Kjemisk struktur og gjæringsprosess av penicillin: Av Alexander Fleming
Kjemisk struktur og gjæring prosess av penicillin: Av Alexander Fleming!
Penicillin ble beskrevet av Alexander Fleming i 1929. En forskningsgruppe ved Oxford under Florey og Chain isolerte den fra overflatekultur av Penicillium notatum i 1940 og den første kliniske anvendelsen av penicillin var i 1941.
Penicilliner produseres av mange sopp, spesielt Penicillium og Aspergillus-arter.
Kjemisk struktur:
Den grunnleggende strukturen av penicilliner er 6-aminopenicillansyre (6-APA), som består av en tiazolidinring med kondensert p-laktamring. 6-APA bærer en variabel acyldel i posisjon 6, som vist i figur 12.5. Dersom penicillin-fermenteringen utføres uten tilsetning av sidekjedeforløpere, blir de naturlige penicilliner produsert. Fra denne blandingen er bare benzylpenicillin terapeutisk nyttig; De andre forbindelsene må fjernes ved produktgjenvinningstrinnet.
Fermenteringen kan styres bedre ved å legge til en sidekjedeforløper, slik at bare ett ønsket penicillin blir produsert. For å produsere semisyntetiske penicilliner, blir penicillin G (noen ganger penicillin V brukt i stedet) splittet kjemisk eller enzymatisk for å danne 6-APA, som er resirkulert kjemisk for å danne 6-APA, som kjemisk resirkuleres for å lage enda et penicillinderivat.
Stimforbedring:
Svampen P. notatum som ble brukt av Fleming for penicillinproduksjon ga dårlig resultat. Videre ble mange stammer av denne sopp utviklet som produserte mange ganger mer penicillin enn de opprinnelige. I tillegg til P. notatum ble P. chrysogenum også testet som ga gode resultater i nedsenket kulturtilstand. De påfølgende utvalgte stammer produserte penicillin i økt mengde.
Fermenteringsmedium:
For første gang ble overflatekultur av P. notatum utført i Czapex-Dox-buljong. Penisillinproduksjonen økte ved å supplere den med organiske materialer som gjærekstrakt, kasein eller biffekstrakt. I tillegg ble det økt utbytte også oppnådd ved endring av bomullsfrø, peanøttmel og soyabønnemel. Flere naturlige penicilliner blir produsert når et egnet medium fermenteres av P. chrysogenum i fravær av tilsatt perkursor.
Produksjonen av disse naturlige penicilliner stimuleres også av nærvær av fettsyrer i mediet. Calam og Hockenhull (1949) utviklet et kjemisk definert medium som støttet produksjon av antibiotika av mange stammer av P. chrysogenum. Produksjon av antibiotika ble også økt ved å holde pH-verdien av fermenteringsmedium mellom 6, 8 og 7, 4; tilsetning av buffermidler, f.eks. CaC03 og fosfat til mediet og sterilt H2S04 og NaOH når det er nødvendig; holde temperaturen ved 25 ± 0, 5 ° C under inkubering og omrøring av kulturen for belufting i en stor fermentor.
Fermentering Prosess:
Penicilliner produseres i stor skala i en kommersielt utviklet fermenter som gir optimale vekstbetingelser til P. chrysogenum for maksimal utbytte. Følgende er trinnene for gjæring av benzylpenicillin dvs. Penicillin G.
1. Inokuler 100 ml medium i 500 ml Erlenmeyer-kolbe med sporer av P. chrysogenum-stammer og inkuber ved 25 ° C ved å holde dem på en rotasjonsrister.
2. Etter 4 dager, overfør innholdet av kolbe til en annen kolbe (4 liter kapasitet) som inneholder 2 liter medium og inkuber i 2 dager tidligere.
3. Overfør innholdet til en rustfritt ståltank (800 liter kapasitet) som inneholder 500 liter medium. Denne tanken er utstyrt på en slik måte at den kan gi de optimale forholdene for soppvekst.
4. Etter 3 dager, bruk innholdet til inokulering av ca. 1, 80 000 liter medium holdt i en fermentor (2, 50 000 liter kapasitet). Den senere er utstyrt med automatiske enheter for optimal vekstforhold (f.eks. Temperatur, pH, O 2, etc.).
5. Filter innholdet av fermenteren etter 6 dager inkubering. Filtrer inneholder penicillin. Trekk penicillinet inn i amyl eller butyl-acetat. Fra det overfører penicillinet til vandig oppløsningsmiddel ved ekstraksjon med fosfatbuffer.
Fra en butanol-vann-blanding krystalliserer kaliumpenicillinet G. Igjen renser kaliumpenicillin G før bruk.
