Охарактеризуйте производственные стадии получения пробиотиков

Способ получения пробиотиков базируется на использовании технологической схемы, которая включает в качестве основных стадий:

• Процесс культивирования штаммов,

• Стабилизацию бактериальной культуры,

• Изготовление лекарственной формы препарата.

В пробиотическом производстве для накопления биомассы бактерий чаще всего используется глубинное культивирование, являющееся необходимой технологической стадией. Эффективность этого процесса зависит от качества питательной среды, маточной культуры и параметров режима культивирования, которые определяются техническим уровнем оборудования.

Лактобактерии характеризуются высокой требовательностью к качеству питательных субстратов, являющихся источником энергии и веществ, необходимых им для построения клетки. Они нуждаются в полном наборе готовых аминокислот, водорастворимых витаминов группы В, азотистых основаниях, минеральных элементах, углеводах, неорганических соединениях и т.д. Этим можно объяснить относительно многокомпонентный состав питательных сред, которые традиционно используют для культивирования молочнокислых бактерий.

Для культивирования лактобактерий наиболее широко используемой является классическая МРС-среда, предложенная Де-Меном и другими соавторами в 1960 году, а также ее различные модификации: среда MRS, среда РС для выделения лактобацилл и лактококков, среда с Твин-80.

Для глубинного культивирования используют ферментаторы:

• Ферментатор с механических перемешиванием барботажного типа.

• Данный тип широко применяется для стерильных процессов выращивания микроорганизмов – продуцентов биологически активных веществ. 

• Ферментатор с пневматическим перемешиванием и аэрированием. В ферментаторе вихревая - система аэрации с засасыванием воздуха мешалкой через полый вал, трубу-инжектор и т. д. Имеются конструкции ферментов, в которых стерильный воздух подается по крышке аппарата вентилятором.

• Ферментатор с турбинными мешалками

• Ферментатор с механическим перемешиванием и вращающимися аэраторами.

Следующей основной стадией в производстве пробиотиков после культивирования является стадия стабилизации бактериальной культуры, которая должна обеспечить сохранность жизнеспособность клеток в препарате на протяжении всего срока годности.

Для стабилизации бактериальной массы в технологии пробиотиков традиционно используют лиофилизацию – высушивание из замороженного состояния. Сохранение жизнеспособности клеток обеспечивается за счет естественной, выработанной в процессе эволюции способности микроорганизмов впадать в анабиоз в засушливый период. Это наиболее надежный способ сохранения биоматериалов. Лиофилизированные культуры могут поддерживаться в живом состояние в течение ряда лет при положительных температурах, сохраняя при этом все биологические свойства, с минимальными потерями по количеству живых клеток. Поэтому данный вид стабилизации бактериальных культур получил широкое распространение.

Высушенные и замороженные культуры требуют обязательного применения протекторов, защищающих мембранные структуры клеток от потери воды. Наиболее значительные успехи в повышении выживаемости микробов в процессе лиофильного высушивания били достигнуты благодаря подбору эффективных защитных сред.

ТАКОЙ ОТВЕТ ЕЩЕ
Получение пробиотиков состоит из вспомогательных работ, приготовления питательной среды и инокулята, накопления биомассы бактерий, выделения и концентрирования биомассы, и упаковки.

В заводских лабораториях штаммы высеивают на искусственные питательные среды, проверяют их соответствие паспортным данным (род, вид, биологические свойства). После этого их используют для получения препаратов пробиотиков. В условиях промышленного производства эти штаммы рассеивают и получают отдельные колонии, которые затем пересевают на агаризированные или жидкие питательные.

Цикл развития культуры начинается с засева среды. Засев осуществляется в таком количестве, которое обеспечивает начало роста микроорганизмов с минимальной задержкой. Для многих молочнокислых бактерий активный «омоложенный» посевной материал применяется в количестве 1-3% от объема среды. Посевной материал, попав в свежую полноценную среду, постепенно начинает размножаться. Через определенное время в стационарной фазе масса клеток в питательной среде достигает максимального уровня.

Основными факторами, ограничивающим рост микроорганизмов в периодических процессах являются исчерпание питательных сред и накопление в культуральной среде токсических продуктов метаболизма. Поэтому в микробиологической практике находят режимы дробной подачи некоторых субстратов в зону роста.

Бифидобактерии, лактобациллы, энтерококки – это ауксотрофы. Они не могут сами синтезировать аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, витамины, поэтому их должна содержать питательная среда, в которой они выращиваются. Для культивирования этих бактерий используется сырье, разрешенное в пищевой промышленности, так как препарат, выращенный на этих средах, используется для внутреннего применения. Источником аминокислот обычно служит белок молока (казеин), который гидролизуют с помощью ферментов (трипсина и пепсина) и получают, соответственно триптол или пептол. Как источник витаминов, а также пиримидиновых и пуриновых оснований используют дрожжевой экстракт, который получают из дрожжей Saccharomyces. В качестве микроэлементов используют соли магния, марганца, цинка. Источником энергии служит лактоза или глюкоза.

При культивировании анаэробных микроорганизмов необходимы компоненты для уплотнения среды. В большинстве случаев для этих целей применяют агар-агар, а также для снижения затрат и повышения функциональных характеристик готового продукта полисахариды растительного происхождения со способностью к гелеобразованию.

Молочнокислые бактерии культивируют от 8 до 16 часов, собирают штаммы в той фазе роста, при которой выживание клеток будет наиболее длительным. Это обеспечит длительное хранение полученного препарата.

После процесса культивирования получают бактериальную суспензию, содержащую в 1 мл 10⁹ и более клеток. Эти клетки собирают, используя поточные центрифуги или сепараторы, в которой образуется похожая на сметану с кремовым оттенком масса со специфическим запахом кислого молока. Многие исследователи рекомендуют отделять клетки в конце логарифмической, перед началом стационарной фазы роста, что обеспечивает максимальный выход клеток и их стойкость.

Раствор криопротекторов (вещества белковой природы - обезжиренное молоко или желатин, углеводы – лактоза, сахароза) добавляют в проточную массу и получают густую суспензию клеток, которую разливают в ампулы.

В случае получения сухих пробиотиков, их замораживают в жидком азоте и подвергают лиофильной сушке. Ее измельчают и определяют титр, в соответствии с которым вносят во флаконы или смешивают с культурой другого штамма. Для увеличения сроков жизнеспособности бактерий показана сублимационная сушка, проходящая в условиях низкой температуры (-400ºС) и глубокого вакуума.

Укупорку сухих биопрепаратов в виду их гигроскопичности производят под вакуумом или в токе инертного газа.