Разработка унифицированной технологии тонкодисперсных концентратов, содержащих эндо- и экзотоксины

Существенным фактором, влияющим на хозяйственную эффективность препаратов, является неудовлетворительный фракционно-дисперсный состав (ФДС).

Основным носителем грубодисперсной фракции в КЖ и готовом препарате является кукуруз­ная мука, содержащая 48-55 % частиц > 90 мкм и 22-24% частиц > 500 мкм.

Предварительные лабораторные исследования показали перспективность решения проблемы дисперсности путем полной замены муки в составе питательных сред на соли уксусной кислоты. Ее потребление связано с двумя биохимическими циклами: глиоксилатным и циклом трикарбоновых кислот (ЦТК). Наряду с ацетатами проверена возможность использования цитратов, глицерина, оттеков ксилита. Среди ацетатов (Са²⁺, NH£, Na⁺, Mg²⁺ , Zn²⁺ ) лучшие питательные свойства отме­чены для ацетата кальция. Исследования показали возможность использования технического ук­суснокальциевого порошка марки «серый», являющегося отходом гидролизной промышленности.

Замена кукурузной муки на ацетат позволяет получать кондиционную КЖ, однако с несколько меньшим титром (6,3 ± 0,61 • 10⁹ спор/мл) при контроле на ПКС 7, 8 ± 0,72 • 10^s спор/мл. При этом культура последовательно потребляет глюкозу с К_потр = 98 %, затем на • 10⁹ стадиях спорооб­разования потребляется ацетат с К_потр = 95 %, скорость роста составляет = X = 1,1 ч_¹ (рис. 4). Исследование эффективности концентрирования таких КЖ (максимальный размер частиц не превышал 54 мкм) показало, что центробежным сепарированием удается достичь степени сгуще­ния равной 10,4 в сравнении с контролем 6,0.

Возможно также концентрирование КЖ и фугата на мембранных установках с полыми волок­нами и порогом разделения по молекулярной массе 100 тыс. Да. Кратность сгущения может быть увеличена до 15 раз при выходе по биомассе 96,4% .

Результаты распылительного высушивания показали возможность получения высокодиспер­сных концентратов, на 70% состоящих из час­тиц размером до 1 мкм и биологической актив­ностью в среднем 11,4 • 10®спор/мл.

Тем не менее полученные результаты мы считали предварительными, показывающими реальность разработки тонкодисперсных пре­паратов.

Пробные ферментации продуцента дендро- бациллина на ацетатной, среде в аппаратах объемом 15 м³ подтвердили возможность полу­чения тонкодисперсных препаратов.

Проведенные исследования показали эф­фективность влияния внешних воздействий на процесс культивирования, однако оптими­зация была проведена только по биомассе, вы­раженной в титре жизнеспособных спор.

В связи с чем мы считали целесообразным ра­ссмотреть процесс как многопараметрический и многокритериальный.

Рис. 5. Оптимизационные профили «Т» и «п» в процессе культивирования, п-онтроль

Рис. 6. Результаты многокритериальной оптимизации процесса культивирования

С этой целью процесс культивирования продуцента дендробациллина оценивали по 7 критери ям при одновременном изменении 2 параметров: Т (°С) и К^,.

Каждый из этих параметров изменяли на 4 участках кривой роста (0-12 час, 12-15, 16-32, 32-44), соответствующих основным фазам развития продуцента. В качестве критериев оптимиза­ции выбраны наиболее важные, с нашей точки зрения, параметры физиологии: титр вегетативных клеток, титр жизнеспособных спор, длительность ферментации, термостабильность спор, коэффи­циент потребления глюкозы, ацетата, активность протеазы и биологический выход на сушке. В по­лученной КЖ оценивали также и ЛК₅₀.

Оптимизацию проводили методами математического планирования с использованием оценки по функции желательности. Все критерии были ранжированы по величине их значимости. Ис­пользуя весовые коэффициенты конкретных значений критериев, полученных при реализации матрицы (d₁_₇) величина n_dj была принята за обобщенный критерий — Y.

На рис. 5 представлены виды оптимизационных профилей. Оптимальный процесс определяет начало культивирования при t = 28°С и п = 480 об./мин, на II фазе существенное увеличение пара­метров: t = 34° С и п = 930 об./мин, на III и IV фазах параметры постоянны: t = 30°С (как для кон­троля), «п» увеличивается с 760 до 1050 об./мин. Такой режим определил повышение обобщенно­го критерия оптимизации с 0,63 в контроле до 0,98 в опыте и увеличение значений отдельных ис­следуемых критериев на 14,4-70%.

Зависимость изменения каждого из исследуемых критериев дана на рис.6.

В результате оптимизации достигнуты следующие показатели в КЖ: Т = 9,2 • 10⁹ спор/мл, тер­мостабильность спор 87% , ПС =6,8 ед./мл, К_потр._{глюкозы} =100 % , К_{потр алетата} = 94,8 % при г = 40 ч и ЛК₅₀=10,1 • 10⁶ спор/мл.

Была получена оптимальная расчетная кривая потребления ацетата, используя которую можно осуществлять корректировку процесса с управлением по Т и «п» с помощью ЭВМ.

Используя оптимизированный процесс, были наработаны опытные образцы препаратов. Испы­тание их активности в полевых условиях показало высокую эффективность против яблонной мо­ли, сетчатой листовертки, непарного шелкопряда и приближало ее к эффективности лепидоцида с титром спор в 1,6 раза большим, чем в опытных образцах. Приведенные выше данные являются наглядным примером успешной работы технолога.

8.