Вивчення умов культивування і збереження штамів продуцентів антибіотиків в активному стані

Не менш важливу роль у збільшенні виходу антибіотиків відіграють умови культивування (див. розділ «Виділення продуцентів антибіотиків. Загальні принципи»). За підбору умов, що забезпечують максимальний вихід антибіотика, необхідно враховувати економічний ефект від впровадження його в практику. Іноді збільшення виходу антибіотика економічно невигідно, тому що вимагає використання дорогих компонентів середовищ або обладнання.

Збереження продуцентів антибіотиків в активному стані забезпечується наступними методами:

1. Ліофілізація (висушування із замороженого стану).

2. L-висушування (висушування під вакуумом з рідкого стану).

3. Зберігання вегетативних клітин і спор у стерильному ґрунті, стерильному піску або на насінні деяких рослин (просо). У стерильному ґрунті активність зберігається до 30 років.

4. Зберігання спор у вигляді водних суспензій в запаяних ампулах.

5. Зберігання спор у стерильному кварцового піску.

6. Зберігання культур в на скошеному агарі під мінеральною олією.

7. Зберігання культур при низьких температурах (від 4 до -5 ˚С).

8. Кріоконсервація. Використовують рефрижератори двох типів: газофазові (температура -130, -170 ˚С) і рідкі (-196 ˚С), в які поміщають відмиту від середовища суспензію клітин.

Найбільш вигідним і сприятливим вважається метод ліофілізації. Придатний як для безспорових, так і для спороутворюючих організмів. Суть методу: суспензію клітин або спор, приготовлену на середовищі, багатому білками, і поміщену в ампули, швидко заморожують при температурі від -40 до -60 ˚С і висушують під вакуумом до залишкової вологості (0,5-0,7 %). Після цього ампули зі спорами або клітинами запаюють. Ліофілізовані бактерії зберігаються 16-18 років, спори грибів – до 10 років.

Спрямований біосинтез антибіотиків

Під спрямованим біосинтезом розуміють втручання в метаболізм продуцента з метою отримання одного чи декількох антибіотиків або нових форм існуючих антибіотиків. Відомо, що деякі продуценти можуть синтезувати кілька споріднених антибіотиків. Методи спрямованого біосинтезу дозволяють змінювати співвідношення цих антибіотиків, або повністю пригнічувати синтез супутніх антибіотиків, направляючи метаболізм на вироблення якогось одного. У результаті спрямованого біосинтезу також вдається отримати модифікації відомих антибіотиків, що відрізняються від вихідних речовин рядом цінних властивостей, які не можуть бути синтезовані хімічним шляхом.

Для спрямованого утворення переважно того чи іншого антибіотика або отримання модифікацій відомих антибіотиків застосовують різні методи втручання в метаболізм продуцента:

1. Зміна умов культивування, перш за все, складу живильного середовища:

1) введення до середовища речовин, які включаються в молекулу антибіотика і забезпечують отримання препарату з новими властивостями (наприклад, при додаванні в середовище фенілоцтової кислоти Penicillium chrysogenum утворює бензилпеніцилін, феноксиоцтової – феноксиметилпеніцілін);

2) додавання до середовища окремих амінокислот, солей органічних кислот та інших компонентів, що беруть участь в обміні речовин мікроорганізму, дозволяє цілеспрямовано змінювати біохімічну діяльність мікроорганізму в бік переважного синтезу якогось одного з властивих йому антибіотиків або препарату з новими властивостями. У цьому випадку компонент, що додається, може не входити до складу молекули антибіотика, але змінювати характер деяких реакцій обміну, що призводить до зміни структури утворюваного антибіотика;

3) зміна співвідношення джерел вуглецю або азоту в середовищі – наприклад, Bacillus licheniformis при рівному співвідношенні вуглецю до азоту продукує ліхеніформіни, якщо ж кількість вуглецю значно перевищує концентрацію азоту, виробляється бацитрацин;

4) зміна рН середовища – Nocardia fructiferi subsp. ristomicini утворює два антибіотики – ристоміцін А і ристоміцін Б. Біологічна активність ристоміціну Б приблизно в 2 рази вище, ніж у ристоміціну А. Підлуговування середовища дозволяє збільшити вихід ристоміціну Б.

2. Введення в середовище для культивування продуцентів специфічних інгібіторів. Наприклад, додавання в середовище компонентів, що інгібують хлорування, дозволяє замість хлортетрацикліну отримувати тетрациклін.