BÁO CÁO: NGUYÊN LÝ CÔNG NGHỆ LÊN MEN doc

MSSV: DTP104367
I. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
II. ĐỊNH NGHĨA
III. NGUỒN GỐC
IV. CƠ CHẾ VẬN
ĐỘNG
V. QUY TRÌNH SẢN XUẤT PENICILLIN
VI. CÁC SẢN PHẨM
VII. KẾT LUẬN
•
Gratia và đồng nghiệp (1925) đã tách được từ nấm mốc
một chế phẩm có thể sử dụng để điều trị hiệu quả các
bệnh truyền nhiễm trên da do cầu khuẩn.
•
Thuật ngữ" chất kháng sinh" lần đầu tiên được
Pasteur và Joubert (1877) sử dụng để mô tả hiện
tượng kìm hãm khả năng gây bệnh của vi khuẩn
Bacillus anthracis.
•
Babes (1885) đã nêu ra định nghĩa hoạt tính kháng
khuẩn của một chủng là đặc tính tổng hợp được các
hợp chất hoá học có hoạt tính kìm hãm các chủng
đối kháng.
•
Nicolle (1907) là người đầu tiên phát hiện ra hoạt
tính kháng khuẩn của Bacillus subtilis có liên quan
đến quá trình hình thành bào tử của loại trực khuẩn
này.
•
Người đầu tiên tìm ra kháng
sinh là A. fleming. Năm 1928,

khi nghiên cức cac sinh vật
gây bệnh, ông tình cờ phát
hiện ra 1 vi sinh vật gây bệnh
bị tiêu diệt bởi 1 loại nấm sợi
có màu xanh xám.
•
Ông trích ly dịch này nhỏ lên
những khuẩn lạc của vi sinh
vật gây bệnh. Kết quả là vi
sinh vật đó bị chết.
•
Thập kỷ 40 và 50 của thế kỷ
XX đã ghi nhận những bước
tiến vượt bậc của ngành công
nghệ sản xuất kháng sinh non
trẻ, với hàng loạt sự kiện :

Alexander Fleming (1881-1955)
• Chất kháng sinh là chất hóa học không có bản chất
enzym, có nguồn gốc sinh học ( trong đó phổ biến
nhất là từ vi sinh vật) có khả năng ức chế sự phát
triển hay giết chết vi sinh vật ở nồng độ thấp mà vẫn
đảm bảo an toàn cho người hay động vật được điều
trị.
•
Các vsv sản sinh kháng sinh: xạ khuẩn, nấm mốc, vi
khuẩn. Trong đó,các loại xạ khuẩn cho nhiều kháng
sinh.
• Một chất được gọi là chất kháng sinh cần đảm bảo 2
yêu cầu cơ bản:

–
Do sinh vật tạo ra
–
Ức chế hay tiêu diệt vi sinh vật với một liều lượng
nhỏ
STT Chất kháng
sinh
Vi sinh vật
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Baxitracine
Polimicin
Penicilin
Grizeofulvin
Chloraphenicol
Erythromicine
Kanamicine
Licomicine
Streptomicine
Tetracycline
Celphalosporin

Vi khuẩn
Bacillus licheniformis
Bacillus polymyxa
Nấm mốc
Penicillium chrysogesrum
Penicillium griseofulvin
Xạ khuẩn
Streptomyces griseus
S. erythreus
S. kanamyceticus
S. lincolnensis
S. griseus
S. rimosus
Cephalosporium Sp
• Kháng sinh tự nhiên : các chất sinh ra ra
từ sinh vật : Penicillin
•
Kháng sinh bán tổng hợp: xuất phát từ
các sản phẩm tự nhiên được biến đổi
hóa học. VD: ampicillin,methicillin….
• Kháng sinh tổng hợp: được tổng hợp
bằng con đường hóa học: các loại thuốc
sulfa như sulfamethoxazole….
bacillusstreptomyces
Có 5 tác động chính

Tác động lên vách tế bào như Penicillin;
Vancomycin

Kiềm hãm tổng hợp nucleic acid như:Rifampicin,

Fluoroquinolones

Kiềm hãm sự tổng hợp protein như: Tetracyclines;
Chloramphenicol

Tác động lên màng sinh chất (thay đổi tính thấm)
như: Polyenes; Polymyxin

Can thiệp vào hệ thống emzym như:
Sulphamethoxazole
a. Chọn giống: Thường sử dụng Penicillium chrysogenum
vì:
+ Năng suất : 85000mg/l
+ Thường giữ dưới dạng bào tử đông khô hay trong
nitơ lỏng

1. CÔNG ĐOẠN LÊN MEN
Sơ đồ công nghệ lên men sản xuất kháng sinh
b. Nhân giống

Quá trình nhân giống

Yêu cầu nhân giống
Thành phần môi trường nhân giống cần đảm
bảo cung cấp đủ nguồn thức ăn C, N, các chất
khoáng và các thành phần khác, đảm bảo cho sự
hình thành và phát triển thuận lợi của giống.
Phải đảm bảo cung cấp đủ lượng giống cần
thiết, với hoạt lực cao, chất lượng đảm bảo

đúng thời điểm ,đạt các yêu cầu kỹ thuật cho
lên men sản xuất.
c. Kỹ thuật lên men
- Lên men trên bề mặt môi trường lỏng tĩnh (phổ biến
sử dụng môi trường cơ bản lactoza- nước chiết ngô)
Khi lên men trong môi trường lỏng, áp dụng công nghệ bổ
sung liên tục phenylacetic vào môi trường lên men, lượng
penicillin G được tổng hợp tăng còn hàm lượng các penicillin
khác giảm đi. Để hạn chế quá trình oxy hóa tiền chất, thường
phải bổ sung vào môi trường một lượng nhỏ axit axetic.

LÊN MEN BỀ MẶT: Gồm 2 phương pháp:
- Lên men trên nguyên liệu rắn (cám mì, cám ngô có
bổ sung đường lactoza): Đường lactoza được nấm mốc đồng
hóa chậm. Còn dịch nước chiết ngô cung cấp cho nấm mốc
nguồn thức ăn nitơ, các chất khoáng và các chất sinh trưởng,
trong đó phenylalanin khi bị thủy phân sẽ tạo thành
phenylacetic cung cấp tiền chất tạo mạch nhánh cho phân tử
penicillin.

Pha thứ hai hệ sợi nấm phát triển chậm,
lactose được tiêu hao dần, pH tăng đến khoảng 7-
7,5 và penicillin được tạo thành chủ yếu trong pha
này.
LÊN MEN CHÌM: Qúa trình lên men được vận
hành theo phương pháp lên men 2 pha:
Pha thứ nhất: nấm phát triển hệ sợi
mạnh, sinh khối tăng nhanh, các nguồn nitrogen
được tiêu hao nhanh, cường độ hô hấp tăng
dần đến cực đại, pH tăng và penicillin được tạo

thành ít.
•
Cao ngô (loại đậm đặc) : 3.5%
•
Lactose : 3.5%
•
Glucose : 1.0%
•
Canxicabonat :1.0%
•
KH
2
PO
4
: 0.4%
•
pH sau thanh trùng : 6
d. Môi trường nuôi cấy
Sơ đồ hệ lên men dùng cho sản
xuất penicillin
Seed tank
Seed tank

Trong sản xuất penicillin, cần xem xét các
thông số sau đây : Tốc độ sinh trưởng của vi
sinh vật, nhu cầu duy trì cơ thể (g glucose/ g tế
bào/ h), tốc độ sản sinh penicillin riêng phần (q
pen) đối với một cơ thể (mg penicillin /g tế bào/ h)
và năng suất penicillin trên g glucose. Ngoài ra,

thời gian lưu trong nồi lên men, dung tích bể, thời
gian chế biến, môi trường và chi phí nhân công là
những nhân tố bổ sung có tấm quan trọng công
nghiệp.
Thu hồi sinh khối nấm: Phần sinh khối nấm được rửa
sạch, sấy khô và sử dụng để chế biến thức ăn gia súc.
2. CÔNG ĐOẠN TINH CHẾ THU PENICILLIN TỰ NHIÊN
2.1. Lọc dịch lên men :
Mục đích: Penicillin là sản phẩm lên men ngoại
bào. Vì vậy, ngay sau khi kết thúc quá trình lên
men người ta thường tiến hành lọc ngay để giảm
tổn hao do phân huỷ penicillin và giảm bớt khó
khăn khi tinh chế, do các tạp chất tạo ra khi hệ sợi
nấm tự phân.
Thiết bị lọc: phổ biến là thiết bị lọc hút kiểu
băng tải hoặc kiểu thùng quay.
2.2. Trích ly :
Penicillin thường được trích ly ở dạng axít ra khỏi dịch lọc
bằng dung môi amylacetat hoặc butylacetat ở pH = 2,0 - 2,5,
nhiệt độ 0 - 3
0
C. Nhằm hạn chế lượng penicillin bị phân huỷ,
quá trình trích ly được thực hiện trong thời gian rất ngắn trong
thiết bị trích ly ngược dòng liên tục kiểu ly tâm nhiều tầng
cánh.
Hình 2.10. Sơ đồ công nghệ trích ly 2 lần dung môi tinh chế
penicillin
Để tẩy màu và loại bỏ một số tạp chất khác,
người ta thường bổ sung trực tiếp chất hấp phụ vào
dung môi chứa penicillin sau trích ly, sử dụng phổ

biến nhất là than hoạt tính. Sau đó than hoạt tính
được tách và rửa lại bằng sử dụng thiết bị lọc hút
băng tải hoặc thiết bị lọc hút kiểu thùng quay. Phần
than sau lọc được đưa đi chưng thu hồi dung môi và
xử lý hoàn nguyên, phục vụ cho các mẻ sau.
2.3. Tẩy màu :
•
Khi sản phẩm đã đạt độ tinh sạch theo yêu cầu,
thường độ tinh khiết không dưới 99,5%, chúng được lọc
tánh tinh thể; tiếp theo rửa và làm khô sơ bộ bằng dung
môi kỵ nước như izopropanol hay butylalcohl; hút chân
không tách dung môi trên máy lọc băng tải rồi sấy bằng
không khí nóng đến dạng sản phẩm bột muối penicillin.
2.4. Kết tinh, lọc, rửa và sấy thu penicillin tự nhiên:
•
Kết tinh penicillin dưới dạng muối bằng cách bổ
sung trực tiếp vào dung môi sau khi tẩy màu một lượng
nhỏ kali acetat (hay natri acetat) hoặc người ta trích ly
lại sang dung dịch KOH loãng (hay NaOH loãng), tiến
hành cô chân không ở nhiệt độ thấp, sau đó bổ sung
BuOH để penicillin tự kết tinh.
•
Sau khi kết tinh, tinh thể penicillin được lọc tách bằng
máy lọc hút thùng quay. Để đảm bảo độ tinh khiết cao
hơn, có thể tiến hành hòa tan và kết tinh lại penicillin.