ môi trường nuôi cấy :  Trích ly bằng... là 24 – 28oC _Tiến hành lên men trong điều kiện môi trường lỏng này, lượng penicillin G được tổng hợp tăng rõ rệt còn hàm lượng các penicillin khác cũng giảm đi _Để hạn chế quá trình oxy hóa tiền chất, thường phải bổ sung vào môi trường một lượng nhỏ axit axetic 4 Tác động của các thông số công nghệ đến quá trình sinh tổng hợp penicillin  Đặc điểm hình thái và cấu trúc hệ sợi nấm  Thành phần môi trường...1 LỊCH SỬ XUẤT HIỆN VÀ SẢN XUẤT PENICILLIN  Ngày 25/05/1940 penicillin đã được thử nghiệm rất thành công trên chuột  Năm 1942, đã tuyển chọn được chủng công nghiệp Penicillium chrysogenum NRRL 1951 và sau đó đã được biến chủng P chrysogenum... Không khí đã được khử khuẩn 2 Quá trình nhân giống Ống giống Chuyển vào tủ cấy 30-370C Thêm 10ml nước thanh trùng Lắc đều Chuyển vào bình tam giác chứa môi trường nuôi cấy 3 Quá trình lên men Đối với phương pháp lên men trên nguyên liệu rắn (cám mì, cám ngô có bổ sung đường lactose) : khi môi trường đã được khử trùng và làm nguội đến 30oC, tiến hành trộn giống vào với tỷ lệ từ 5 – 10% Các khay được xếp... quả là tạo ra được vận tốc chuyển động vật chất và tốc độ trích ly sẽ tăng nhanh  ưu điểm :  không làm thay đổi hoạt chất sinh học của vật chất cấn thu nhận  Giảm chi phí cho quá trình trích ly VII Các sản phẩm TT Sản phẩm Chỉ định 1 Sentram Dự phòng nhiễm khuẩn do phẫu thuật, nhiễm khuẩn ổ bụng, đường hô hấp, đường tiểu, da và mô mềm, xương khớp, lậu 2 Amoxycillin Nhiễm trùng đường niệu, sinh... trường nuôi cấy :  Trích ly bằng dung môi hữu cơ  Hấp phụ  Trao đổi ion Sơ đồ tóm tắt công đoạn xử lý dịch lên men thu penicillin  Một số giải pháp công nghệ khác như phương pháp phân tán tĩnh điện  Nguyên tắc : sử dụng một hiệu điện thế cao để tạo những vi giọt của dung dịch chứa penicillin  Một số lượng rất lớn các vi giọt sẽ chuyển động rất nhanh Kết quả là tạo ra được vận tốc chuyển động vật ... sinh(antibiotic) II Penicillin LỊCH SỬ XUẤT HIỆN VÀ SẢN XUẤT PENICILLIN CÔNG THỨC CẤU TẠO PENICILLIN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ SINH TỔNG HỢP PENICILLIN TỪ NẤM MỐC III QUY TRÌNH SẢN XUẤT PENICILLIN TỪ VSV I.Khái... II Penicillin Penicillin CƠ SỞ CÔNG NGHỆ SINH TỔNG HỢP LỊCH SỬ XUẤT HIỆN CÔNG THỨC PENICILLIN VÀ SẢN XUẤT CẤU TẠO PENICILLIN TỪ NẤM MỐC PENICILLIN LỊCH SỬ XUẤT HIỆN VÀ SẢN XUẤT PENICILLIN  Penicillin. .. hợp Penicillin từ nấm mốc 3.2 Công chế sinh tổng hợp Penicillin từ nấm mốc Sơ đồ chế sinh tổng hợp penicillin G từ axit L-α-aminoadipic, L-cystein L-valin III QUY TRÌNH SẢN XUẤT PENICILLIN TỪ VSV