Производство антибиотиков

Наиболее перспективным методом выращивания микроорганизмов - продуцентов антибиотиков признан метод глубинного культивирования с использованием периодических процессов. В условиях глубинной культуры процесс развития организма и синтеза антибиотика проходит в две фазы.

В первой фазе развития культуры или, как ее иногда называют, тропофазе (фаза сбалансированного роста микроорганизма), наблюдается интенсивное накопление биомассы продуцента, связанное с быстрым потреблением основных компонентов среды и с высоким уровнем поглощения кислорода.

Во второй фазе развития, именуемой идиофазой (фаза несбалансированного роста микроорганизма), накопление биомассы замедлено или даже уменьшено. В этот период продукты метаболизма микроорганизма лишь частично используются на построение клеточного материала, они в основном направляются на биосинтез антибиотика. Обычно максимум продукции антибиотика в среде наступает после максимума накопления биомассы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА

Основные отходы образующиеся в результате выделения и химической очистки антибиотиков, следующие: отработанные нативные растворы, водные маточные и промывные растворы, водные растворы кислот и щелочей после регенерации ионообменных смол, отработанный активированный уголь, кубовые остатки после регенерации растворителей. В этих отходах вредную долю составляют антибиотики и продукты их деструкции, а также органические растворители.

Принципиальные задачи совершенствования технологии получения антибиотиков из нативных растворов с точки зрения сокращения отходов производства заключаются в повышении выхода целевых продуктов и тем самым снижении потерь антибиотика, снижении расходов сырья на стадиях и повышении эффективности регенерации органических растворителей.

Существенное снижение потерь антибиотиков в процессе их выделения может быть достигнуто путем решения комплекса задач: усовершенствование процесса ферментации с целью повышения качества культуральных жидкостей; проведение эффективной очистки нативных растворов от примесей, затрудняющих процессы выделения антибиотиков; сокращение числа технологических стадий; уменьшение длительности процессов; использование эффективного высокопроизводительного оборудования.

Так, применение эффективной очистки и подготовки нативных растворов пенициллина позволяет повысить концентрацию перерабатываемых нативных растворов на 30-40% и открывает возможность применить сокращенную схему экстракционной очистки антибиотика, что снижает примерно вдвое расход бутилацетата при экстракции и активированного угля на очистку экстракта. При этом достигается уменьшение потерь антибиотикана 15-30%, что соответственно снижает количество поступающих в отходы антибиотика и продуктов деструкции.

Одной из важнейших проблем производства антибиотиков является утилизация и обезвреживание мицелиальных отходов. Мицелиальные отходы образуются в результате отделения жидкой фазы культуральной жидкости.

Часть образующихся мицелиальных отходов утилизируется в сельском хозяйстве. Это мицелиальные массы продуцентов пенициллина, тетрациклина и хлортетрациклина. Применение мицелиальных отходов для кормления крупного рогатого скота увеличивает среднесуточные привесы на 16-58%. Расход кормов при этом снижается на 10-30%.

Однако более двух третей образующегося мицелия утилизируется в отвалы, систему сточных вод или сжигается, что нельзя назвать приемлемым как с позиции загрязнения почв и загрузки очистных сооружений, так и с точки зрения нерационального к этому типу отходов, содержащих достаточное количество ценных веществ.[8]

 

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

Основные газовые выбросы в атмосферу предприятий по производству антибиотиков, содержащие вредные вещества, включают, кроме воздушных выбросов общеобменной и местной вентиляции, технологические воздушные выбросы при биосинтезе антибиотиков, выбросы котельных и некоторых других вспомогательных производств. Различными способами очистки обеспечивается улавливание около 60% вредных веществ, отходящих от всех источников загрязнения.

Газообразные вредные вещества состоят в основном из окиси углерода (77,4%), сернистого газа (15,2%)и окислов азота (7,4%).

К специфическим для производства антибиотиков жидким и газообразным продуктам относятся пары органических растворителей, составляющие 24,3% от общей суммы выбрасываемых веществ

Наименование классов и веществ. Содержание растворителя в выбросе в % от общей суммы выбрасываемых растворителей 1. Спирты 55,27 Этиловый спирт 26,26 Бутиловый спирт 16,69 Метиловый спирт 8,20 Изопропиловый спирт 4,00 Пропиловый спирт 0,07 Изооктиловый спирт 0,05 2. Сложные эфиры 32,22 Бутилацетат 30,66 Этилацетат 1,56 3. Ацетон 9,26 4. Хлорпроизводные углеводородов 2,88 Хлористый метилен 2,37 Четыреххлористый углерод 0,39 Трихлорэтилен 0,09 Хлороформ 0,03 5. Углеводороды 0,32 Бензин 0,27 Бензол 0,05 6. Простые эфиры 0,05 Диэтиловый эфир 0,04 Диметиловый эфри 0,01

Кроме того, в воздушных выбросах присутствует целый ряд примесей паров различных веществ, составляющих0,4% от общей суммы выбрасываемых в атмосферу жидких и газообразных продуктов. Среди них преобладает хлористый водород, пары соляной кислоты, формальдегид итрикрезол.

Неспецифические для производства антибиотиков твердые вещества в выбросах улавливаются газопылеочистными установками на 90%, газообразные выбросы котельных рассеиваются с помощью высоких труб. Специфические для производства антибиотиков твердые веществ из воздушных выбросов на 92,5%, органические растворители – на 10%, обезвреживается 5,4% от объема воздушных выбросов при биосинтезе антибиотиков.[9]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Раньше люди не умели бороться с инфекцией. Они применяли различные лекарственные травы, суеверия и молитвы. Поэтому длительность человеческой жизни до открытия антибиотиков была небольшой - около сорока лет, но некоторые не проживали и такой жизни.

Антибиотики вообще-то и не изобретали, ведь в природе они были всегда. Впервые открыл антибиотик Александр Флеминг. Он понял, что вид плесени Пеницилл подавляет деятельность стафилокока. Впоследствии он опробовал Пеницилл на менингококе.

Антибиотики с успехом устраняют бактериальные инфекции. Их применяют при лечении кожных заболеваний, а вот при разных вирусных инфекциях они недостаточно эффективны (таких как грипп, ОРВИ). Антибиотики приостанавливают действие инфекции или даже полностью ее убивают. Доктор выписывает антибиотик исходя из того, какое у человека заболевание.

Грамположительные бактерии отличаются тонкими стенками, а грамотрицательные- толстыми( кишечная палочка). Для того, чтобы антибиотик сработал, ему следует проникнуть в один или сразу оба типа стенок бактерий.

Антибиотики спасли многие жизни, но их применение связано и с риском. Некоторые из них имеют побочные эффекты, и вместе с плохими бактериями способны уничтожить и хорошие. Многие принимали антибиотики, хотя они были им совсем не нужны.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Биология. Пособие для  поступающих в вузы / А.Г. Мустафин, Ф.К. Лагнуев, Н.Г. Быстренина и др., под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2008. – 492 с.

2. Биология. Справочник студента / А.А. Каменский, А.И. Ким, Л.Л. Великанов, О.Д. Лопина, С.А. Баландин, М.А. Валовая, Г.А. Беляков. – М.: Физиологическое общество «СЛОВО» ОО Изд-во АСТ», 2007. – 640 с.

3. Биология. Справочник школьника  и студента / Под ред. З. Брема, И. Мейнке. – М.: Дрофа, 2007. – 400 с.

4. Вахненко Д.В., Гарнизоненко Т.С., Колесников С.И. Биология с основами экологии. Учебник для вузов / Д.В. Вахненко, Т.С. Гарнизоненко, С.И. Колесников. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2009. – 448 с.

5. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, под ред. Р. Сопера. – М.: Мир, 2008. – Т. 1. – 368 с.

6. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, под ред. Р. Сопера. – М.: Мир, 2007. – Т. 2. – 325 с.

7. Кемп П., Армс К. Введение в биологию / П. Кемп, К. Армс. – М.: Мир, 2008. – 671 с.

8. Лысов П.К., Акифьев А.П., Добротина Н.А. Биология с основами экологии: Учебник/ П.К.Лысов, А.П.Акифьев, Н.А.Добротина- М.: Высшая школа., 2007.- 655 с.

9. Пехов А.П. Биология с основами экологии. Учебное пособие для вузов с грифом МО / А.П. Пехов. – СПб.: Изд-во «Лань», 2009. – 672 с.