Исследование возможности сорбции биологически активных веществ из культуральной жидкости на примере копропорфирина III

Abstract

При выделении биологически активных веществ, полученных с помощью микробиологического синтеза одной из первых стадий, является фильтрация культуральной жидкости с получением нативного раствора. Это стадия особенно трудоемка, если продуцентом целевого вещества является бактериальная клетка размерами около 1 мкм, поскольку нерастворимые остатки питательной среды и метаболиты продуцента, а также сами клетки забивают фильтрующую поверхность, тем самым повышая гидродинамическое сопротивление настолько, что фильтрация практически останавливается. Для борьбы с этим используются различные дорогостоящие методы, например, метод постоянного обновления фильтрующего слоя путем механического снятия верхней части фильтрующего слоя вместе с твердой фракцией культуральной жидкости. Такой способ применяется на барабанных фильтрах. Барабанные фильтры крупногабаритные, занимают много места на заводе являются дорогостоящими в производстве и эксплуатации. В данной работе на примере копропорфирина III, продуцентом которого является бактерия Arthrobacter globiformis с размерами клетки около 1 мкм, рассмотрена возможность заменить стадию фильтрации более технологичным процессом сорбции целевого продукта непосредственно из культуральной жидкости. Была разработана технология выделения и очистки копропорфирина III c сорбцией копропорфирина III непосредственно из культуральной жидкости без отделения биомассы в пульсирующем-псевдоожиженном режиме с последующей десорбцией. Дальнейшие стадии выделения и очистки включают в себя осаждение целевого вещества путем изменения значения рН раствора, экстракции порфирина из осадка, хроматографической очистки на молекулярном сорбенте, перевод копропорфирина III в калиевую соль и сушку. Технология испытана в лабораторных условиях и получен конечный продукт с высокой степенью очистки. At release of biologically active agents received by means of microbiological synthesis one of the first stages is filtration of culture liquid with native solution receiving. This stage is especially labor-consuming if a producer of target substance is the bacterial cell with the size about 1 micron as insoluble residues of nutrient medium and metabolites of a producer and also cells clog the filtering surface, thereby increasing hydrodynamic drag force so that filtration practically stops. Various expensive methods, for example, regular updating of a filter blanket by mechanical removal of the top part of a filter blanket together with solid fraction of culture liquid are used to overcome this problem. Such method is applied on drum filters. Drum filters are of large size, take a lot of place at the plant and are expensive producing and operating. The present article considers the possibility of filtration stage replacement with more technological process of sorption of a main product immediately from cultural liquid, using the example of coproporphyrin III a producer of which is Arthrobacter globiformis bacterium with cell sizes of about 1 micron. The technology of coproporphyrin III extracting and its purification with coproporphyrin III sorption immediately from culture liquid without biomass separation in pulsed fluidized mode with the subsequent desorption was developed. Further stages of extracting and purification include settling of target substance by means of the solution рН value change, porphyrine extraction from the precipitation, chromatographic purification on a molecular sorbent, the transfering of coproporphyrin III to potassium salt and drying. The technology was tested in vitro and the coproporphyrin III with high degree of cleaning was obtained.