Производство медицинских препаратов, нормализующих микрофлору кишечника

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

 

Пермский государственный технический  университет

Кафедра химии и биотехнологии 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по общей  биотехнологии

Тема: Производство медицинских препаратов, нормализующих микрофлору кишечника.

 

 

 

Выполнила студентка  гр. ХТБ-05:

Соломенникова К. И.                        

Проверила преподаватель:

                                          канд. биол. н., доцент А. В. Виноградова

 

 

 

 

 

 

Пермь 2009

 

 

Содержание:

Введение ___________________________________________________ 3

1. Технология получения продукта Бифибак ______________________7

1.1. Характеристика конечной продукции производства. ________ 7

1.2. Технологическая схема производства. ____________________ 8

1.3. Аппаратурное оформление процесса. _____________________9

1.4. Характеристика сырья, материалов и полупродуктов. _______ 9

1.5. Изложение технологического процесса. __________________10

1.6.Охрана окружающей среды. ____________________________ 11

2. Список литературы. _______________________________________ 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Положительная роль нормальной микрофлоры кишечника человека велика. Аутофлора кишечника стимулирует созревание механизмов общего и местного иммунитета. В процессе ее жизнедеятельности образуются молочная, уксусная, муравьиная, пропионовая, масляная кислоты, способствующие подкислению внутрикишечного содержимого и препятствующие размножению патогенных и условно патогенных бактерий в кишечнике. Синтезируемые кишечной аутофлорой антибиотические вещества (колицины, лактолин, стрептоцид, низин, лизоцим) оказывают бактерицидное или бактериостатическое воздействие на болезнетворные микроорганизмы.

Состав микрофлоры в биопленке  кишечника может изменяться под воздействием различных факторов. Если эти факторы, прямо или опосредованно влияющие на фиксацию, выживание и функционирование нормальной микрофлоры кишечника, превышают механизмы защиты организма, они провоцируют развитие дисбиоза кишечника.

Наиболее выраженное отрицательное  влияние на нормальную микрофлору кишечника  оказывают антибиотики. Данные препараты в большинстве своём неспецифичны, поэтому оказывают губительное воздействие, как на болезнетворные микробы, так и нормальную микрофлору кишечника.

В начале XX столетия великий русский  ученый Мечников И.И. выдвинул гипотезу о том, что высокое содержание лактобацилл в кишечном биоценозе  является необходимым условием здоровья и долголетия человека. Мечников И.И. проводил опыты по использованию в лечебных целях живой культуры бифидобактерий.

В последующие годы продолжались разработки лекарственных препаратов на основе микроорганизмов, обладающих полезными свойствами, – так называемых пробиотиков.

Пробиотики — это живые микроорганизмы, которые при применении в адекватных количествах вызывают улучшение здоровья организма-хозяина.

Целым рядом работ было показано, что минимально достаточной дозой, способной осуществлять значимое действие, может считаться доза не менее 107 КОЕ.

На сегодняшний день чаще всего в качестве пробиотиков используются:

1) лактобактерии: L. acidophilus, L. bulgaricus, L. casei, L. rhamnosus, L. brevis, L. celloblosus, L. fermentum, L. plantsrum;

2) бифидобактерии: B. bifidum, B. infantis, B. breve, B. adolescentis, B. longum, B. animals, B. thermophilum;

3) грамм-положительные кокки: Streptococcus salivarius, Str. thermophilus, Str. diacetylactis, Enterococcus faecium, Lactococcus lactis sp. сremoris;

4) дрожжи: Saccharomyces boulardii, S. cerevisiae.

Классификации пробиотиков основываются на количестве микроорганизмов, входящих в препарат, их родовой принадлежности или наличии дополнительных компонентов в составе препарата. Пробиотики подразделяют на монокомпонентные (монопробиотики), монокомпонентные сорбированные, поликомпонентные (полипробиотики), комбинированные (синбиотики); по составу – на бифидосодержащие, лактосодержащие, колисодержащие и состоящие из споровых бактерий и сахаромицет (самоэлиминирующиеся антагонисты).

К данным препаратам предъявляются  следующие требования:

Пробиотики должны быть фено- и генотипически классифицируемыми;

Не должны обладать патогенностъю;

Должны сохранять жизнеспособность при хранении;

Должны быть кислотоустойчивыми;

Способны к адгезии к кишечному  эпителию;

Способны к колонизации кишечника;

Должны быть безопасными.

Главное требование – это выживаемость бактерий, которая зависит от технологии производства и условий хранения препарата.

Современные пробиотики по способу их приготовления можно разделить на две группы:

Первая группа пробиотиков производится с использованием метода лиофильной сушки субстрата живых активных живых бактерий. Препараты выпускают в форме порошка, таблеток, капсул или свечей. Эти формы имеют длительные сроки годности и не требовательны к непродолжительным изменениям температуры хранения. Существенным их недостатком является то, что процесс лиофилизации приводит бактерий в анабиоз (неактивное состояние). Для возвращения в активное физиологическое состояние им требуется 8-10 часов, а за это время уже большая часть бактерий выводится из организма человека. Кроме того, в процессе лиофилизации бактериальные клетки теряют специфические рецепторы, которые помогают им закрепляться на поверхностях, поэтому их пребывания в кишечнике ещё более снижается.

При производстве второй группы - жидких «живых» пробиотиков микробные клетки остаются в активном состоянии и способны к колонизации желудочно-кишечного тракта уже через 2 часа, но такие препараты требуют особых условий хранения.

Для эффективного действия препарата-пробиотика важным является так же сохранение жизнеспособности бактерий при воздействии желудочного сока и желчи.

Наиболее перспективным считается заключение пробиотиков в кислотоустойчивые капсулы или иммобилизация на пористых микроносителях.

Механизмы действия пробиотиков могут быть представлены в виде следующей таблицы:

 

Таблица 1.

Возможные механизмы действия пробиотиков

 

1. Подавление роста живых патогенных и условно патогенных микроорганизмов        а) продукция антибактериальных компонентов            б) конкуренция за источники питания        в) конкуренция за рецепторы  адгезии

2. Влияние на микробный антагонизм      а) уменьшение ферментативной активности       б) увеличение ферментативной  активности

3. Стимуляция иммунитета       а) увеличение уровня антител       б) увеличение активности макрофагов

 

Таким образом, видно, что возможности пробиотиков не ограничиваются просто коррекцией кишечного биоценоза, показания к их назначению достаточно широки:

Острые кишечные инфекции легкой и  средней степени тяжести, особенно вирусные;

Затяжные диареи, обусловленные условно-патогенной флорой;

Антибиотикоассоциированная диарея — лечение и профилактика;

Лямблиоз — на фоне и после  лечения;

Воспалительные заболевания кишечника  — поддержание ремиссии;

Пищевая аллергия — лечение и профилактика;

Отмечен выраженный положительный эффект этих препаратов при различных иммунодефицитных состояниях при бактериальных и вирусных инфекциях. [1, 2, 3, 4, 5].

 

 

 

 

 

 

 

1. Технология получения продукта Бифибак

1.1. Характеристика конечной продукции производства.

Кисломолочный продукт Бифибак предназначен для непосредственного употребления в пищу.

Бифидобактерии, входящие в состав продукта Бифибак, антагонистически активны  в отношении патогенных микроорганизмов  и обладают множественной антибиотикорезистентностью, что позволяет эффективно бороться с последствиями таких неприятных явлений, как пищевые отравления, хронические расстройства пищеварения, дисбактериозы, вызванные приемом антибиотиков или развившиеся на фоне затяжной простуды. Они также усиливают собственную микрофлору желудочно-кишечного тракта человека.

Специально полученный штамм Bifidobacterium adolescentis, входящий в состав продукта Бифибак, нормализуют обменные процессы в организме человека, собствует выведению из организма избытка мочевины, снижает уровень холестирина в крови, усиливает иммунитет.

Бифидобактерии в кисломолочном  продукте Бифибак благодаря повышенному уровню продукции протеолитических ферментов переводят белки молока в легкоусвояемую форму.

Продукт не имеет противопоказаний, побочных эффектов, возрастных ограничений.

Бифибак - напиток слегка кремового  оттенка, консистенция однородная, без отделения сыворотки, вкус чистый кисломолочный со слабо выраженным привкусом уксусной кислоты, рН 4,7—4,9, концентрация ацетата 0,25—0,3%;

Титр бифидобактерий 1,0-10⁹ КОЕ/мл; сохраняется при температуре 2—8° в течение 5 сут;

 

 

 

2. Технологическая схема производства.

Процесс получения продукта включал следующие этапы: приготовление питательных сред; приготовление посевного материала; глубинное культивирование бактерий в ферментере; фасовку, маркировку и биологический контроль продукта.

 

Рис. 1. Схема производства продукта Бифибак

Посевы бифидобактерий инкубируют при температуре (38 ± 1)°С в течение (60 ± 12) ч. Контрольные посевы инкубируют при температуре (22 ± 2) °С в течение 8 сук. При этом получают бифидобактерий 1-ой генерации.

Следующий этап - получение  бифидобактерий 2-ой генерации, Засев культуры проводят из расчета 10 % от объема среды. Культура бифидобактерий и контрольные посевы инкубируют при той же температуре, что и для посева 1-ой генерации. Общее время также аналогично времени для посевов 1-ой генерации. Контроль посевной культуры проводится при высевании бифидобактерий 2-ой генерации в пробирки с глюкозой, средой Сабура и приготовлении мазка, окрашенного по Грамму.

При отсутствии роста в контрольных пробирках и наличии типичного роста бифидобактерий в виде рыхлого зернистого осадка, полученную культуру используют для посева в биореактор.

 

3. Аппаратурное оформление процесса.

 

Рис. 2. Технологическая схема производства продукта Бифибак: 1—3 — культура бифидобактерий I, II и III генераций; 4 — горелки спиртовые; 5 — производственная закваска; 6 — насосы; 7 — резервуар с нормализованным молоком (обратом); 8 — приемный бак; 9 — стерилизационно-охладительная установка; 10— ферментер; 11 — фасовочный автомат.

 

4. Характеристика сырья, материалов и полупродуктов.

Препарат Бифибак получали с  использованием молока коровьего сухого обезжиренного (ГОСТ 10970-87), воды питьевой (ГОСТ 2874-82) и закваски лабораторной на основе В. adolescentis 94-БИМ.

Культивирование бифидобактерий осуществляли на среде Блаурокка или казеиново-лактозно-дрожжевой (КЛД) среде.

В состав среды Блаурокка входят агар микробиологический, натрий хлористый, пептон сухой, лактоза, печеночный бульон, цистин. Срок хранения питательной среды не более 7 сут при температуре (20±5)°С.

Срок хранения сред на основе гидролизата казеина не более 72 ч при температуре (20 ± 5)°С.

Штамм В. adolescentis 94-БИМ, обладающий высокими коэффициентом адгезии клеток к слизистой кишечника и уровнем продукции биологически активных веществ — органических кислот, полисахаридов и ферментов (внеклеточные и клеточносвязанные протеиназы), получен методом селекции по признаку множественной антибиотикорезистентности и уровню протеолитической активности, депонирован как В. adolescentis БИМ В-87 в научной коллекции типовых и промышленно-ценных непатогенных микроорганизмов Института микробиологии НАНБ (Белорусская коллекция непатогенных микроорганизмов).

 По морфологии клеток данные бифидобактерии: гранулированные палочки с утолщениями на концах без признаков ветвления;

Культура антагонистически активна по отношению к Е. coli, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus;

Устойчива к 20—10 мг/кг норсульфазола натрия, этазола натрия, сульфадимезина, сульфадиметоксина, фталазола, сульгина, тетрациклина, тетраолеана, би-циллина-5 и -3, окситетрациклина гидрохлорида.

 

5. Изложение технологического процесса.

Приготовление питательных сред. Культивирование бифидобактерий проводят на среде Блаурокка или казеиново-лактозно-дрожжевой (КЛД) среде.

Выращивание посевного  материала. В качестве посевного материала использовали восемнадцатичасовые физиологически активные (инокулят III генерации) культуры В. adolescentis 94-БИМ.

Культивирование. Для выращивания бактерий использовали ферментер с полезным объемом 10 дм³, снабженный мешалкой, рубашкой и соединенный с термостатом для поддержания температуры культивирования. Верхняя съемная крышка ферментера была оборудована штуцером для внесения обрата и посевного материала. Посевной материал (бактериальная культура III генерации) вносили в ферментер из расчета 10—15% от объема среды с соблюдением стерильности. Ферментацию бифидобактерий проводили при температуре 37—38° в течение 12—16 ч.

Контроль  продукта. Количество жизнеспособных клеток бактерий в 1 мл суспензии (КОЕ) определяли методом предельных разведений при посеве на полуагаризованные (0,2% агара) питательные среды. Титруемую (°Т) и активную (рН) кислотность среды определяли титрометрическим и потенциометрическим методами, соответственно. Идентификацию и количественное определение (%) уксусной кислоты и этилового спирта производили на лабораторном газовом хроматографе CHROM 5 (Laboratorni Pristroje K.P., Чехия). Концентрацию молочной кислоты рассчитывали, исходя из баланса брожения глюкозы.