Đại cương
Penicillin G và penicillin V là hai loại kháng sinh trong số các penicillin có tác dụng mạnh khi đưa vào cơ thể. Vì vậy, trong công nghệ lên men, người ta điều khiển để tạo ra penicillin G và penicillin V. thêm acid phenylacetic vào môi trường lên men sẽ tăng hiệu suất sinh tổng hợp penicillin G. trong chất cao ngô có chất phenyl ethylamine nên cũng làm tăng hiệu suất sinh tổng hợp penicillin. Người ta cho rằng phenyl ehtylamin cũng là một chất cung cấp gốc R để sinh ttoongr hợp penicillin G. để tạo ra phân tử penicillin V chất cung cấp gốc R là phenocyacetic. Trên thực tế cả hai cấu tử này đều gây độc cho nấm nên người ta thường lựa chọn giải pháp bổ sung liên tục và khống chế chặt chẽ nồng độ theo yêu cầu để không làm giảm năng lực lên men của chủng sản xuất.
Lịch sử
Trong những năm 40 của thế kỉ XX việc sản xuất penicillin được thực hiện bằng phương pháp lên men bề mặt có thể là cơ chất rắn hoặc lỏng. có chất rắn là các loại hạt hoặc cám. Để lên men ở cơ chất lỏng người ta nuôi nấm trong các chai thủy tinh bẹt (chai Roux) có chứa môi trường dinh dưỡng. váng mốc sau khi lên men có thể dùng cho việc lên men lần hai bằng cách cho môi trường dinh dưỡng vào dưới lớp váng này. Quá trình tiến hành ở 24 độ C trong 6 đến 7 ngày. Trong quá trình lên men cần thổi khí vô trùng. Vào thời đó, một số nước sử dụng phương pháp này để sản xuất dịch lọc penicillin để rủa vết thương. Ở Việt Nam trong những năm 1951 đến 1953, dưới sự lãnh đạo của giáo sư Đặng Văn Ngữ, các nhà khoa học nước ta cũng đã sản xuất được dịch lọc penicillin phục vụ điều trị vết thương. Tuy nhiên phương pháp này có hiệu suất lên men thấp, chỉ đạt dưới 200 UI/ml môi trường nuôi cấy nên hiện nay không được áp dụng.
Hiện nay người ta chỉ sử dụng phương pháp lên men chìm để sản xuất các penicillin. Penicillin G là kháng sinh đầu tiên được sản xuất bằng công nghệ lên men chìm vào năm 1947. Quá trình lên men tạo penicillin G có hai pha: pha sinh trưởng và pha sinh kháng sinh. Ở pha lên men thứ nhất nấm phát triển hệ sợi mạnh, sinh khối tăng nhanh, chất dinh dưỡng được đồng hóa nhiều, cường độ hô hấp tăng dần đến cực đại, pH tăng dần và penicillin G được tạo thành ít. Ở pha lên men thứ hai, hệ sợi phát triển chậm, lactose được đồng hóa, pH khoảng 7-7,5 và penicillin G được tạo thành chủ yếu trong pha này. Hiệu suất sinh tổng hợp phụ thuộc nhiều vào lượng sinh khối trong môi trường.
Trước đây, do hiệu suất chủng thấp, kỹ thuật lên men chưa phát triển nên giá thành 1 kg penicillin ở Mỹ năm 1943 lá 227.270 USD. Đến năm 1953 đã hạ xuống là 169 đôla/kg, năm 1993 là 34-36 đôla/kg và tới năm 2000 chỉ còn 10 $/kg do hiệu suất đã tăng cao nhờ áp dụng các công nghệ mới và có thiết bị hiện đại trong lên men, áp dụng những tiến bộ trong di truyền học phân tử và cải tọa giống (chủng sản xuất đạt tới 85.000 UI/ml môi trường).
