Штами, що входять до складу пробіотиків, які зберігаються в Українській колекції мікроорганізмів

Штам	Препарат
Bacillus licheniformis B-5514   Bacillus subtilis B-5007   Bacillus subtilis B-5008   Bacillus subtilis B-5020     Enterococcus faecium B-2534     Lactobacillus acidophilus B-2691   Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus B-2700     Lactobacillus plantarum B-2627 Lactobacillus salivarius subsp. salivarius B-2613 Lactobacillus reuteri В-2697   Streptococcus salivarius subsp. thermophilus B-2539, B-2540, B-2541, B-2542	Препарат «Біоспорин» для профілактики і лікування шлунково-кишкових захворювань людини   Препарат «Бактерин-SL» для профілактики і лікування шлунково-кишкових захворювань сільськогосподарських тварин   Препарат «Бактерин-SL» для профілактики і лікування шлунково-кишкових захворювань сільськогосподарських тварин   Препарат «Біоспорин» для профілактики і лікування шлунково-кишкових захворювань   Штам, що має антивірусну і антибактеріальну активність. Компонент бактеріальної закваски «Стрептосан» і пробіотика для поросят «Лактосан»   Компонент консерванту силосу, пробіотиків «Лактин» для птиці і «Бовілакт» для телят   Антагоніст патогенних мікроорганізмів. Компонент пробіотика для поросят «Лактосан»   Антагоніст патогенних мікроорганізмів. Компонент бактеріальної закваски «Геросан»   Продуцент комплексу біологічно-активних речовин. Компонент бактеріальної закваски «Геросан»   Антагоніст патогенних мікроорганізмів. Компонент препарату «Лактин»   Синтезують в’язкий полімер. Компонент бактеріальних заквасок «Геросан» і «Стрептосан»

Препарати пробіотиків використовують також у сільському господарстві (ветеринарія). Найбільш перспективними серед них є препарати на основі Bacillus, Lactobacillus, Propionibacterium, серед них ті види, що є складовою частиною мікробіоценозів рубця жвачних тварин, зобу птиці, шлунково-кишкового тракту поросят. Більшість пробіотиків для сільського господарства базуються на монокультурах. Серед найбільш відомих – Біовіт, Лактосан, Лактовіт. В Україні розроблено препарат Бактерін SL на основі B.subtilis та B. licheniformis. Використовують для лікування діареї у телят.

Необхідною умовою виробництва препаратів еубіотиків є збереження їхньої стабільності протягом тривалого часу. Бактерійні препарати, що містять живі організми, належать до найменш стійких, їхня активність знижується за рахунок загибелі клітин. Для збільшення терміну життєздатності бактерій показана сублімаційна сушка. З причини гігроскопічності укупорку сухих біопрепаратів здійснюють під вакуумом або в потоці інертного газу.

До факторів, що впливають на виживання мікроорганізмів в препаратах сухих еубіотиків при зберіганні, необхідно віднести: регламентований вміст залишкової вологи, наявність захисного середовища, зберігання сухих препаратів в атмосфері, що не містить кисню.

Для захисту еубіотиків від кислого середовища шлунку на таблетовані і капсульовані форми наносять ацидорезистентні покриття чи здійснюють імобілізацію бактерій на сорбенті.

Загальна схема процесу виробництва пробіотиків

1. Підготовка виробничих приміщень, обладнання, посуду, персоналу, вентиляційної системи – здійснюють у відповідності з інструкціями, що регламентують умови роботи з стерильними лікарськими засобами.

2. Підготовка і стерилізація середовищ (концентрованого, виробничого і захисного для висушування). Попередні роботи передбачають: якісний підбір необхідних для даної культури речовин; оцінку впливу окремих компонентів на вихід цільового продукту; знаходження оптимального співвідношення компонентів і здешевлення середовищ.

3. Вирощування маточних (до 6 пасажів) і виробничих культур. Спочатку вирощують маточну культуру при температурі 37°С, використовуючи різні середовища. Виробничу культуру вирощують методом глибинного культивування.

4. Розлив рідкого напівфабрикату у флакони.

5. Сублімаційна сушка. Ампули (флакони) розміщують в морозильні камери. Вміст ампул заморожують при температурі -40°С, витримують при цій температурі 18-24 год, після чого сушать під вакуумом при поступовому збільшенні температури.

6. Укупорка. Ампули з сухою бактеріальною масою запаюють (флакони укупорюють) з газовим захистом.

7. Маркування, упаковка.

8. Контроль якості готової лікарської форми.

Технологічна схема виробництва лактобактеріну.

Для виробництва лактобактеріну використовують штам лактобактерій Lactobacillus plantarum, який належить до родини Lactobacillaceae. Лактобактерії є грампозитивними паличками довжиною 0,7 – 3,0 мкм.

Лактобактерін отримують за загальною схемою для бактерійних препаратів.

1.1 Приготування гідролізованого молока (до прокип’яченого знежиреного молока з рН 7,7 додають панкреатин і хлороформ, витримують при 40±2С 72 год, потім фільтрують, розводять вдвічі водою, розливають в бутилі і стерилізують).

1.2 Приготування дріжджового аутолізату (хлібопекарські дріжджі розводять водою і стерилізують).

1.3 Приготування середовища МРС (до гідролізованого молока додають дріжджовий аутолізат та наважки магнію і марганцю сірчанокислого, амонію лимоннокислого, глюкози).

1.4 Приготування гідролізату казеїну (до розчину казеїну додають хлороформ, витримують 5 діб при 45°С, фільтрують та стерилізують).

1.5 Приготування казеїново-дріжджового середовища.

1.6 Приготування захисних середовищ для висушування (желатин, сахароза, молоко, натрій лимоннокислий і вода).

2. Отримання маточної культури (6 пасажів в пробірках, чашках Петрі, флаконах і бутлях протягом 9 діб).

3. Вирощування виробничої культури (в реакторах протягом 8 – 12 год при 37°С; в 1мл суспензії виробничої культури міститься не менше 6 млрд. живих мікробних клітин).

4. До суспензії клітин лактобактерій додають захисне середовище та розливають в ампули в дозі, що визначається концентрацією живих клітин.

5. Ліофільна сушка. Заморожування протягом 18 – 24 год при -40°С; сушіння в умовах глибокого вакууму тривалістю 68 – 70 год.

6. Запаювання ампул в атмосфері азоту.

7. Контроль якості.

Опис: кристалева чи пориста маса жовтувато-білого кольору, кисломолочного запаху і смаку.

Ідентифікація здійснюється шляхом визначення наявності характерних морфологічних, культуральних і біохімічних властивостей у виробничих штамів лактобацил.

Остаточна вологість лактобактерину в ампулах чи флаконах не повинна перевищувати 3,5%, в таблетках 5%.

Бактеріальна контамінація перевіряється бактеріоскопічно (перегляд під мікроскопом) та бактеріологічно (висів на поживні середовища).

специфічна безпечність. препарат повинен бути безпечним для білих мишей при введенні внутрішньо в кількості однієї дози. Спостерігають за мишами 5 діб.

Специфічна активність. Визначають за кількістю життєздатних клітин лактобацил в 1 дозі препарату і активність кислотоутворення.

Тривалість процесу виробництва лактобактерину в ампулах і таблетках становить 42 і 66 діб відповідно.

Зберігають препарат в сухому місці при температурі 5°С. Термін придатності 12 і 6 місяців в залежності від кількості живих клітин в препараті: при кількості живих клітин 4 млрд. і більше лактобактерин зберігається 12 місяців, від 2 до 3,9 – 6 місяців. До кінця терміну зберігання повинно міститися 1 млрд. живих лактобацил.

Питання для самоконтролю:

1. Дайте загальну характеристику антибіотичних речовин, що утворюються рослинами.

2. Що таке фітонциди?

3. Охарактеризуйте антибіотики тваринного походження.

4. Дайте визначення поняття “пробіотик”.

5. Яким вимогам мають відповідати мікроорганізми, що входять до складу пробіотиків?

6. Назвіть пробіотики українського виробництва.

7. Мікроорганізми яких груп можуть бути складовими пробіотиків?

8. Що таке “пребіотики”?

Частина 2. Технологія ферментних препаратів

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ЕНЗИМОЛОГІЇ

Фермент – від лат. fermentum – закваска; ензим – від грец. ен – усередині, зиме – закваска — білкові молекули або їхні комплекси, що прискорюють хімічні реакції в живих організмах.

Ферменти каталізують реакції розщеплювання (катаболізм) і синтезу (анаболізм) складних молекул, зокрема, синтез та деградацію ДНК, РНК, білків, ліпідів та цукрів. У кожній клітині містяться сотні різних ферментів. За їхньою допомогою здійснюється багато хімічних реакцій, які відбуваються з великою швидкістю при оптимальних для даного організму температурах, тобто в межах від 5 до 40°С. Для протікання таких реакції поза межами живої системи з такою самою швидкістю знадобилися б високі температури і різкі зміни деяких інших факторів. Прискорення реакції в результаті ферментативного каталізу велике: наприклад, реакція, що каталізується ферментом оротат-карбоксилазою, протікає в 10¹⁷ разів швидше, ніж без каталізатора (реакція відбувалася б раз у 78 мільйонів років без ферменту, і відбувається раз у 18 мілісекунд за участю ферменту). Отже, ферменти абсолютно необхідні тому, що без них реакції в клітинах протікали б дуже повільно і не могли б підтримувати життя.

Хоча ферменти зазвичай складаються з сотень амінокислот, лише незначна їх частина взаємодіє з субстратом, і ще менша кількість – в середньому 3 – 4 амінокислоти в одній молекулі білка, часто розташовані далеко одна від одної в первинній амінокислотній послідовності, – безпосередньо беруть участь в каталізі. Частина ферменту, яка з'єднується із субстратом, називається активним центром ферменту.

Наука про ферменти отримала назву ензимологія, а не ферментологія (щоб не змішувати слова з латинськими та грецькими коріннями).

Історія відкриття ферментів

В давнину люди добре знали способи приготування хліба, вина, пива, сиру, хоча вони не мали уявлення про мікроорганізми та ферменти, що ними секретуються. Наприкінці ХVIII — початку XIX ст. вже був відомим факт, що м’ясо перетравлюється шлунковим секретом, а крохмаль перетворюється на цукор під дією слини. Однак механізм цих явищ був невідомим. У 1814 році російський хімік член Петербурзької Академії Наук К.С. Кіргоф відкрив ферментативну дію водних витяжок з пророслого ячменю, які здатні розщеплювати крохмаль до цукру. Таким чином Кіргоф вперше отримав ферментний препарат амілази у вигляді водного розчину. Можна вважати, що ці роботи започаткували новий розділ біологічної хімії – ензимологію. У 1833 році французькими хіміками А.Пайеном і Ж.Ф.Персо шляхом осадження спиртом вперше було виділено із солоду препарат ферменту амілази у порошковому стані.

В 1856 році були розпочаті відомі роботи Луї Пастера, присвячені природі бродіння. Пастер розвивав теорію, що бродіння може бути спричинене лише живими мікроорганізмами і є невід’ємною частиною їх життєдіяльності. В середині ХІХ ст. виникла жвава дискусія про природу бродіння між Л.Пастером з одного боку та Юстусом Лібіхом, Марселеном Бертло і Клодом Бернаром з іншого. Спираючись на свої класичні роботи Л.Пастер розвивав уявлення про бродіння, як процес пов’язаний виключно з життєдіяльністю живих мікроорганізмів. Ю. Лібіх та його прибічники відстоювали хімічну теорію бродіння. Вони вважали, що бродіння є наслідком утворення в клітинах мікроорганізмів розчинних ферментів. Однак всі спроби виділити із зруйнованих дріжджових клітин розчинні ферменти, здатні спричинювати бродіння, були невдалими.

Терміни «фермент» та «ензим», які сьогодні використовують як синоніми (перший в основному у російськомовній та німецькій науковій літературі, другий – у англомовній), більше ста років тому відображали різні точки зору в теоретичній суперечці Л. Пастера та М. Бертло і Ю. Лібіха про природу бродіння. Власне ферментами називали «організовані ферменти» (тобто самі живі мікроорганізми), а термін ензим запропоновано у 1876 році В. Кюне для ферментів позаклітинних, «неорганізованих ферментів».

Лише у 1897 році, через два роки після смерті Л.Пастера, Едуарду Бюхнеру вдалося виділити безклітинний дріжджовий фермент (названий зимазою), що спричинював спиртове бродіння так само, як і незруйновані клітини дріжджів. Відкриття цього вченого мало велике значення для подальшого розвитку ензимології як науки. У 1907 році за цю роботу Е. Бюхнер отримав Нобелівську премію.

На початку ХХ століття було закладено основи кінетики дії ферментів. У 1902 році англійський хімік А. Броун запропонував гіпотезу, згідно з якою фермент для того, щоб подіяти на субстрат, повинен утворювати з ним фермент-субстратний комплекс. У 1913 році Л. Міхаеліс та М. Ментен підтвердили і розвинули це припущення створивши сучасну теорію ферментативного каталізу.

На сьогодні найбільшу питому вагу серед ферментних препаратів займають протеїнази, які широко використовуються в синтетичних миючих засобах, та амілази для переробки крохмалю.

Особливе положення в загальному виробництві ферментів займають високоочищені ферментні препарати. Доля їх в загальному обсязі ферментних препаратів незначна, але технологія їх отримання є дуже складною, потребує великих затрат матеріалів і часу.