Sinh tổng hợp các tetracyclin tự nhiên

Chủng giống

Khả năng sinh tổng hợp các kháng sinh nhóm tettracyclin tập trung chủ yếu ở xạ khuẩn. các giống xạ khuẩn sinh kháng sinh nhóm tetracyclin gồm những chủng Streptomyces rimosus, str. Aureofaciens, str. Platensis, str. Gilvus… Cơ chế sinh tổng hợp các tetracyclin rất phức tạp với sự chuyển hóa qua nhiều giai đoạn trung gian kkhacs nhau (cơ chế sinh tổng hợp clotetracyclin gồm có 72 phản ứng). quá trình sinh tổng hợp này có thể chia làm ba giai đoạn chính:

Sinh tổng hợp chuỗi oligoketidamit mạch thẳng từ các nguồn hydrocacbon.

Khép vòng chuỗi oligoketidamit tạo thành bộ khung pêttramits

Chuyển tiếp mạch pretetramit để tạo thành các tetracyclin.

Đặc điểm quá trình lên men

Các chủng  xạ khuẩn sinh kháng sinh nhóm tetracyclin là những chủng vi sinh vật hiếu khí nên quá trình nuôi cấy cần lắc hoặc khuấy trộn kèm theo sục khí với lưu lượng khoảng  1 VVM. Việc đảm bảo thông khí hợp lý và liên tục trong suốt quá trình lên men có ảnh hưởng rất lướn đến hiệu suất sinh kháng sinh, đặc biệt là trong 6 đến 12 giờ đầu tiên – quá trình có thể bị hủy hoàn toàn nếu dừng oxy trong 5 phút. pH tối ưu cho phản ứng là 6,6 – 7,2. Mỗi bào tử nảy 2 -4 chồi tạo thành hệ sợi. kháng sinh nằm trong sinh khối xạ khuẩn. nhiệt đọ nuôi cấy thích hợp là 27 – 28 độ C. thời gian lên men thường là 110 đến 140 giờ.

Nhu cầu dinh dưỡng

Nguồn hydrat carbon: chủ yếu là bột ngô, bột mỳ, tinh bột khoai tây hoặc tinh bột ngô. Ngoài ra người ta còn bổ sung vào môi trường nuôi cấy một số loại đường như glucose hoặc maltose. Các chủng xạ khuẩn nhóm tetracyclin không có khả năng phân giải saccharose và lactose.

Nguồn nito: môi trường nuôi cấy cần có cả nguồn nito vô cơ và hữu cơ như cao ngô, bột đậu tương, bột lạc..

Nguồn phospho: đối với quá trình sinh tổng hợp tetracyclin hàm lượng phosphor vô cơ hòa tan trong môi trường lên men (chủ yếu từ cao ngô) có ý nghĩa rất quan trọng đến hiệu suất tạo kháng sinh: thiếu phospho giống phát triền kém và hiệu suất lên men thấp, thừa phosphor giống phát triển nhanh nhưng hoạt lực kháng sinh giảm đáng kể do tích tụ acid acetic và aicd pyruvic trong môi trường. để tránh thừa phosphor người ta bổ sung CaCo3 để tạo thành các phosphat caxi không tan.ngoài ra còn có tác dụng giảm nồng độ các kháng sinh hòa tan để tránh độc tính của kháng sinh đối với giống.

Nguồn kim loại vi lượng: các chủng xạ khuẩn sinh kháng sinh nhóm tetracyclin cũng cần một số kim loại như Fe, Mn, Mg, Cu…và thường được bổ sung dưới dạng muối sulfat. Nếu môi trường có cao ngô, bột đậu, bột lạc.. thì không cần bổ sung vì bản thân các loại nguyên liệu này đã có sẵn các muối kim loại. cần chú ý đặc biệt đến hàm lượng sắt vì nếu thừa sắt sẽ kết hợp với tetracyclin tạo ra những phức chất không có hoạt tính kháng sinh.

Ở pha thứ nhất trong điều kiện lên men chìm, các chủng xạ khuẩn này sinh trưởng mạnh trong khoảng 24 –  48 giờ và khối lượng khuẩn ty đã đạt tới 70-80% mức tối đa. Lượng chất dinh dưỡng tiêu thụ từ 60 -80%. Bước sang pha thứ hai,quá trình phát triển chậm lại nên tốc độ tiêu thụ chất dinh dưỡng giảm đi rất nhiều, sự tăng sinh khối lượng chậm lại đạt tới mức độ cực đại rồi ổn định.