B CÔNG TH
NG
Ộ
TR
ƯỜ
Ự
Ẩ
KHOA CÔNG NGH SINH H C VÀ K THU T MÔI TR NG
ƯƠ NG Đ I H C CÔNG NGHI P TH C PH M TP HCM Ệ ƯỜ
Ạ Ọ Ệ
Ọ Ậ Ỷ
BÀI TI U LU N Ể
Ậ
MÔN : VI SINH V T CÔNG NGHI P Ậ
Ệ
Đ Tài : KHÁNG SINH PENICILLIN
(SINH D
ề
C)ƯỢ
Ế GVHD: Đ THI HOÀNG TUY N Ỗ
1. ễ ầ
3. 4. 5. 2008110066 2008110081 2008110150 2008110244 2008110353 DANH SÁCH NHÓM: Nguy n Văn Gió 2. Tr n Th Bích Hà ị Nguy n Th Kim Loan ễ ị ng S n H Tr ơ ồ ườ ng Th Thùy Vân Tr ươ ị
.
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Ậ
Ệ
C)
ƯỢ
Ỗ
Ế
BÀI TI U LU N ................................................................................................................. 1 Ể MÔN : VI SINH V T CÔNG NGHI P 1 .............................................................................. Ậ 1 ..................................................... Đ Tài : KHÁNG SINH PENICILLIN (SINH D ề 1 ........................................................................................................................................... GVHD: Đ THI HOÀNG TUY N 1 ............................................................................... 8 ........................................................................................ Hình : Penicillium Chrysogenium Hình : Penicillium chrysogenium Thom 9 ............................................................................... Hình : Penicillium notatum 10 ................................................................................................. 25 5.Tài li u n ......................................................................................................... c ngoài 28 ................................................................................................. TÀI LI U THAM KH O Ả
ệ ướ Ệ
TP.HCM, Tháng 12, 2013 PH L C Ụ Ụ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 2 Ỗ Ị Ế
1. GI
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
I THI Ớ . ỆU CHUNG V CH T KHÁNG SINH Ấ Ề
1.1. Đ nh nghĩa kháng sinh. ị
Ch t kháng sinh đ ấ ượ ả c hi u là các ch t hoá h c xác đ nh, không có b n ọ ể ấ ị
ch t enzym, có ngu n g c sinh h c (trong đó ph bi n nh t là t ổ ế ấ ấ ố ồ ọ ừ ậ vi sinh v t),
n ng đ th p (ho c r t th p) đã có kh năng c ch v i đ c tính là ngay ớ ặ ở ồ ộ ấ ặ ấ ứ ả ấ ế
m nh m ho c tiêu di ẽ ạ ặ t đ ệ ượ c các vi sinh v t gây b nh mà v n đ m b o an ệ ả ả ẫ ậ
toàn cho ng ườ i hay đ ng v t đ ộ ậ ượ c đi u tr . ị ề
1.2. C ch tác d ng. ơ ế ụ
C ch tác d ng lên vi sinh v t gây b nh ( hay các đ i t ụ ế ệ ậ ơ ố ượ ệ ng gây b nh
khác - g i t t là m m b nh) c a m i ch t kháng sinh th ọ ắ ủ ệ ấ ầ ỗ ườ ể ng mang đ c đi m ặ
riêng, tùy thu c vào b n ch t c a kháng sinh đó; trong đó, nh ng ki u tác ấ ủ ữ ể ả ộ
ng g p là làm r i lo n c u trúc thành t đ ng th ộ ườ ạ ấ ặ ố ế bào, r i lo n ch c năng ạ ứ ố
đi u ti ề ế t quá trình v n chuy n v t ch t c a màng t ể ấ ủ ậ ậ ế ạ bào ch t, làm r i lo n ấ ố
hay ki m to quá trình sinh t ng h p protein, r i lo n quá trình tái b n ADN, ề ả ạ ả ổ ợ ố
ho c t ặ ươ ng tác đ c hi u v i nh ng giai đo n nh t đ nh trong các chuy n hóa ạ ấ ị ữ ệ ể ặ ớ
trao đ i ch t ấ ổ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 3 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Hình: V trí tác d ng chính c a m t s ch t kháng sinh ộ ố ấ ụ ủ ị
2. CH T KHÁNG SINH PENICILLIN Ấ
2.1. L ch s phát hi n và s n xu t penicillin ệ ử ả ấ ị
Penicillin đ c phát hi n tình c vào năm 1928 do Alexander Fleming, khi ượ ệ ờ
Staphylococcus b nhi m n m m c nh n th y m t h p petri nuôi ộ ộ ậ ấ ố Penicillium ễ ấ ị
notatum có xu t hi n hi n t ấ ệ ượ ệ ẩ ạ ng vòng vi khu n b tan xung quanh khu n l c ẩ ị
n m.ấ
Ông đã s d ng ngay tên gi ng n m ử ụ ấ Penicillin đ đ t tên cho ch t kháng sinh ể ặ ấ ố
này (1929).
Sau đó, M đã tri n khai lên men thành công penicillin theo ph ng pháp lên ể ỹ ươ
ằ men b m t (1931). Tuy nhiên, cũng trong kho ng th i gian đó m i n l c nh m ọ ỗ ự ề ặ ả ờ
tách và tinh ch penicillin t ế ừ ị d ch lên men đ u th t b i do không b o v đ ấ ạ ệ ượ c ề ả
ho t tính kháng sinh c a ch ph m tinh ch và do đó v n đ penicillin t m th i b ế ẩ ờ ị ủ ế ề ấ ạ ạ
lãng quên.
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 4 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Năm 1938 Oxford, khi tìm l i các tài li u khoa h c đã công b , Ernst Boris ở ạ ệ ọ ố
Chain quan tâm đ n phát minh c a Fleming và ông đã đ ngh Howara Walter ủ ế ề ị
Florey cho ti p t c tri n khai nghiên c u này. ể ế ụ ứ
Ngày 25/05/1940 penicillin đã đ c th nghi m r t thành công trên chu t. ượ ử ệ ấ ộ
Năm 1942, đã tuy n ch n đ c ch ng công nghi p ể ọ ượ ệ Penicillium chrysogenum ủ
NRRL 1951 (1943) và sau đó đã đ c bi n ch ng P. chrysogenum Wis Q - 176 ượ ủ ế
(ch ng này đ ủ ượ c xem là ch ng g c c a h u h t các ch ng công nghi p đang s ế ố ủ ầ ủ ủ ệ ử
i ); đã thành công trong vi c đi u ch nh đ d ng hi n nay trên toàn th gi ụ ế ớ ệ ệ ề ỉ ườ ng
h ướ ề ng quá trình lên men đ lên men s n xu t penicillin G (b ng s d ng ti n ử ụ ể ả ấ ằ
ch t Phenylacetic, 1944).... ấ
Hình 2. Các tác gi
gi
ng Nobel y h c năm 1945 v công trình penicillin
i th ả ả ưở
ọ
ề
Penicillin đ c xem là lo i kháng sinh ph r ng, đ c ng d ng r ng rãi ượ ổ ộ ạ ượ ứ ụ ộ
ng l n nh t trong s các ch t kháng trong đi u tr và đ ề ị ượ ả c s n xu t ra v i l ấ ớ ượ ấ ấ ớ ố
sinh đã đ c bi t hi n nay. Chúng tác d ng lên h u h t các vi khu n Gram ượ ế ụ ế ệ ẩ ầ
ng và th ng đ c ch đ nh đi u tr trong các tr ng h p viêm nhi m do liên d ươ ườ ượ ề ị ị ỉ ườ ễ ợ
c u khu n, thí d nh viêm màng não, viêm tai - mũi - h ng, viêm c u khu n, t ầ ẩ ụ ầ ụ ư ẩ ọ
ph qu n, viêm ph i, l u c u, nhi m trùng máu...Th i gian đ u penicillin đ ổ ậ ễ ế ầ ầ ả ờ ượ c
ng d ng đi u tr r t hi u qu . Tuy nhiên, ch vài năm sau đã xu t hi n các ứ ị ấ ụ ề ệ ệ ả ấ ỉ
tr ng h p kháng thu c và hi n t ng này ngày càng ph bi n h n. ườ ệ ượ ợ ố ổ ế ơ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 5 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Vì v y 1959, Batchelor và đ ng nghi p đã tách ra đ c axit 6- ệ ậ ồ ượ
ẩ aminopenicillanic. Đây là nguyên li u đ s n xu t ra hàng lo t ch ph m ể ả ế ệ ạ ấ
penicillin bán t ng h p khác nhau. ợ ổ
t Nam, năm 1946, giáo s Đ ng Văn Ng đã thành công trong Đ i v i Vi ố ớ ệ ư ặ ữ
vi c s n xu t n c l c penicillin trong môi tr ng n c ngô góp ph n đáng k ệ ả ấ ướ ọ ườ ướ ầ ể
vào vi c c u ch a th ng b nh binh và đã đ c Bác H th ng Huân ch ệ ứ ữ ươ ệ ượ ồ ưở ươ ng
c này. Lao đ ngộ h ng ba cho thành t u kỳ di u ch a t ng ai làm đ ự ư ừ ệ ạ ượ
2.2. Công th c c u t o c a penicillin ứ ấ ạ ủ
ộ Penicillin g m nhi u lo i, chúng có c u t o g n gi ng nhau, bao g m m t ấ ạ ề ầ ạ ồ ồ ố
2 và m tộ
vòng thiazolidine, m t vòng b -lactam, m t nhóm amino có g n v i CO ộ ắ ớ ộ
m ch bên (R). T t c các penicillin đ u là d n su t c a acid 6-aminopenicillanic. ấ ủ ấ ả ề ẫ ạ
S thay th R t o nhi u acid amin khác nhau. h u h t các penicillin đ u đ ự ế ề ề ế ầ ạ ượ c
phân ph i d i d ng mu i natrii ho c mu i kali. ố ướ ạ ặ ố ố
Hình: C u t o chung c a phân t penicillin ấ ạ ủ ử
Ngày nay trên th gi i đã s n xu t ra đ c trên 500 ch ph m penicillin ế ớ ấ ả ượ ế ẩ
( trong đó ch lên men tr c ti p hai s n ph m là penicillin V và penicillin G) và ự ế ẩ ả ỉ
ti p t c tri n khai đ s n xu t các ch ph m penicillin bán t ng h p khác. ế ẩ ế ụ ể ả ể ấ ợ ổ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 6 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Hình : S n ph m penicillin lên men t nhiên nh P.chrysogenum ẩ ả ự ờ
ậ ả ể ặ ưỡ ng 2.3. Nh ng vi sinh v t s n sinh penicillin và đ c đi m dinh d ữ c a chúng: ủ
Nh ng vi sinh v t sinh penicillin thu c các gi ng n m m c ữ ậ ố penicillium và ấ ộ ố
Aspergillus. Nh ng các ch ng thu c nhóm Penicillium notatum, Penicillium ủ ư ộ
chrysogenum có ho t l c cao và đ ạ ự ượ ữ c dùng trong công nghi p kháng sinh. Nh ng ệ
ng pháp b m t trên c s ch t t nhiên ch ng đ u tiên đ ầ ủ ượ c nuôi c y b ng ph ấ ằ ươ ơ ở ấ ự ề ặ
2.3.1. Penicillium chrysogenum
t o thành 10-15 đv/ml kháng sinh. ạ
Khu n l c 5-6 cm đ ườ ẩ ạ ặ ạ ụ ố ng kính, màu l c vàng, l c xanh, m t d ng nhung, ụ ẹ ẩ ạ ặ ng xung quanh màu vàng, màu nâu t t ti ọ ế ươ ườ tr n nh n, phát tri n t ử ầ ẵ i. Gi ầ ớ ể ể ạ đôi khi có vài vùng x p bông nh , nhi u rãnh xuyên tâm. M t trái khu n l c và ề môi tr t màu vàng chanh. Giá h s i n n, ph n l n 3,0-3,5 x 150-350 μm, mang bào t ể ừ ệ ợ ề 1-2 nhánh. Nhánh cùng v i các vòng cu ng th bình, các vòng th bình t o thành ố ớ ch i ba vòng. ổ ộ Nhánh nh n 3,0-3,5 x 15-25 μm. Cu ng th bình 2-5 cái trên đ nh m t ể ẵ ố ỉ
ể ộ ố ỉ ể ộ tr n hình eclip, nh n, 2,5-3,5 x 3-4 μm, thành c t ử ầ ẵ nhánh 2-3 x 12-15 μm. Th bình x p thành t ng vòng 4-6 cái trên đ nh m t cu ng th ừ ế bình 2,0-2,5 x 8-10 μm. Bào t dài t i 200 μm. ớ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 7 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Hình : Penicillium Chrysogenium
Penicillium chrysogenum trên môi tr ườ ể ng Raistrik t o thành hai ki u ạ khu n l c: ẩ ạ
Ki u I: khu n l c tròn tr n, các n p nhăn rõ nét. Khu n ty khí sinh m c t ẩ ạ ọ ố t ế ể ặ ẩ
và có màu xanh; theo rìa khu n l c có đ ẩ ạ ườ ẩ ng vi n r ng 2-5 mm c a nh ng khu n ề ộ ữ ủ
ty b c tr ng không có bào t ; các khu n ty c ch t màu nâu; ch t màu không hoà ạ ắ ử ơ ấ ẩ ấ
vào môi tr ng. ườ
Ki u II: khu n l c có nh ng khu n ty màu tr ng, phát tri n y u; khu n ty ẩ ạ ữ ế ể ể ẩ ắ ẩ
ng xuyên c ch t cũng có màu nâu. Khu n l c ki u I cho ho t l ơ ấ ẩ ạ ạ ự ể cao, ki u II th ể ườ
cho ho t tính kháng sinh th p. Vì v y c n ph i tách nh ng khu n l c ki u I trên ậ ầ ẩ ạ ữ ể ả ạ ấ
môi tr ng này và th ườ ườ ạ ự ng xuyên ki m tra đ ch n nh ng khu n l c có ho t l c ể ọ ẩ ạ ữ ể
cao, gi c đ c tính c a gi ng. đ ữ ượ ặ ủ ố
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 8 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Hình : Penicillium chrysogenium Thom
tr n t l i thành ổ ớ ỗ ử ầ ụ ạ tr n. a- Ch i (b máy mang bào t ộ d ng c t, b- Chi ti ạ ộ tr n) v i các chu i bào t t b máy mang bào t ử ầ ( nh:Ả Bùi Xuân Đ ng và Nguy n Huy Văn) ễ ử ầ ế ộ ồ
2.3.2. Penicillium notatum
Khu n l c 3,0-4,5 cm đ ụ
t ti t r t nhi u, màu vàng t
i, vàng nâu t ươ tr n nh n, phát ẵ ử ầ ặ ẩ ạ ạ μm, không có nhánh ho c mang 1-2 μm. Cu ng th bình thành vòng 3-6 cái ể ố ử ầ ặ ỉ ử ầ ng kính, x p thành các chu i song song hay d ng c t, dài t μm. Th bình ể ẵ tr n hình c u, g n c u, nh n ầ ầ i 100 ộ ầ ạ ườ ế ớ ặ ạ ng kính, màu l c xanh, l c xám xanh, m t d ng ườ ẩ ạ ụ ươ nhung, nhi u rãnh xuyên tâm. M t trái khu n l c màu vàng t i. ặ ề Gi i, vàng nâu nh t. Giá bào t ề ươ ọ ế ấ h s i n n 2,5-3,0 x 250-500 tri n h u h t t ể ầ ế ừ ệ ợ ề nhánh. Nhánh n u có nh n, 2,5-3,0 x 10-20 ẵ ế tr n ho c trên đ nh m i nhánh 2,5-3,0 x 10-15 trên đ nh giá bào t ỗ ỉ μm. Bào t x p thành vòng 3-6 cái 2,0-2,5 x 8-10 ế 3,0-3,5 μm đ ỗ µm.
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 9 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Hình : Penicillium notatum
tr n), b- Bào t ẩ ạ ủ tr n, c- Khu n l c c a ử ầ ổ Hình : Penicillium notatum Westling. ộ Chú thích: a- Ch i (b máy mang bào t ử ầ ch ng n m do Fleming phân l p (ch ng NRRI 824) (Raper và Thom, 1949). ủ ủ ậ ấ
Nh ng ch ng Penicillium th i kém n đ nh. Đ c ữ ủ ườ ng có ho t l c cao l ạ ự ạ ổ ị ặ tính
c kh này đ t cho nh ng nhà vi sinh v t m t nhi m v khó khăn: t o đ ậ ạ ượ ụ ữ ệ ặ ộ ả năng
sinh kháng sinh cao nh t, gi c n đ nh trong quá trình nghiên c u và đ ấ ữ ượ ổ ị ứ ấ s n xu t. ả
này b o v Nhi m v này có m t ý nghĩa r t l n trong công nghi p .các gi ng ấ ớ ụ ệ ệ ộ ố ả ệ ở
tr ng thái đông khô có th t i ba năm, đ t vô trùng là hai năm. Ngày nay k , ệ ở ạ ể ớ ở ấ
c nh ng gi ng n đ nh, ít nh t sau nh di truy n h c đã t o đ ề ọ ạ ượ ờ ố ổ ị ữ ấ sáu th h không ế ệ
gi m ho t tính kháng sinh. ả ạ
Chúng ta c n ph i nh n th c r ng các n m penicillium th ứ ằ ấ ầ ả ậ ườ ổ ng d bi n đ i ễ ế
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 10 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
v hình thái và gi m kh năng sinh kháng sinh. Khi x y ra bi n đ i thì s ề ẽ sinh ra ế ả ả ả ổ
hàng lo t nh ng ch ng m i t ớ ừ ố gi ng c b n và nhi m v c a các nhà vi ệ ơ ả ụ ủ ữ ủ ạ sinh v tậ
lúc này là ph i ch n l ọ ạ ả i nh ng khu n l c kho có nhi u u đi m, ti p ẻ ẩ ạ ề ư ế theo c nầ ữ ể
ph i ti n hành nh ng bi n pháp b o qu n thích h p. ả ế ữ ệ ả ả ợ
3. QUY TRÌNH S N XU T PENICILLIN T VI SINH V T Ừ Ả Ấ Ậ
3.1. Đ c đi m chung: ể ặ
Công ngh lên men s n xu t penicillin mang nét đ c thù riêng c a t ng c s ủ ừ ơ ở ệ ặ ấ ả
ỗ ằ s n xu t và các thông tin này r t h n ch cung c p công khai, ngay m i b ng ả ấ ạ ế ấ ấ
sáng ch th ng cũng ch gi nh ng công đo n nh t đ nh ế ườ i h n ỉ ớ ạ ở ữ ấ ị ạ . Vì v y r t khó ậ ấ
c công ngh t ng quát chung. Theo công ngh lên men c a hãng Gist- đ a ra đ ư ượ ệ ổ ủ ệ
Brocades (Hà Lan), toàn b dây chuy n s n xu t thu c kháng sinh penicillin có ể ả ấ ộ ố
th phân chia làm b n công đo n chính nh sau. ư ể ạ ố
Lên men s n xu t penicillin t nhiên (th ng thu penicillin V ho c penicillin G) . ấ ả ự ườ ặ
X lý d ch lên men tinh ch thu bán thành ph m penicillin t nhiên. ử ế ẩ ị ự
S n xu t các penicillin bán t ng h p (t nguyên li u penicillin t nhiên) ấ ả ợ ổ ừ ệ ự
Pha ch các lo i thu c kháng sinh penicillin th ố ế ạ ươ ng m i ạ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 11 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Hình: S đ dây chuy n s n xu t penicillin ề ả ơ ồ ấ
(theo Gist-Brocades Copr. (Hà Lan))
3.2. Chu n b lên men ẩ ị
- Gi ng, b o qu n và nhân gi ng cho s n xu t: ấ ả ả ả ố ố
Gi ng dùng đ lên men penicillin là P.chrysogenum, đây là lo i n m s i bào t ạ ấ ể ố ợ ử
ng đ c, chúng t o ra hai d ng khu n ty: khu n ty h . Khi m i phát hi n trong môi tr ở ệ ớ ườ ẩ ẩ ặ ạ ạ
khí sinh và khu n ty dinh d ẩ ưỡ ắ ng màu tr ng. Sau khi nuôi c y m t ngày, khu n ty b t ẩ ấ ắ ộ
đ u chuy n sang màu xanh xám và đính bào t ầ ể ử ắ ầ ấ b t đ u xu t hi n. Th i gian này xu t ấ ệ ờ
tr n t ti n bào t n m trong các đính bào t . Các bào t l n l hi n m t ít bào t ộ ệ ử ầ ừ ề ử ằ ử ử ầ ượ t
đ ượ ạ ẫ c t o thành theo th i gian nuôi c y và cu i cùng thì màu c a n m penicillium s m ố ủ ấ ấ ờ
h n.ơ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 12 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Hình: N m ấ P.chrysogenum
Gi ng công nghi p d ng đông khô, ệ P.chrysogenum đ ố ượ c b o qu n lâu dài ả ả ở ạ
l ng. Gi ng t môi tr b o qu n siêu ll nh ho c b o qu n trong nit ả ả ặ ạ ả ả ơ ỏ ố ừ ườ ả ng b o
qu n đ c c y chuy n ra trên môi tr ả ượ ấ ề ườ ng th ch h p đ ho t hoá và nuôi thu bào ạ ể ạ ộ
thu t h p petri đ c c y chuy n ti p sang môi tr t ử ị . D ch huy n phù bào t ề ử ừ ộ ượ ấ ể ế ườ ng
bình tam giác, r i sang thi t b phân gi ng nh , qua thi t b nhân gi ng trung ồ ế ị ỏ ố ế ị ố
gian ... và cu i cùng là trên thi ố ế ị ủ t b nhân gi ng s n xu t. Yêu c u quan tr ng c a ấ ả ầ ố ọ
ng gi ng c n thi c a công đo n nhân gi ng là ph i đ m b o cung c p đ l ủ ả ả ủ ượ ấ ả ạ ố ầ ố ế t,
v i ho t l c cao, ch t l ớ ạ ự ấ ượ ng đ m b o đúng th i đi m cho các công đo n nhân ể ả ạ ả ờ
gi ng k ti p và cu i cùng là cung c p đ l ấ ủ ượ ế ế ố ố ậ ng gi ng đ t các yêu c u k thu t ầ ạ ố ỹ
ậ cho lên men s n xu t. Trong th c ti n, đ đ m b o cho quá trình lên men thu n ự ễ ể ả ả ả ấ
i ng i ta th ng tính toán l ng gi ng c p sao cho m t đ gi ng trong d ch l ợ ườ ườ ượ ậ ộ ố ấ ố ị
9 bào t
3.
lên men ban đ u kho ng 1 - 5.10 ầ ả / mử
- Chu n b môi tr ng lên men và thi ẩ ị ườ t b : ế ị
• Chu n b môi tr ng lên men: ẩ ị ườ
Cân đong, pha ch riêng r các thành ph n môi tr ng lên men trong các ế ẽ ầ ườ
thùng ch a phù h p ứ ợ
0C ( hay thanh trùng liên t c
Thanh trùng gián đo n 121 kho ng 140- ạ ở ụ ở ả
1460C) ho c l c qua các v t li u siêu l c r i m i b m vào thùng lên men. ậ ệ ớ ơ ọ ồ ặ ọ
N u đ c tính công ngh c a thi ệ ủ ế ặ ế ị ế ồ t b lên men cho phép, có th pha ch r i ể
thanh trùng đ ng th i d ch lên men trong cùng m t thi t b . T t c các c u t b ờ ị ồ ộ ế ị ấ ả ấ ử ổ
sung vào môi tr ng lên men đ u ph i đ c và sau đó b ườ ả ượ ử c x lý kh khu n tr ử ề ẩ ướ ổ
sung theo ch đ v n hành vô khu n. ế ộ ậ ẩ
• Thi t b lên men: Ph i đ c vô khu n tr c khi đ a vào s d ng. Th ế ị ả ượ ẩ ướ ử ụ ư ườ ng
t 2,5 – 3,0 at trong th i gian 3 gi . Đông th i kh thanh trùng b ng h i quá nhi ằ ơ ệ ờ ờ ờ ử
khu n nghiêm ng t t t c các h th ng ng d n, kh p n i, van, phin l c và t ặ ấ ả ệ ố ẫ ẩ ố ố ọ ớ ấ t
t b ph tr khác….Trong quá trình lên men luuôn c g ng duy trì áp c các thi ả ế ị ụ ợ ố ắ
su t d trong thi t b nh m h n ch rũi ro do nhi m t p. ấ ư ế ị ằ ễ ế ạ ạ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 13 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Không khí th ng đ c kh khu n s b b ng nén đo n nhi t, sau đó qua ườ ượ ẩ ơ ộ ằ ử ạ ệ
màng l c vô khu n hay màng siêu l c . ẩ ọ ọ
• Chu n b môi tr
- Chu n b môi tr ng nhân gi ng ẩ ị ườ ố
ng nhân gi ng: Đ làm môi tr ng nhân gi ng ng i ta ẩ ị ườ ể ố ườ ố ườ
ng lên men nh ng chúng không ch a lactose (n u có cũng chu n b nh môi tr ị ư ẩ ườ ư ứ ế
ch ch a m t l ỉ ứ ộ ượ ng r t nh ), m t s khoáng ch t và ti n khoáng ch t. M t khác ấ ộ ố ề ấ ặ ấ ỏ
c tính toán đ đ m b o cung c p đ thành ph n môi tr ầ ườ ng nhân gi ng c n đ ố ầ ượ ể ả ả ấ ủ
ngu n th c ăn C, N, các ch t khoáng và các thành ph n khác, đ m b o cho s ứ ầ ả ả ấ ồ ự
hình thành và phát tri n thu n l i c a pellet. ậ ợ ủ ể
Sau khi làm m môi tr ng đ n đ m nh t đ nh, ng ẩ ườ ấ ị ộ ẩ ế ườ ố i ta s phân ph i ẽ
ớ vào chúng vào các d ng c th y tinh (chai th y tinh hay các bình tam giác) v i ụ ủ ụ ủ
kh i l ng b ng 1/5 hay 1/6 dung tích c a d ng c , đ y nút bông và đem thanh ố ượ ủ ụ ụ ậ ằ
oC (0,5 at) trong 30 phút
trùng 121ở
3.3. K thu t lên men: ậ ỹ
3.3.1. K thu t lên men b m t: ề ặ ậ ỹ
lâu, hi n nay h u nh không còn đ Áp d ng t ụ ừ ư ệ ầ ượ ấ c tri n khai trong s n xu t ể ả
ng pháp: l n n a. G m 2 ph ớ ữ ồ ươ
* Lên men trên nguyên li u r n (cám mì, cám ngô có b sung đ ng lactose) ệ ắ ổ ườ
* Lên men trên b m t môi tr ng l ng tĩnh (ph bi n s d ng môi tr ề ặ ườ ổ ế ử ụ ỏ ườ ng
c chi t ngô).. c b n lactose - n ơ ả ướ ế
• Quá trình nhân gi ng ố
Quá trình nhân gi ng b t đ u t gi ng có trong ng nghi m. Trong các nhà ắ ầ ừ ố ệ ố ố
máy, m i l n c y truy n gi ng, ng i ta th ng c y làm 3 ng. M t ng dùng ỗ ầ ề ấ ố ườ ườ ộ ố ấ ố
ki m tra tr ể ướ ể ả c khi s n xu t, m t ng dùng đ s n xu t và m t ng dùng đ b o ể ả ộ ố ộ ố ấ ả ấ
qu n.ả
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 14 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
Song song đó, ng i ta chu n b m t bình tam giác dung tích 200 – 250 ml và ườ ị ộ ẩ
chu n b 50 g môi tr trên. Môi tr ng đã đ c thanh ẩ ị ườ ng nh ph n trình bày ầ ư ở ườ ượ
oC.
trùng và làm ngu i đ n 30 ộ ế
Đ 10ml đã thanh trùng và làm ngu i vào ng gi ng, dùng que th y tinh ộ ủ ổ ố ố
đánh cho bào t c. B ng bi n pháp vô trùng (th c hi n trong các ử hòa tr n v i n ộ ớ ướ ự ệ ệ ằ
nuôi c y vô trùng) chuy n toàn b vào bình tam giác trên l c cho th t đ u và t ủ ậ ề ể ắ ấ ộ
oC. Nuôi trong đi u ki n này chi đ n khi bào t ệ
chuy n chúng sang t m 30 – 37 ể ủ ấ ế ề ử
ng. n m xu t hi n và phát tri n đ u kh p môi tr ấ ệ ể ề ắ ấ ườ
ứ ầ Ta g i quá trình th c hi n nh trên là quá trình nhân gi ng c p 1. C l n ự ư ệ ấ ọ ố
t th c hi n ti p ta có gi ng c p 2, c p 3…cho đ n khi đ 5 – 10% gi ng cho l ượ ự ủ ế ệ ế ấ ấ ố ố
ng môi s n xu t. M i m t c p đ nhân gi ng t ộ ấ ả ấ ộ ỗ ố ừ ấ c p này sang c p khác, kh i l ấ ố ượ
tr ng tăng t 10 – 15 l n. ườ ừ ầ
• Quá trình lên men
ng pháp lên men trên nguyên li u r n (cám mì, cám ngô có b Đ i v i ph ố ớ ươ ệ ắ ổ
oC,
sung đ ng lactose), khi môi tr ng đã đ c kh trùng và làm ngu i đ n 30 ườ ườ ượ ộ ế ử
ti n hành tr n gi ng vào v i t t 5 – 10%. Các khay đ c x p ch ng lên nhau l ớ ỷ ệ ừ ế ộ ố ượ ế ồ
trên nh ng giá đ có m t kho ng cách nh t đ nh đ thoáng khí và thoáng nhi ấ ị ữ ể ả ỡ ộ ệ t.
oC. u đi m c a ph
Quá trình lên men kéo dài 6 – 7 ngày nhi t đ 24 – 28 ở ệ ộ Ư ể ủ ươ ng
pháp này là đ ng lactose đ ườ ượ ấ ệ c n m m c đ ng hóa ch m nên không x y ra hi n ậ ố ồ ả
ng trong t bào, còn d ch n c chi t ượ ng d th a đ ư ừ ườ ế ị ướ ế ấ t ngô cung c p cho n m ấ
m c ngu n th c ăn nit , các ch t khoáng và các ch t sinh tr ng, trong đó ứ ồ ố ơ ấ ấ ưở
ấ ạ phenylalanin khi b th y phân s t o thành phenylacetic cung c p ti n ch t t o ị ủ ẽ ạ ề ấ
m ch nhánh cho phân t penicillin. ạ ử
Khi lên men trong môi tr ườ ụ ng l ng, áp d ng công ngh b sung liên t c ệ ổ ụ ỏ
phenylacetic vào môi tr ng lên men, hàm l ườ ượ ng b sung ph thu c pH môi ụ ổ ộ
3 d ch lên men. Dung d ch lên men sau
tr ng th ng là 0,2-0,8 kg phenylacetic/m ườ ườ ị ị
khi đ c kh trùng s đ c phân ph i vào các khay có kích th c gi ng các khay ượ ẽ ượ ử ố ướ ố
nuôi c y b m t v i môi tr ng bán r n. đáy các khay này không đ ề ặ ớ ấ ườ ắ Ở ượ ụ ỗ c đ c l
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 15 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
vì ph i ch a môi tr ng l ng. Chi u cao c a dung d ch môi tr ng trong các khay ứ ả ườ ủ ề ỏ ị ườ
là 3 – 4 cm. ng i ta cũng ti n hành lên men trong kho ng th i gian 6 – 7 ngày ườ ế ả ờ ở
oC. Ti n hành lên men trong đi u ki n môi tr
nhi t đ lên men là 24 – 28 ệ ộ ế ề ệ ườ ng
ng penicillin G đ c t ng h p tăng rõ r t còn hàm l ng các l ng này, l ỏ ượ ượ ổ ệ ợ ượ
penicillin khác cũng gi m đi. Đ h n ch quá trình oxy hóa ti n ch t, th ể ạ ế ề ấ ả ườ ng
ph i b sung vào môi tr ng m t l ng nh axit axetic. Trong k thu t lên men ả ổ ườ ộ ượ ậ ỏ ỹ
ng th l ng gián đo n không đi u ch nh pH môi tr ỏ ề ạ ỉ ườ ườ ng tăng nh , sau đó t ẹ ươ ng
ng trong kho ng pH = 6,8 – 7.4. đ i n đ nh và vào cu i quá trình lên men th ố ố ổ ị ườ ả
i ta đã xác đ nh đ c penicillin ch Khi s d ng c ch t chính là lactose, ng ấ ử ụ ơ ườ ị ượ ỉ
đ m nh m trong môi tr ượ ổ c t ng h p và tích t ợ ụ ạ ẽ ườ ử ụ ng khi n m m c đã s d ng ố ấ
đ ng này và khi lactose có d u hi u c n ki t thì s i n m cũng b t đ u t phân. ườ ệ ạ ấ ệ ắ ầ ự ợ ấ
i ta th ng k t thúc quá trình lên men vào th i đi m s p h t đ Vì v y ng ậ ườ ườ ế ườ ng ế ể ắ ờ
lactose.
3.3.2. K thu t lên men chìm: ậ ỹ
K thu t len men chìm là k thu t đ c áp d ng trong h u h t các c c ậ ượ ậ ỹ ỹ ơ ở ụ ế ầ
ng đ c v n hành theo ph s n xu t penicillin công nghi p hiên nay và th ả ệ ấ ườ ượ ậ ươ ng
pháp lên men bán liên t c, g m ph ụ ồ ươ ng án lên men gián đo n theo m có b sung ạ ẻ ổ
liên t c (hay bán liên t c) m t hay m t vài c u t k t h p v i ph ấ ử ế ợ ụ ụ ộ ộ ớ ươ ầ ng án tu n
hoàn l i m t ph n h s i c a m lên men tr c (ho c không). ạ ầ ệ ợ ủ ẻ ộ ướ ặ
• Quá trình nhân gi ngố
Trong quá trình lên men chìm ng i ta nhân gi ng trong môi tr ườ ố ườ ng l ng. ỏ
M c đích c a quá trình nhân gi ng là thu nh n đ c s l ng t bào cao( th ậ ượ ố ượ ụ ủ ố ế ườ ng
ng t bào/ml). tính t ng l ổ ượ ế
Quá trình nhân gi ng đ ố ượ ắ ầ c b t đ u b ng vi c chuy n gi ng t ệ ể ằ ố ừ ố ệ ng nghi m
sang nh ng bình tam giác đã ch a s n môi tr ng nhân gi ng. Ng i ta th ứ ẵ ữ ườ ố ườ ườ ng
nhân gi ng vào các bình lên men dung tích t 1 lít cho đ n hàng ngàn lít. Nhi ố ừ ế ệ ộ t đ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 16 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
oC và th i gian nhân gi ng
trong quá trình nhân gi ng duy trì kho ng 26 ± 1 ố ở ả ờ ố ở
m i c p đ kho ng 72 gi . ỗ ấ ả ộ ờ
• Quá trình lên men
Quá trình lên men trong môi tr ng l ng b ng ph ng pháp lên men chìm đ ườ ằ ỏ ươ ể
c v n hành theo ph ng pháp lên men hai pha: s n xu t penicillin đ ả ấ ượ ậ ươ
- Pha th nh t nuôi thu sinh kh i trong kho ng 2 – 3 ngày. Trong pha này h ứ ấ ả ố ệ
ng d đ ng hóa s đ c t s i phát tri n r t m nh vì các ch t dinh d ạ ợ ể ấ ấ ưỡ ễ ồ ẽ ượ ế ấ bào h p
th r t m nh, t c đ sinh s n c a n m x y ra r t nhanh, s t o thành penicillin ủ ấ ố ộ ụ ấ ự ạ ả ấ ạ ả
m i b t đ u. ớ ắ ầ
- Pha th hai lên mên thu s n ph m. pha này h s i phát tri n ch m l ẩ Ở ứ ả ệ ợ ể ậ ạ i,
pH tăng d n và đ t đ n giá tr kho ng 7 – 7,5. Trong pha này penicillin đ ả ạ ế ầ ị ượ ạ c t o
thành v i m c đ c c đ i. ứ ộ ự ạ ớ
Trong h u h t các tr ng h p, khi lên men, ng ế ầ ườ ợ ườ ầ ớ i ta thay th ph n l n ế
(ho c hoàn toàn) đ ng lactose b ng đ ng glucose. L ng glucose này có th ặ ườ ằ ườ ượ ể
đ c b sung liên t c hay bán liên t c nh ng ph i giám sát ch t ch n ng đ ượ ẽ ồ ư ụ ụ ả ặ ổ ộ
glucose trong su t quá trình v n hành pha đ duy trì n ng đ glucose luôn ể ậ ố ồ ộ ở ứ m c
thích h p nh m v a gi kh i l ừ ằ ợ ữ ố ượ ợ ng h s i n đ nh, v a đ m b o sinh t ng h p ừ ả ệ ợ ổ ả ổ ị
nhi u penicillin. ề
Trong th c ti n, đ tránh x y ra thi u h t nh t th i glucose , ng i ta có ự ụ ể ễ ế ấ ả ờ ườ
th k t h p b sung m t l ng nh đ ể ế ợ ộ ượ ổ ỏ ườ ị ng lactose (khi đó, n u ch a b sung k p ế ư ổ
đi u ch nh đ s d ng đ glucose thì n m m c s t ấ ố ẽ ự ề ể ử ụ ỉ ườ ả ng lactose nên không x y
ra hi n t ng t phân h s i). Ngoài ngu n nit trong n c chi t ngô, ng i ta ệ ượ ự ệ ợ ồ ơ ướ ế ườ
4)2SO4 đ v a cung c p th c ăn N và S, v a s
th ng s d ng ph i h p (NH ườ ố ợ ử ụ ể ừ ừ ử ứ ấ
d ng đ đi u ch nh pH trong quá trình lên men (pH d ch len men ban đ u th ụ ể ề ầ ỉ ị ườ ng
3PO4);
đ c đi u ch nh v kho ng pH = 6,5 – 6,8 b ng dung d ch NaOH ho c H ượ ề ề ằ ặ ả ị ỉ
+ th n ng đ NH ồ 4
3 d ch lên men. Ch t ấ
ng kh ng ch trong kho ng 0,3 – 0,4 kg/m ộ ườ ế ả ố ị
ng s d ng là các lo i d u béo nh : m l n, d u đ u t phá b t th ọ ườ ạ ầ ử ụ ỡ ợ ậ ươ ư ầ ầ ng, d u
ấ v ng, d u cám…Ti n ch t t o nhánh phenylacetic trong lên men s n xu t ừ ấ ạ ề ả ầ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 17 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
penicillin G (ho c phenooxyacetic trong lên men s n xu t penicillin V) đ c b ả ấ ặ ượ ổ
sung liên t c (ho c b sung gián đo n làm nhi u l n) trong su t th i gian pha lên ặ ổ ề ầ ụ ạ ố ờ
3 d ch (n u ít quá ế
men penicillin, đ duy trì n ng đ trong kho ng 0,1 – 1,0 kg/m ể ả ồ ộ ị
ộ n m m c s t ng h p đ ng th i nhi u penicillin khác, n u nhi u quá s gây đ c ấ ố ẽ ổ ề ế ề ẽ ợ ồ ờ
cho n m và tăng c ng thúc đ y quá trình hydroxyl hóa s n ph m penicillin). ấ ườ ả ẩ ẩ
oC, sau đó sang pha sau gi
Nhi t đ lên men pha đ u kh ng ch 30 22 – ệ ộ ế ở ầ ố ữ ở
25oC. T c đ s c khí và khu y tr n đ c đi u ch nh đ duy trì n ng đ oxy hòa ố ộ ụ ấ ộ ượ ề ể ồ ộ ỉ
tan trong d ch trong kho ng 30%. Trong đi u ki n trên th i gian lên men m i m ề ệ ả ờ ỗ ị ẻ
th . K t thúc quá trình lên men ng i ta c ườ ng kéo dài kho ng 144 – 180 gi ả ờ ế ườ ố
g ng l c s m d ch lên men, làm l nh r i chuy n sang công đo n trích ly và tinh ồ ắ ọ ớ ể ạ ạ ị
ch thu penicillin. ế
t b lên men chìm: * Đ c đi m v thi ể ề ặ ế ị
Quá trình lên men s n xu t penicillin ngày nay ch y u đ c ti n hành trong ủ ế ượ ế ả ấ
thi ế ị ộ t b lên men chìm ch t o b ng nhóm thép ch u ăn mòn CT2 v i khu y tr n ế ạ ằ ấ ớ ị
ki u tu c-bin (g m nhi u t ng cánh khu y), k t h p b trí h vách d n dòng ế ợ ề ầ ể ệ ấ ẫ ố ồ ố
3/h.
c thi trong thùng). Công su t khu y tr n tiêu hao đ ấ ấ ộ ượ ế ế t k kho ng 3kW/m ả
Không khí nén đã vô khu n đ c c p vào qua h ng phân ph i ki u vòng xoáy ẩ ượ ấ ệ ố ể ố
hay ki u r qu t đ c l i đáy (hay phía d ạ ụ ỗ ắ ể ẻ l p đ t sát d ặ ướ ướ i cánh tu c-bin). Bên ố
trong thi t b đ c l p đ t nhi u t ng ng trao đ i nhi ế ị ượ ắ ề ầ ặ ố ổ ệ ắ ế ợ t ki u vòng xo n k t h p ể
t qua thành thi đ ng th i v i trao đ i nhi ồ ờ ớ ổ ệ ế ị t b hai l p v , đ m b o đi u nhi ỏ ả ề ả ớ ệ t
hi u qu trong su t quá trình lên men. Dung tích thi ệ ả ố ế ị ả t b ph bi n trong kho ng ổ ế
150 – 300m3, h s đ đ y th ệ ố ổ ầ ườ ậ ng ch n kho ng 80%V (ph thu c vào k thu t ụ ả ọ ộ ỹ
và thi t b phá b t). Thi t b nhân s n xu t gi ng có dung tích kho ng 10%V thi ế ị ọ ế ị ả ấ ả ố ế t
c thi ng t và th ng đ t b lên b len men, đ ị ượ t k t ế ế ươ ự ườ ượ c ghép c ng v i thi ứ ớ ế ị
men. Toàn b thi t b lên men s n xu t, thi t b nhân gi ng l n và h th ng trang ộ ế ị ả ấ ế ị ệ ố ố ớ
thi c thi t b ph tr đ ế ị ụ ợ ượ ế ế ậ t k và l p đ t đ m b o có th v sinh và thao tác v n ặ ả ể ệ ắ ả
hành theo ch đ vô khu n cao (t t nh t nên b trí sao cho có th áp d ng ch đ ế ộ ẩ ố ế ộ ụ ể ấ ố
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 18 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
t b này). Các thông s ki m tra quá trình thanh trùng đ ng th i cho toàn b h thi ờ ộ ệ ồ ế ị ố ể
ng, n ng đ oxy hòa tan, nhi t đ , hàm l ng sinh lên men bao g m: pH môi tr ồ ườ ồ ộ ệ ộ ượ
kh i và t c đ bi n thiên l ng sinh kh i, s l ng, kích th ộ ế ố ố ượ ố ượ ố ướ c và c u trúc ấ
pellet, n ng đ các c u t c ch t, n ng đ penicillin, thành ph n khí th i và các ấ ử ơ ấ ầ ả ồ ộ ộ ồ
ch tiêu ki m tra v vi sinh v t. Vi c giám sát và đi u ch nh quá trình lên men ề ể ệ ề ậ ỉ ỉ
đ c xây d ng trên c s khai thác c hai ki u t ng tác tr c tuy n (online ượ ơ ở ể ươ ự ả ự ế
control) và t ươ ng tác không ph n h i theo quy lu t (offline control), ph thu c vào ậ ụ ả ộ ồ
ng máy tính hóa trong kh năng đáp ng c a h thi ứ ủ ệ ả ế ị ệ t b hi n có. Đ ng th i xu h ồ ờ ướ
ki m tra và giám sát quá trình lên men đang d n chi m u th trong s n xu t công ế ư ế ể ầ ả ấ
nghi p.ệ
Hình: S đ h lên men dùng cho s n xu t penicillin. ơ ồ ệ ấ ả
chung c a quá trình lên men chìm ệ ủ ế ả
penicillin trong d ch lên men là k t qu * Hi u qu kinh t Năng l c sinh t ng h p và tích t ổ ự ợ ụ ế ị ả
ng tác đ ng th i c a hàng lo t y u t công ngh nh : ho t tính sinh c a m i t ủ ố ươ ạ ế ố ờ ủ ồ ệ ư ạ
t ng h p c a chúng, công ngh lên men áp d ng, ch t l ổ ấ ượ ụ ủ ệ ợ ặ ng nguyên li u, đ c ệ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 19 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
tính thi t b và năng l c đáp ng các yêu c u công ngh c a thi ế ị ệ ủ ứ ự ầ ế ị t b , ch đ giám ế ộ
sát và đi u ch nh các thông s công ngh , năng l c và k năng v n hành c a công ệ ự ủ ề ậ ố ỹ ỉ
nhân.... V i ngu n c ch t chính là glucoza và lên men theo ph ng pháp chìm, ấ ớ ồ ơ ươ
h s phân b nguyên li u d tính kho ng 25% glucoza đ ự ệ ố ệ ả ổ ượ ấ ố ử ụ c n m m c s d ng
ng đ đ t ng h p h s i, 65% đ ể ổ ệ ợ ợ ườ ượ ử ụ ủ ệ ợ c s d ng đ duy trì s s ng sót c a h s i, ự ố ể
còn l c n m m c s d ng đ t ng h p penicillin. H s s ạ i ch kho ng 10% đ ả ỉ ượ ấ ố ử ụ ệ ố ử ể ổ ợ
ng ng là 20% và 80%. d ng th c ăn nit ứ ụ ơ và l u huỳnh đ t ng h p penicillin t ể ổ ư ợ ươ ứ
3
ạ N ng đ penicillin G trong d ch lên men nh ng năm 80 - 90 c a th k XX đ t ế ỷ ữ ủ ộ ồ ị
kho ng 80.000 UI/ml (t ng ng năng su t kho ng 40 - 50 kg penicillin G/ m ả ươ ứ ấ ả
d ch lên men ). ị
3.3.3. X lý d ch lên men và tinh ch thu penicillin t nhiên ử ế ị ự
Có ba ph ng pháp thu nh n và tinh ch penicillin t môi tr ươ ế ậ ừ ườ ấ ng nuôi c y,
đó là:
• Trích ly b ng dung môi h u c ữ ơ ằ
• H p ph ấ ụ
• Trao đ i ion ổ
Trong ba ph ng pháp trên thì ph ươ ươ ng pháp trích ly b ng dung môi h u c ằ ữ ơ
đ c s d ng nhi u h n c . ph ng pháp này d a trên nh ng u đi m sau: ượ ử ụ ề ơ ả ươ ữ ư ự ể
• Mu i c a penicillin r t d tan trong n ấ ễ ố ủ c ướ
• Acid penicillic r t d tan trong dung môi h u c ấ ễ ữ ơ
Công đo n x lý d ch lên men và tinh ch thu penicillin t nhiên đ c tóm ử ế ạ ị ự ượ
t trong s đ hình 2.9 , bao g m các công đo n chính sau đây: t ắ ơ ồ ạ ồ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 20 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
t công đo n x lý d ch lên men thu penicillin t nhiên Hình: S đ tóm t ơ ồ ắ ạ ử ị ự
3.3.4. L c d ch lên men: ọ ị
M c đích : Penicillin là s n ph m lên men ngo i bào. Vì v y, ngay sau khi ụ ạ ậ ẩ ả
i ta th ng ti n hành l c ngay đ gi m t n hao do k t thúc quá trình lên men ng ế ườ ườ ể ả ế ổ ọ
phân hu penicillin và gi m b t khó khăn khi tinh ch , do các t p ch t t o ra khi ấ ạ ế ạ ả ớ ỷ
phân. h s i n m t ệ ợ ấ ự
Thi t b l c t b l c hút ki u băng t i ho c ki u thùng quay. ế ị ọ : ph bi n là thi ổ ế ế ị ọ ể ả ể ặ
Thông th ng, ng ườ ườ ể i ta ch c n l c m t l n r i làm l nh d ch ngay đ chuy n ộ ầ ồ ỉ ầ ọ ể ạ ị
sang công đo n ti p theo. Ch trong nh ng tr ữ ế ạ ỉ ườ ng h p r t đ c bi ợ ấ ặ ệ ả t m i c n ph i ớ ầ
ng t phân h x lý k t t a m t ph n protein và l c l ử ế ủ ọ ạ ị i d ch l n th hai. Hi n t ứ ệ ượ ầ ầ ộ ự ệ
ng kéo theo h u qu làm cho d ch khó l c h n. s i n m th ợ ấ ườ ọ ơ ả ậ ị
Thu h i sinh kh i n m c r a s ch, s y khô và s ố ấ : Ph n sinh kh i n m đ ố ấ ầ ồ ượ ử ạ ấ ử
d ng đ ch bi n th c ăn gia súc. ụ ể ế ế ứ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 21 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
3.3.5. Trích ly:
Penicillin th ng đ c trích ly d ng axít ra kh i d ch l c b ng dung môi ườ ượ ở ạ ỏ ị ằ ọ
0C. Nh m h n ch
pH = 2,0 - 2,5, nhi t đ 0 - 3 amylacetat ho c butylacetat ặ ở ệ ộ ằ ạ ế
ng penicillin b phân hu , quá trình trích ly đ l ượ ỷ ị ượ ấ c th c hi n trong th i gian r t ự ệ ờ
ng n trong thi t b trích ly ng c dòng liên t c ki u ly tâm nhi u t ng cánh. ắ ế ị ượ ề ầ ụ ể
Đ ng th i, trong th i gian trích ly c n giám sát ch t ch các thông s công ngh ẽ ầ ặ ờ ờ ồ ố ệ
t đ pH, đ vô khu n.... đ h n ch t n th t do phân hu penicillin. nh : nhi ư ệ ộ ể ạ ế ổ ấ ẩ ộ ỷ
2SO4 ho cặ
D ch lên men sau khi l c đ c b m tr n đ ng th i v i dung d ch H ọ ị ượ ờ ớ ồ ơ ộ ị
H3PO4 loãng có b sung thêm ch t ch ng t o nhũ và b m song song cùng v i dung ấ ạ ổ ớ ơ ố
môi trích ly vào trong thi t b . T l d ch l c: dung môi th ế ị ỉ ệ ị ọ ườ ả ng ch n trong kho ng ọ
ấ 4 - 10V d ch l c /1V dung môi. Trong m t s công ngh , nh m c i thi n ch t ộ ố ệ ệ ằ ả ọ ị
ng s n ph m, ng i ta có th áp d ng ph ng pháp trích ly hai l n dung môi, l ượ ẩ ả ườ ụ ể ươ ầ
v i l n đ u trích ly penicillin b ng amylacetat ho c butylacetat; ti p theo ớ ầ ế ặ ằ ầ
penicillin l c trích ly ng ng là i đ ạ ượ ượ c sang dung d ch đ m pH = 7,2 - 7,5, th ệ ị ườ
3; sau đó penicillin l
dung d ch KOH loãng ho c dung d ch NaHCO c trích ly ặ ị ị i đ ạ ượ
sang dung môi l n th 2, v i l ng dung môi ít h n. ớ ượ ứ ầ ơ
Hình: S đ công ngh trích ly 2 l n dung môi tinh ch penicillin ơ ồ ế ệ ầ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 22 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
3.3.6. T y màu: ẩ
i ta th Đ t y màu và lo i b m t s t p ch t khác, ng ạ ỏ ộ ố ạ ể ẩ ấ ườ ườ ự ng b sung tr c ổ
ổ ế ti p ch t h p ph vào dung môi ch a penicillin sau trích ly, s d ng ph bi n ấ ấ ử ụ ụ ứ ế
nh t là than ho t tính. Sau đó than ho t tính đ c tách và r a l ạ ấ ạ ượ ử ạ ằ ử ụ i b ng s d ng
thi t b l c hút băng t ế ị ọ ả i ho c thi ặ ế ị ọ ọ t b l c hút ki u thùng quay. Ph n than sau l c ể ầ
đ ượ ư c đ a đi ch ng thu h i dung môi và x lý hoàn nguyên, ph c v cho các m ử ụ ụ ư ồ ẻ
sau.
3.3.7. K t tinh, l c, r a và s y thu penicillin t nhiên: ọ ử ế ấ ự
Vi c k t tinh penicillin V hay penicillin G d ệ ế ướ ạ i d ng mu i có th đ ố ể ượ ự c th c
ộ hi n r t đ n gi n, b ng cách b sung tr c ti p vào dung môi sau khi t y màu m t ệ ấ ơ ự ế ẩ ằ ả ổ
ng nh kali acetat (hay natri acetat) ho c ng i ta trích ly l i sang dung d ch l ượ ặ ỏ ườ ạ ị
KOH loãng (hay NaOH loãng), ti n hành cô chân không nhi t đ th p, sau đó b ế ở ệ ộ ấ ổ
sung BuOH đ penicillin t ể ự ế k t tinh. Các thông s công ngh có nh h ố ệ ả ưở ớ ng l n
đ n hi u q a k t tinh là : n ng đ penicillin, n ng đ mu i acetat, pH dung môi ế ủ ế ệ ồ ộ ồ ộ ố
hay pH dung d ch cô đ c, nhi ị ặ ệ ộ ế t đ k t tinh ... Sau khi k t tinh, tinh th penicillin ế ể
đ c l c tách b ng máy l c hút thùng quay. Đ đ m b o đ tinh khi ượ ọ ể ả ả ằ ọ ộ ế ơ t cao h n,
có th ti n hành hòa tan và k t tinh l i penicillin. Khi s n ph m đã đ t đ tinh ể ế ế ạ ạ ộ ẩ ả
ng đ tinh khi t không d i 99,5%, chúng đ c l c tánh s ch theo yêu c u, th ạ ầ ườ ộ ế ướ ượ ọ
tinh th ; ti p theo r a và làm khô s b b ng dung môi k n c nh izopropanol ơ ộ ằ ể ế ỵ ướ ử ư
hay butylalcohl; hút chân không tách dung môi trên máy l c băng t ọ ả ồ ấ ằ i r i s y b ng
ộ không khí nóng đ n d ng s n ph m b t mu i penicillin. S n ph m này, m t ộ ế ả ẩ ẩ ạ ả ố
c s d ng tr c ti p đ pha ch thu c kháng sinh penicillin; còn l ph n đ ầ ượ ử ụ ự ể ế ế ố ạ i,
ph n l n đ ầ ớ ượ ử ụ ả c s d ng làm nguyên li u ph c v cho vi c s n xu t các s n ụ ệ ả ụ ệ ấ
ph m penicillin và cephalosporin bán t ng h p khác. ẩ ổ ợ
t r t cao, Ngoài ra, đ s n xu t ra các s n ph m penicillin có đ tinh khi ả ể ả ẩ ấ ộ ế ấ
ng i ta c n ph i s d ng ph i h p thêm m t s gi i pháp công ngh khác nh ườ ả ử ụ ộ ố ả ố ợ ầ ệ ư
ph ng pháp phân tán tĩnh đi n. nguyên t c c a ph ươ ắ ủ ệ ươ ộ ng pháp này là s d ng m t ử ụ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 23 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
hi u đi n th cao (lên đ n 25 kV) đ t o nh ng vi gi ể ạ ữ ế ế ệ ệ ọ ủ ứ t c a dung d ch ch a ị
penicillin.
4. NG D NG C A PENICILIN TRONG Y H C Ứ Ọ Ủ Ụ
4.1. Benzylpenicilin
ộ ầ ẩ ợ ữ ị ề ế ự ổ ẩ ị ả ở
ố ỉ ạ ượ t nh t nên tiêm tĩnh m ch. ng tiêm và t Benzylpenicilin hay penicilin G là kháng sinh nhóm beta - lactam. Là m t trong c dùng đ u tiên trong nh ng penicilin đ ượ ứ t khu n b ng cách c đi u tr . Penicilin G di ằ ệ ch s t ng h p v t bào vi khu n. Tuy ỏ ế nhiên, tác d ng này b gi m b i penicilinase ụ và các beta - lactamase khác. Penicilin G không c b n trong môi tr ng acid, do đó không đ ượ ườ ề ọ ng u ng. Kh d ng sinh h c h p thu qua đ ườ ả ụ ấ ng u ng ch đ t kho ng 15 - 30%. theo đ ả ố ườ c dùng Do v y, penicilin G ch y u đ ủ ế ậ đ ạ ườ ấ ố
4.2. Penicillin V Kali 400.000IU
t khu n b ng cách c ch ứ ụ ệ ằ
ộ
bào vi khu n. Phenoxymethyl penicilin kali (penicilin V ế kali) tác d ng di ẩ ủ t ng h p peptidoglycan, m t mucopeptid c a ợ ổ thành t ế ẩ
ẩ
ầ ẩ
ầ ế
ế ầ
ư ầ ụ ớ
ộ ố ồ
ừ ủ c ch (MIC) th ế
c coi là thu c l a ch n đ u tiên cho h u h t các ế ầ ầ ọ
Ph kháng khu n: Penicilin V kali có tác ổ ươ ng t trên các c u khu n Gram d d ng t ố ụ ng g p nh các liên c u tan huy t nhóm th ặ ườ beta, các liên c u viridans và ph c u. Thu c ố ạ cũng có tác d ng v i Staphylococcus (ngo i ể tr ch ng sinh penicilinase). N ng đ t i thi u ng trong kho ng 0,01 - 0,1 ứ ả ườ mg/ lít. Penicilin V kali đ ố ự ượ ng hô h p, da ho c mô m m. nhi m khu n đ ề ấ ẩ ườ ễ ặ
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 24 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
ụ
Các vi khu n kháng penicilin V kali: Thu c ít có tác d ng trên m t s vi ộ ố ả ẩ ủ ẩ ặ
ẩ ố khu n đ c bi t là các vi khu n Gram âm, các ch ng sinh beta-lactamse có kh ệ năng kháng thu c hoàn toàn. ố
4.3. Procaine penicillin
ộ ấ ồ
ị ỗ ạ ng đ
ẩ ậ ố ụ ả ở ạ ả ờ Procain penicilin G là m t ch t đ ng phân c a procain và penicilin G dùng tiêm b p t ắ ử ủ i d ng h n d ch. Procain penicilin th y d ủ ướ ượ c phân in vivo thành penicilin G và th ườ có tác d ng kéo dài coi là m t d ng d tr ụ ự ữ ộ ạ t c a penicilin G. Penicilin G có tác d ng di ệ ủ ớ khu n, ch ng các vi sinh v t nh y c m v i penicilin trong th i kỳ sinh sôi n y n nhân lên nhanh.
5. Tài li u n c ngoài ệ ướ
[1] Alexander Fleming’s Discovery of Penicillin Penicillin heralded the dawn of the antibiotic age. Before its introduction there was no effective treatment for infections such as pneumonia, gonorrhea or rheumatic fever. Hospitals were full of people with blood poisoning contracted from a cut or a scratch, and doctors could do little for them but wait and hope.
Antibiotics are compounds produced by bacteria and fungi which are capable of killing, or inhibiting, competing microbial species. This phenomenon has long been known; it may explain why the ancient Egyptians had the practice of applying a poultice of moldy bread to infected wounds. But it was not until 1928 that penicillin, the first true antibiotic, was discovered by Alexander Fleming, Professor of Bacteriology at St. Mary's Hospital in London.
Returning from holiday on September 3, 1928, Fleming began to sort through petri dishes containing colonies of Staphylococcus, bacteria that cause boils, sore throats and abscesses. He noticed something unusual on one dish. It was dotted with colonies, save for one area where a blob of mold was growing. The zone immediately around the mold—later identified as a rare strain of Penicillium
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 25 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
notatum—was clear, as if the mold had secreted something that inhibited bacterial growth.
Fleming found that his "mold juice" was capable of killing a wide range of harmful bacteria, such as streptococcus, meningococcus and the diphtheria bacillus. He then set his assistants, Stuart Craddock and Frederick Ridley, the difficult task of isolating pure penicillin from the mold juice. It proved to be very unstable, and they were only able to prepare solutions of crude material to work with. Fleming published his findings in the British Journal of Experimental Pathology in June 1929, with only a passing reference to penicillin's potential therapeutic benefits. At this stage it looked as if its main application would be in isolating penicillin-insensitive bacteria from penicillin-sensitive bacteria in a mixed culture. This at least was of practical benefit to bacteriologists, and kept interest in penicillin going. Others, including Harold Raistrick, Professor of Biochemistry at the London School of Hygiene and Tropical Medicine, tried to purify penicillin but failed.
[2] Penicillin Production in the United States during WWII Substantial amounts of penicillin would be needed for the extensive clinical trials required to confirm the promise of the early results and to provide adequate supplies of the drug for therapeutic use if it did live up to its potential. Florey recognized that large-scale production of penicillin was probably out of the question in Britain, where the chemical industry was fully absorbed in the war effort. With the support of the Rockefeller Foundation, Florey and his colleague Norman Heatley traveled to the United States in the summer of 1941 to see if they could interest the American pharmaceutical industry in the effort to produce penicillin on a large scale.
Yale physiologist John Fulton helped to put his British colleagues in touch with individuals who might be able to assist them in their goal. They were referred to Robert Thom of the Department of Agriculture, a foremost mycologist and authority on the Penicillium mold, and eventually to the Department's Northern Regional Research Laboratory (NRRL) in Peoria, Illinois, because of the expertise of its Fermentation Division. This contact proved to be crucial to the success of the project, as the NRRL was a key contributor of innovations that made large-scale production of penicillin possible.
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 26 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
[3] Penicillin: the first miracle drug
Many of you are here only because penicillin saved your life, or the life of one of your parents or grandparents. Penicillin's ability to cure people of many once-fatal bacterial infections has saved so many lives that it is easy to understand why it was once called a "miracle drug".
Antibiotics are chemicals, effective at very low concentrations, created as part of the life process of one organism, which can kill or stop the growth of a disease-causing microbe--a germ. In 1929, Alexander Fleming, a doctor and researcher at St. Mary's Hospital in London, England, published a paper on a chemical he called "penicillin", which he had isolated from from a mold, Penicillium notatum. Penicillin, Fleming wrote, had prevented the growth of a neighboring colony of germs in the same petri dish. Dr. Fleming was never able to purify his samples of penicillin, but he became the first person to publish the news of its germ-killing power. Howard Florey, Ernst Chain and Norman Heatley expanded on Fleming's work in 1938, at Oxford University. They and their staff developed methods for growing, extracting and purifying enough penicillin to prove its value as a drug.
World War II (1939-1945) had begun by the time their research was showing results. The main research and production was moved to the United States in 1941, to protect it from the bombs pounding England. Work began on how to grow the mold efficiently to make penicillin in the large quantities that would be needed for thousands of soldiers. As the destruction of the war grew, so did interest in penicillin in laboratories, universities and drug companies on both sides of the Atlantic. The scientists knew they were in a race against death, because an infection was as likely to kill a wounded soldier as his wound.
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 27 Ỗ Ị Ế
Kháng sinh penicillin Đ Tài: Sinh D c ượ ề
TÀI LI U THAM KH O
Ả
Ệ
Vi v t h c
ễ
ế
ạ
ậ ọ . Hà N i: NXB
ộ
ng Đ i H c Nông Nghi p. 2008.
ệ
ạ
ọ
Nghiên c u quy trình s n xu t ch t kháng sinh ả
ứ
ấ
ấ
vi sinh v t ậ
ừ
ố
Công ngh s n xu t ch t kháng sinh penicillin ấ
ệ ả
ấ
[1] Nguy n Lân Dũng, Nguy n Đình Quy n, Ph m Văn Ty. 2000. ễ Giáo D cụ [2] Tr ườ penicillin t [3] Lý Vũ Qu c B o, Nguy n Duy Hà.2006. Tr
ễ ng ĐH Tôn Đ c Th ng
ả ứ
ườ
ắ
http://luanvan.co/luan-van/tieu-luan-san-xuat-chat-khang-sinh-penicillin-tu-vi-
sinh-vat-66/
http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-cong-nghe-san-xuat-chat-khang-sinh-
[4]
penicilin-35580/
[6]
http://123doc.vn/document/41769-seminar-nam-penicillium.htm
[7]
http://vi.wikipedia.org/wiki/Penicillin
[8]http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/flemingpenici
llin.html
[9] [10]
http://www.drugs.com/penicillin.html http://herbarium.usu.edu/fungi/funfacts/penicillin.htm
[5]
GVHD:Đ TH HOÀNG TUY N Page 28 Ỗ Ị Ế
