Kemisk struktur och fermentationsprocess av penicillin: Av Alexander Fleming
Kemisk struktur och fermentationsprocess av penicillin: Av Alexander Fleming!
Penicillin beskrivs av Alexander Fleming 1929. En forskargrupp vid Oxford under Florey och Chain isolerade den från ytkultur av Penicillium notatum 1940 och den första kliniska tillämpningen av penicillin var 1941.
Penicilliner produceras av många svampar, särskilt Penicillium och Aspergillus-arter.
Kemisk struktur:
Penicillins grundläggande struktur är 6-aminopenicillansyra (6-APA), som består av en tiazolidinring med en kondenserad p-laktamring. 6-APA bär en variabel acyldel i position 6, såsom ges i figur 12.5. Om penicillinjäsningen utförs utan tillsats av sidokedjaprekursorer, produceras de naturliga penicillinerna. Från denna blandning är endast bensylpenicillin terapeutiskt användbar; De andra föreningarna måste avlägsnas vid produktåtervinningsstadiet.
Fermenteringen kan kontrolleras bättre genom tillsats av en sidokedjingsprekursor, så att endast ett önskat penicillin produceras. För att producera halvsyntetiska penicilliner, används penicillin G (ibland penicillin V istället) splittras kemiskt eller enzymatiskt för att bilda 6-APA, som kemiskt återvinns för att bilda 6-APA, vilket kemiskt återvinns för att göra ytterligare ett penicillinderivat.
Strain Improvement:
Svampen P. notatum som ursprungligen användes av Fleming för penicillinproduktion gav dåligt resultat. Dessutom utvecklades många stammar av denna svamp som producerade många gånger mer penicillin än de ursprungliga. Förutom P. notatum testades P. chrysogenum som gav goda resultat i nedsänkt odlingsförhållande. De efterföljande utvalda stammarna producerade penicillin i ökad mängd.
Fermentationsmedium:
För första gången utfördes ytkultur av P. notatum i Czapex-Dox buljong. Penicillinproduktionen ökade vid tillsats av den med organiska material såsom jästextrakt, kasein eller biffekstrakt. Dessutom erhölls ökat utbyte med ändring av bomullsfrö, jordnötsmjöl och sojamjöl. Flera naturliga penicilliner produceras när ett lämpligt medium fermenteras av P. chrysogenum i frånvaro av tillsatt perkursor.
Produktionen av dessa naturliga penicilliner stimuleras också av närvaron av fettsyror i mediet. Calam och Hockenhull (1949) utvecklade ett kemiskt definierat medium som stödde produktion av antibiotikum av många stammar av P. chrysogenum. Produktion av antibiotikum ökar också genom att hålla fermentationsmediumets pH mellan 6, 8 och 7, 4; tillsats av buffertmedel, t.ex. CaC03 och fosfat till mediet och sterilt H2S04 och NaOH vid behov; hålla temperaturen vid 25 ± 0, 5 ° C under inkubation och omröring av odlingen för luftning i en stor fermentor.
Fermentation Process:
Penicilliner produceras i stor skala i en kommersiellt utvecklad fermenter som ger optimala tillväxtbetingelser till P. chrysogenum för maximalt utbyte. Följande är stegen för jäsning av bensylpenicillin, dvs penicillin G.
1. Inokulera 100 ml medium i 500 ml Erlenmeyer-kolv med sporer av P. chrysogenum-stammar och inkubera vid 25 ° C genom att hålla dem på en roterande skakapparat.
2. Efter 4 dagar överför innehållet i kolven till en annan kolv (4 liter kapacitet) innehållande 2 liter medium och inkubera 2 dagar tidigare.
3. Överför innehållet till en tank i rostfritt stål (800 liter kapacitet) innehållande 500 liter medium. Denna tank är utrustad så att den kan ge de optimala förutsättningarna för svamptillväxt.
4. Efter 3 dagar använd innehållet till ympning av ca 1, 80 000 liter medium som hålls i en fermentor (2, 50 000 liter kapacitet). Den senare är utrustad med automatiska anordningar för optimala tillväxtförhållanden (t.ex. temperatur, pH, O2, etc.).
5. Filtrera innehållet av fermentern efter 6 dagar inkubation. Filtrerat innehåller penicillin. Extrahera penicillinet i amyl eller butylacetat. Från det överför penicillinet till vattenhaltigt lösningsmedel genom att extrahera med fosfatbuffert.
Från en butanol-vattenblandning kristalliserar kaliumpenicillinet G. Återrendera kaliumpenicillin G före användningen.
