Дәріс 11 Тақырып: Органикалық қышқылдарды алу. Антибиотиктерді алу. Стероидтарды трансформациялау. Қарастырылатын сұрақтар
жүктеу/скачать 0,73 Mb.
|
1 2
- Бұл бет үшін навигация:
- Лимон қышқылын
- Антибиотиктерді алу.
- Стероидтар трансформациясы.
- Ферменттерді алу.
|
Дәріс 11 Тақырып: Органикалық қышқылдарды алу. Антибиотиктерді алу. Стероидтарды трансформациялау. Қарастырылатын сұрақтар: 1. Органикалық қышқылдарды алу. 2. Антибиотиктердің алу. 3. Стероидтардың трансформациясы. 4. Ферменттерді алу. Органикалық қышқылдар және олардың тұздары өндірістің тамақ, фармацевтикалық, текстильдік, тері, химиялық, металлургиялық салаларында кеңінен қолданылады, сондықтан оларды алу микробиологиялық синтездің маңызды бағыты болып табылады. Көптеген қышқылдарды әрі химиялық, әрі микробиологиялық жолмен өндіруге болады, онымен қоса қышқылдарды техникалық қажеттілік үшін пайдалану кезінде едәуір жағымды және тамақ өндірісі мен медицинада қолдану үшін керек. Органикалық қышқылдардың микроағза-продуценттері үшін арналған көміртегінің көзі көмірсулар, органикалық қышқылдар, спирттер, алкандар болып табылады. Органикалық қышқыл өндірісінде ең маңыздысы сірке қышқыл өндіріс болып табылады. Ол талшықтар, фармацевтикалық препараттар, инсектицидтер өндірісі кезінде, ал тамақ өнеркәсібінде амин қышқылын алу үшін субстран ретінде пайдаланылады. Микробиологиялық әдіс тамақ сірке суын (ацетобактериямен этанолды тотықтыру) алу жағдайында экономикалық пайдалы. Асханалық сірке суы (10%-дық қышқыл) өндірісі әлемде жылына 8-10 млн. м3 құрайды. Техникалық сірке қышқылын химиялық синтезбен алады (метанолды карбонилдеу). Сүт қышқылы – ашыту жолымен өндіріп бастаған органикалық қышқылдардың алғашқысы, XIX ғасырдың соңында сүтқышқылды бактериялардың (Lactobacillus debrueckii, L.Leichmanii и L.bulgaricus) қатысуымен сүт қышқылын өнеркәсіпте өндіру жақсартылды. Сүт қышқылын тамақ өнімдеріне, шырындарға, эссенциялар мен сусындарға тамақ өндірісінің ашытқысы ретінде гальваностегияда қоспа ретінде пайдаланады, сонымен қатар қышқылдың L(+)формасын полилактамға лимерлеген кезде пластмассалар өндірісінде қолданады. Сүт қышқылы бактериялары әртүрлі гельдерге қосу арқылы иммобилизацияланады. Сүт қышқылын алу үшін электродиализ ұяшығына қосылған мембраналық реакторды, қуыс талшықтары бар колонналық реакторды, Са-альгинат геліне кіретін иммобилизацияланған бактериялары бар колонналық реакторды пайдалану ұсынылады. Қолда бар деректер процесс өнімділігінің 50-100 есе артуын күтуге мүмкіндік береді. L.delbrueckii негізіндегі иммобилизацияланған Ca-algenate биокатализаторының жартылай шығарылу кезеңі 100 күн. Лимон қышқылын Aspergillus niger микроскопиялық саңырауқұлақтарының көмегімен мелассадан алады. 1980 жылы оның әлемдік өндірісі 175 000 т құрады. Лимон қышқылы ароматтаушы құрал ретінде қолданылады және металдарды шлифтеу мен тазарту үшін (хелатирлейтін агент) тамақ өнімдерінің консерванттары ретінде, лакбояғыш материалдардың пластификаторы ретінде қолданылады. Лимон қышқылының эфирлері пластмасса өндірісі кезінде қолданылады. Лимон және изоцит қышқылдары Candida sp. ашытқысының көмегімен өндіріледі. Изоцит қышқылы Penicillium көмегімен де синтезделеді. Зертханалық жағдайларда бұл микроорганизмдерді Ca-alginate және PAAG-та иммобилизациялау жүргізіледі. Иммобилизацияланған жасушаларды қолдану лимон қышқылының пайда болу жылдамдығын бірнеше есе ұлғайтады, иммобилизацияланған биокатализатордың операциялық тұрақтылығы 30 тәулікке дейін жетеді. Антибиотиктерді алу. Иммобилизацияланған жасушалар негізінде биокатализаторларды қолдану антибиотиктерді алу саласында үлкен жетістіктерге жетуге мүмкіндік берді. Антибиотиктер синтезімен байланысты биотехнологияның саласы қаншалықты маңызды екені әлемдік өтім құнының едәуір көп тараған төрт тобынан (пенициллиндер, цефалоспориндер, тетрациклиндер және эритромициндер) көрінеді. Антибиотиктерді өндірудің маңыздылығы мен масштабы олардың медицина мен ветеринарияда микробқа және ісікке қарсы препараттар ретінде қолданылуымен шартталған. Олардың көмегімен өсімдіктердің өсуі бақыланады және аурулармен күрес жүргізіледі. Синтетикалық антибиотиктердің жаңа буыны химиялық құрылысы бойынша күрделі заттар болып келеді, сондықтан толық синтез негізінде алу әдістері микроағзалар пайдаланылатын әдістермен бәсекелесе алмайды. Филаментоз саңырауқұлақтарының алты тегі 1000-ға жақын түрлі антибиотиктерді синтездейді, олардың ішінде цефалоспориндер мен пенициллиндер де бар. Нефиламентоз бактерияларының екі тегі антибиотиктердің 500 түрін синтездейді, ал актиномицеттердің үш тегі шамамен 3 000 түрді синтездейді. Белгілі антибиотиктердің саны жыл сайын бірнеше жүзге ұлғаяды. 60-шы жылдардың ортасынан бастап зерттеушілер жаңа антибиотиктерді іздеуден қолда бар құрылымдардың модификациясына көшті. Әсіресе бұл пенициллиндер мен цефалоспориндерге сипатты, олардың құрылымына -лактам сақинасы кіреді. -лактам сақинасының химиялық модификациясы (оған қандай да бір химиялық топты "қосу") антибиотиктердің жаңа түрлерін алуға мүмкіндік береді; оларды жартылай синтетикалық деп атайды. Пенициллин қатарының жартылай синтетикалық антибиотиктерін алу үшін негізгі жартылай өнім 6-аминопенициллан қышқылы болып табылады (6-АПК). Стандартты әдіспен алигнат гелиіне E.coli жасушаларын қосу кезінде олардың құрамы полимерлермен кальций иондарымен байланысу үшін бәсекелеседі. Оның нәтижесі жасушалар лизисі, жасушалық құрылымдардың интактілігінің бұзылуы болып табылады. Антибиотиктердің биосинтезін жүзеге асыратын микроағзалардың иммобилизациясы үшін түрлі әдістер қолданылады – ПААГ-қа қосу, Са-альгинат, каррагинан, агар, коллаген гельдеріне қосу, қуыс талшыққа қосу, цеолитте, пенополиуретанда, поликарбонатта, нейлонда, полисульфонда, болатта адсорбциялау. Антибиотиктер биосинтезі иммобилизацияланған жасушалардың көмегімен әлі өндірістік мәнге ие емес, бірақ бұл бағыттағы зерттеулер қарқынды түрде өсіп жатыр. Стероидтар трансформациясы. Көптеген дәрілік препараттардың өндірістік синтезі стероидтер негізінде микробиологиялық трансформация әдістерінің дамуының арқасында мүмкін болды. Өндірістік үрдістер үшін шикізат ретінде өсімдіктерден немесе жануарлардың түрлі мүшелерінен шығатын табиғи стериндер қолданылады. Стероидтер трансформациясын түрлі микроағзалардың көмегімен жүзеге асырылады, олардың иммобилизациясы үшін көптеген әдістер ұсынылған. Үздіксіз (ағынды) реакторда максималды тұрақтылық және белсенділік керамикалық тасымалдағышта адсорбталған жасушаларда, периодты реактор жағдайында– ПААГ-қа қосылған жасушаларда байқалады. Стероидтердің трансформациясы иммобилизацияланған жасушаларды пайдалануға негізделген үрдістердің өндірісте жүзеге асырылған мысалдарының бірі болып табылады. Қазіргі таңда ерімейтін микрокристаллды стероидты субстраттарды иммобилизацияланған жасушалар үшін қолдану әдістері қарқынды түрде дайындалуда. Бұл жағдайларда субстратты дисперсиялау және ұсақтату қолданылады, сонымен қатар оны суда ерігіш жағдайға айналдыру (циклодекстриндер көмегімен) қолданылады. Онымен қоса әрі бос, әрі иммобилизацияланған жасушалар үшін және екіфазалы сулы-органикалық жүйелерде реакциялар жүргізудің жаңа әдістері ұсынылды. Стероидтерді дегидрациялау реакциясының катализаторы ретінде бензол мен гептан ортасында гидрофобты тасымалдағышта иммобилизацияланған Nocargiasp. бактериясының бірнеше түрлері қолданылады. Гидрофобты гельдерге (уретан полимерылері) енгізілген бактериялар гидрофильді ортадағыға қарағанда үлкен белсенділіктен және тұрақтылықтан тұрады, ол гель мен қоршаған орта еріткішінің арасындағы субстраттың тағайындалу сипатымен анықталады. Сөйтіп, субстраттың жасушалары мен бөлшектері бір уақытта гель түйіршіктеріне (альгинат, агар, агароза) қосылған кезде ерімейтін стероидты субстраттың пайдаланылуының тағы бір мүмкіндігін атап өткен жөн. Трансформация циклін жүзеге асырғаннан кейін гель түйіршіктерін бұзады, жасушаларды центрифугалау арқылы жояды және рециклдейді, ал өнімді (преднизолон) органикалық еріткішпен супернатанттан экстрагирлейді. Ферменттерді алу. Иммобилизацияланған жасушаларды пайдалану тұрғысынан, ең алдымен, жасушадан тыс ферменттердің өндірісі туралы айтуға болады (әлемдегі өндіріс жылына жүздеген мың тоннаны құрайды), олардың ішінде: өнеркәсіптік маңызды амилазалар, целлюлозалар, гемицеллюлазалар, пуллуланазалар, декстраназалар, пектиназалар, лактазалар, липазалар, протеазаларды жатқызуымызға болады. Жасуша ішілік ферменттер - глюкоза оксидаза, каталаза, аспарагиназа, пеницилацилаза, инвертаза, β-галактозидаза, глюкоза изомераза, олардың шығарылуы өндіруші микроорганизмнің жасушалық қабырғасының бұзылуын қажет етеді, иммобилизацияланған микроорганизмдерді қолдану арқылы алу мүмкін емес. Негізінде микроорганизмдерді өсірудің үш классикалық әдісі – сұйық қоректік ортада (терең), қатты қоректік ортада (беттік) және үздіксіз өсіру. Соңғы екеуі ерімейтін субстратқа (көміртек көзі) бекітілген немесе кейіннен пайдалану (қайта өңдеу) үшін мақсатты өнімнен бөлінген иммобилизацияланған жасушаларды қолданумен байланысты әдістерге жатқызылуға болады. жүктеу/скачать 0,73 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2