Technologie fermentacyjne biosyntezy metabolitów wtórnych

Przemiany peryferyjne a przemiany centralne

Szlak poliketydowy AcCoA  3  malonyloCoA 2. Podczas kondensacji Przykład: biosynteza kwasu 6-metylo- salicylowego AcCoA  3  malonyloCoA 2. Podczas kondensacji dekarboksylacja Redukcja keto  OH 4. Eliminacja H2O 5. Cyklizacja

Szlak poliketydowy – biogeneza niektórych antybiotyków

Schemat etapów procesu fermentacyjnego wytwarzania idiolitu

Różnice warunków hodowli w kolbie i w fermentorze

Parametry przykładowego procesu fermentacyjnego

Blokowy schemat technologiczny procesu biosyntezy mikrobiologicznej

Biogeneza antybiotyków -laktamowych

Wytwarzanie Penicyliny G – obróbka poprodukcyjna

Biosynteza erytromycyny Producent: Streptomyces erythreus Podłoże produkcyjne: Skład: glukoza i/lub skrobia, mąka sojowa lub kukurydziana, drożdże, siarczan amonu, NaCl, CaCO3, fosforany (5 – 15 mM), propanol lub kwas propionowy (dawki po 5 ml/L podłoża w pierwszej połowie procesu); Warunki: pH: 7 –7,2, maleje do 6,0, potem rośnie do 8,0; temperatura: 30 – 32 C w fazie wzrostu, 28 – 32 C w fazie produkcji. Proces biosyntezy trwa 120 – 144 h, Ograniczenie represji katabolicznej poprzez dozowanie glukozy z mniejszą szybkością w idiofazie i obecność skrobi. Ograniczenie represji azotowej poprzez dodatek zeolitu, dodatek WNK Wyodrębnianie produktu: produkt jest wydzielany pozakomórkowo; po zakończeniu biosyntezy zawiesinę pohodowlaną alkalizuje się do pH 7,5 – 8,0 lub zakwasza do pH 5,5, następnie oddzielenie grzybni na filtrze próżniowym z dodatkiem ziemi okrzemkowej; produkt z przesączu ekstrakcją octanem butylu lub ketonem metyloizobutylowym i reekstrakcją wodą o pH 5,5; zatężenie, krystalizacja z roztworu o pH 9,5, rekrystalizacja z roztworu wodno-acetonowego, suszenie. Alternatywnie wytrącenie z rozpuszczalnika organicznego w postaci kompleksu z KNCS. Ew. oczyszczanie – chromatografia jonowymienna lub adsorpcyjna,

Antybiotyki przeciwnowotworowe Antybiotyki przeciwnowotworowe mogą wykazywać działanie cytotoksyczne, kardiotoksyczne i/lub mutagenne. Specjalne wymogi podczas produkcji: stosowanie zabezpieczeń technicznych tworzących bariery biologiczne wokół procesu produkcyjnego*; neutralizacja wszelkich produktów, odpadów i ścieków; odpowiednie przeszkolenie personelu, konieczność zabezpieczenia środków ochronnych *uniemożliwienie tworzenia się aerozoli; pomieszczenia technologiczne w warun- kach obniżonego ciśnienia; powietrze wylotowe musi być filtrowane Antybiotyki antracyklinowe Daunorubicyna – producent Streptomyces peuceticus

Statyny – leki obniżające poziom cholesterolu lowastatyna [Mevacor] simwastatyna [Lipitor] prowastatyna [Pravachol] Mechanizm działania statyn – hamowanie kluczowego enzymu szlaku biosyntezy cholesterolu

Czynniki wpływające na biosyntezę lowastatyny przez Aspergillus terreus (szczep ATCC2542) źródło węgla (+) mąka owsiana (podłoże inokulacyjne) (+) laktoza >100 g/l lub 48g/l, fruktoza, glicerol (podłoże hodowlane) (-) glukoza (szybkie przyswajanie, wyczerpywanie) źródło azotu (+) mleko odtłuszczone + ekstrakt drożdżowy (podłoże hodowlane) (+) namok kukurydziany, pasta pomidorowa (podłoże inokulacyjne) (-) NH4+ zakwaszają podłoże witaminy (+) z grupy B, np. nikotynamid mikroelementy żelazo, miedź, wapń, bor, cynk, magnez, molibden, mangan prekursory L,D-metionina (w różnych czasach hodowli) natlenienie 20% Ważny jest wysoki stosunek C:N. Optymalny wynosi powyżej 40 Wydajność procesu: od kilkunastu do kilkuset mg/l pożywki 16,65 mg/g „dry solid” – Biocon (Indie) Aspergillus flavipes 16 g/l uzyskuje fińska firma Metkinen OY – mutanty szczepu A. terreus ATCC20542