|
Пономарева Л.В., Яковлев В.И., Цветкова Н.П., Крунчак В.Г. Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)
В начало...
Разработана новая питательная среда для культивирования продуцента тетрациклина, содержащая в качестве источника азота ферментативный гидролизат мицелиальных отходов производства тетрациклина в количествах 0,02-0,04 г/л по аминному азоту. Использование такой среды позволило на 5-25% увеличить выход тетрациклина, исключить из состава питательной среды кукурузный экстракт, эффективно утилизировать отходы, значительно сократить их выбросы в окружающую среду.Ключевые слова:
Широкое применение антибиотиков в медицинской практике, в сельском хозяйстве, легкой, пищевой и других отраслях промышленности определяет быстрый рост их производства, что влечет за собой значительное увеличение количества всех отходов, в том числе мицелиальных [1]. В результате ежегодно тысячи тонн твердых и жидких отходов производства медпрепаратов поступают на депонирование, сжигаются, сбрасываются в сточные воды, нанося тем самым большой ущерб окружающей среде [ 2 ] . Существующие методы утилизации мицелиальных отходов и отработанных нативных растворов не всегда могут быть признаны удовлетворительными как по технико-экономическим, так и по экологическим показателям. С экономической точки зрения уничтожение мицелиальных отходов, являющихся богатейшим потенциальным источником белковых веществ (до 75%), углеводов (до 50%), липидов (до 20%), а также свободных аминокислот и нуклеиновых кислот на фоне существующего в стране острого дефицита по этим веществам, является также неоправданным [3, 4].
Одним из факторов, сдерживающих применение мицелиальных отходов, например, при приготовлении кормов для сельскохозяйственных животных и птиц, в питательных средах для микроорганизмов и т.п., является их низкая усвояемость. Повысить биологическую и питательную ценность мицелиальных отходов, а следовательно, расширить область и эффективность их использования в разных отраслях промышленности, в том числе в качестве компонента питательных сред при промышленном культивировании микроорганизмов, можно, как известно, с привлечением методов дезинтеграции клеточной биомассы [5, 6]. При этом наиболее полноценные дезинтеграты получаются при ферментативном гидролизе биомассы микроорганизмов [7]. С учетом высокого материального индекса, характерного для предприятий, выпускающих медицинские препараты (от 9 до 180 кг/кг продукции), перспектива использования гидролизатов мицелиальных отходов как компонента питательных сред при производстве антибиотиков является многообещающей как с точки зрения высвобождения и экономии больших количеств дорогостоящего и дефицитного сырья (кукурузного экстракта, кашалотового жира, гидролизата казеина и т.п.), так и с точки зрения решения ряда острых экологических проблем, связанных с утилизацией многотоннажных отходов.
Целью работы явилось изучение возможности использования гидролизатов отходов производства антибиотика тетрациклина - мицелия в качестве компонента питательной среды для культивирования продуцента тетрациклина.
Контрольными средами для выращивания продуцента тетрациклина Streptomyces aureоfaciens штамма STP-2255 служили промышленные регламентные среды.
Мицелиальные отходы включали собственно мицелий и остатки питательной среды. Органическая часть отходов содержала (в %): сырой протеин - 47 2, углеводы - 23,5 0,5, липиды - 12,3 0,5, аминокислоты - 0,9 0,5. Минеральная часть содержала в основном остатки питательных веществ и хитин микробных клеток.
Процесс гидролиза водной суспензии мицелиальных отходов проводили с помощью щелочной протеазы - протосубтилина Г10Х (производства Ладыжинского завода) по разработанной нами методике [7]. Полученная партия гидролизата мицелиальных отходов производства тетрациклина содержала (в мг%): нингидринположительные вещества - 295 10, свободные аминокислоты - 98 2, аминный азот - 10 1, белок - 65 3, аммонийный азот - отсутствовал, фосфор - следы.
Опытные питательные среды для биосинтеза тетрациклина готовили на основе регламентной среды путем полной замены источника азота - кукурузного экстракта на жидкий гидролизат, причем последний вводили в количествах от 0,013 до 0,47 г/л по аминному азоту, что в перерасчете на аминный азот кукурузного экстракта составляет всего лишь 10-35%.
Среду разливали по 30 мл в колбы Эрленмейера, куда предварительно вносили по 1,2 мл подсолнечного масла с 0,01%-ным содержанием роданистого бензила. Приготовленные ферментационные среды засевали односуточной культурой продуцента тетрациклина, выращенной на регламентной питательной среде для посевного материала, в количестве 6% (об/об). Биосинтез тетрациклина проводили при температуре 28 2?С в течение 168 ч при скорости вращения качалки 200-220 об/мин.
В контрольном варианте биосинтез тетрациклина осуществлялся на регламентной питательной среде. Сравнительный биосинтез тетрациклина проводили на среде, в которой кукурузный экстракт заменяли на негидролизованную суспензию отработанного мицелия.
Определяли содержание аминного азота по Пепле и Стивенсону [8], тетрациклина в соответствии с техническим регламентом, действующим на Пензенском комбинате медицинских препаратов "Биосинтез".
Результаты по использованию новых питательных сред для культивирования продуцента тетрациклина представлены в таблице. Как следует из полученных данных, использование в составе питательных сред гидролизатов отработанного мицелия в количествах 0,02-0,04 г/л по аминному азоту обеспечивало эффективный биосинтез тетрациклина при полном исключении из состава регламентной среды кукурузного экстракта. Высокая биологическая ценность, используемого в средах гидролизата, обусловила достаточно высокий выход тетрациклина (10200 мкг/мл) даже при очень низком содержании гидролизата в составе среды - 0,013 г/л по аминному азоту, что составляет 9,7% от содержания аминного азота в составе кукурузного экстракта по регламентной среде. При увеличении количества гидролизата от 0,013 г/л до 0,027 г/л (по аминному азоту) отмечали увеличение выхода тетрациклина до контрольной его величины (10400 мкг/мл) и на 5-25% превышающих эту величину. Максимальный выход целевого продукта (13000 мкг/мл) получали при культивировании продуцента тетрациклина на питательной среде, содержащей гидролизат в количестве 0,027 г/л по аминному азоту. В этом случае взаимозаменяемость кукурузного экстракта и гидролизата, рассчитанная по аминному азоту, составляла 20,1%.
Дальнейшее увеличение содержания гидролизата в составе питательной среды приводило к постепенному снижению выхода тетрациклина, а при содержании гидролизата в среде, соответствующему 0,047 г/л по аминному азоту, выход тетрациклина был практически на уровне контроля (10300 мкг/мл).
| Таблица. Биосинтез тетрациклина на различных питательных средах |
| Источник азота |
Kоличество азотсодержащего компонента |
Выход тетрациклина |
| мл/л |
г/л по аминному азоту |
% к KЭ в составе регламентной питательной среды по аминному азоту |
мкг/мл |
% к контролю |
| Гидролизат суспензии мицелиальных отходов |
130 |
0,013 |
9,7 |
10200 |
98 |
| То же |
200 |
0,020 |
14,9 |
11800 |
113 |
| -"- |
270 |
0,027 |
20,1 |
13000 |
125 |
| -"- |
340 |
0,034 |
25,4 |
12800 |
123 |
| -"- |
400 |
0,040 |
29,8 |
11000 |
105 |
| -"- |
470 |
0,047 |
35,1 |
10300 |
99 |
| Исходная суспензия мицелиальных отходов |
340 |
0,001 |
- |
6900 |
66,4 |
| Kукурузный экстракт (KЭ) |
- |
0,134 |
- |
10400 |
100 |
Таким образом, на основе регламентной среды разработана новая питательная среда для культивирования продуцента тетрациклина, содержащая в качестве источника азота ферментативный гидролизат мицелиальных отходов производства тетрациклина в количествах от 0,02 до 0,04 г/л по аминному азоту. Использование такой среды для биосинтеза тетрациклина позволило полностью исключить из состава среды кукурузный экстракт, на 5-25% увеличить выход тетрациклина, эффективно утилизировать отработанные мицелии, значительно сократить их выбросы в окружающую среду.
АНТИБИОТИКИ И ХИМИОТЕРАПИЯ, 1999-N1, стр. 11-13.
1. Навашин С.М., Карпухин В.Ф. Экологические аспекты в производстве антибиотиков и химико-фармацевтических препаратов: Тез докл. Пенза 1989; 3-4.
2. Рубцова Л.Н., Загарских Г.И., Плюшкин С.А., Косъяненко Е.Ф. Там же: 21-22.
3. Карпухин В.Ф. Биотехнология 1985; 3: 130-135.
4. Крымский М.Б., Карпухин В.Ф. Малоотходная технология и охрана окружающей среды на предприятиях медпрома: Тез докл Всесоюз симп. М 1981; 53-54.
5. Новикова Л.М. Новые источники сырья для производства антибиотиков: Тез докл Всесоюз совещ. М 1981; 23.
6. Григорян А.Н., Головина Г.П. Биотехнология и биоинженерия: Научн сб. Рига 1978; 2: 56-57.
7. Пономарева Л.В., Яковлев В.И., Шмелева В.Г., Щипанов Н.П. и др. Антибиотики и химиотер 1990; 35: 4: 42-45.
8. Добрынина В.И., Свешникова Е.Я. Руководство к практическим занятиям по биохимии. М 1967; 343.
Написать комментарий
|
