Мікробіологічний синтез включає ряд послідовних стадій, основними з яких є: підготовка необхідної культури мікроорганізму-продуцента, вирощування продуцента, ферментація (культивування продуцента в заданих умовах) або власне процес синтезу, фільтрація і відділення біомаси, виділення і очищення отриманого продукту, висушування.
В даний час мікробіологічний синтез широко використовують для промислового отримання амінокислот, вітамінів, провитаминов, коферментів і ферментів, нуклеозідфосфатов, алкалоїдів і ряду інших ЛВ.
Мікробіологічний синтез вітамінів і коферментів все ширше включається в нові технологічні схеми. Використання досягнень в області фізіології мікроорганізмів - продуцентів БАР - дозволяє оптимізувати біосинтез і збільшувати їх вихід. Використання в промисловості зазначених методів дає можливість застосовувати більш дешеві джерела сировини, збільшувати вихід продукції, замінювати дорогі і трудомісткі стадії хімічного синтезу.
Вивчення хімії та біохімії мікробних ферментів не тільки розширює можливості отримання, а й дозволяє виявити існування нових вітамінів і ферментів. Це відкриває шляхи створення нових ЛВ природного походження.
Більшість органічних кислот отримують хімічними методами з продуктів переробки нафти і сухої перегонки деревини. Однак, коли кислота використовується для харчових або медичних цілей або синтез її є складним, доцільно використовувати мікробіологічні методи. Зараз лимонну, глюконову, кетогулоновую і таким чином-нову кислоти отримують тільки мікробіологічними шляхом, а молочну та оцтову - як хімічним, так і мікробіологічним методами. Багато з цих кислот або самі є Л В, або використовуються в якості вихідних продуктів їх синтезу або одержання солей. Основною сировиною для виробництва органічних кислот раніше служили вуглеводи (глюкоза, сахароза, крохмаль). Починаючи з 60-х рр.. XX в. для цієї мети все ширше використовується нехарчове сировина - нормальні парафіни нафти в поєднанні зі спеціально селекціоновані штамами дріжджів.
Мікроорганізми є продуцентами амінокислот, що використовуються в медичній практиці, або напівпродуктами синтезу Л В. Виробництво амінокислот в даний час - широко розвинена галузь біотехнології. У нашій країні широко розвинене промислове виробництво триптофану, лізину, лейцину, ізолейцину, проліну та інших амінокислот. Технологія виробництва заснована на керованому процесі ферментації з використанням методів традиційної селекції. З цією метою попередньо здійснюється відбір мутантів для створення штамів - продуцентів тієї чи іншої амінокислоти. Такі штами є активними продуцентами амінокислот, у тому числі застосовуваних у медицині.
При отриманні низки ЛВ використовується мікробіологічна трансформація органічних сполук, тобто перетворення одних органічних сполук в інші, здійснюване ферментами мікроорганізмів. Перевага мікробіологічної трансформації в порівнянні з органічним синтезом полягає в специфічності дії ферментів і виконанні біосинтезу в В«м'якихВ» умовах (у водному середовищі при температурі не вище 100 В° С), що значно спрощує технологію. При цьому істотно зменшується утворення побічних продуктів і шкідливих відходів.
Мікробіологічна трансформація може бути застосована для перетворень органічних сполук з допомогою таких процесів, як окислення, відновлення, амінірованіе, декарбоксилювання, дезамінування, гідроліз, метилювання, конденсація, естерифікація, галогенування, ізомеризація, розщеплення на оптичні антиподи, синтез нуклеотидів з попередників та ін
Встановлена таксономічна специфічність ряду мікробіологічних трансформацій. Так, наприклад, гідроксил-вання стероїдів відбувається у присутності ряду грибів, а відновлення стероїдів - мукобактерій. Окисленню аміногрупи сприяє наявність стрептоміцетов, а дезамінуванню і відновленню - дріжджі; окислення різних вуглеводнів і розщеплення ароматичного кільця відбувається під впливом псевдомонад, а гідроксилювання ароматичного ядра - у присутності артробактерій і т.д.
Сутність біохімічного окис лення полягає у використанні ізольованих органів тварин. Так, наприклад, отримують 11-оксістероіди, пропускаючи через ізольовані наднирники або їх гомогенати розчин відповідного стероїду.
Для мікробіологічного окислення стероїдних сполук (наприклад, прогестерону в положенні 11) використовують мікроорганізми деяких видів Як ^ оріз. Такого типу окислення відрізняється від біохімічного порівняно більш простою технологією виділення, очищення і значним виходом (30-60%) кінцевого продукту.
У нашій країні мікробіологічна трансформація широко використовується при промисловому отриманні стероїдних гормонів, зокрема преднізолону з гідрокортизону, преднізону з кортизону, гідрокортизону з кортексолона і т.д. Застосування мікроорганізмів у синтезі таких ЛВ, як кортизон, гідрокортизон і ін, дозволило у багато разів знизити вартість виробництва.
Ряд полісахаридів, використовуються в медицині в ...
