Для получения сухих препаратов внеклеточных ферментов широко применяется распылительная сушка. Достигаемая при этом степень концентрации ферментов приводится ниже, при обсуждении результатов и подобных продуктов. Классические выпарные аппараты корпусного или трубчатого типов или типа падающей пленки для концентрирования ферментов находят ограниченное применение из-за трудностей контроля пенообразования и обрастания рабочих поверхностей осадком. Могут быть применены пластинчатые теплообменники. Выпарную установку лучше всего нагревать горячей водой под высоким давлением. Концентрирование жидкости осуществляется непосредственно из системы, находящейся в слое паров, по мере его расширения с большой скоростью. Подвергаемые обработке растворы ферментов должны иметь гомогенную консистенцию, быть хорошо отфильтрованными и свободными от воздуха и крупных инородных частиц. Для предотвращения кавитации следует применять насосы вытесняющего действия. Температура должна поддерживаться на уровне 40 °С или даже ниже. При типичном процессе растворы ферментов обычно концентрируются в две стадии: от 8 или 12 % содержания твердых веществ до 35%, а затем -- до 65%.
В настоящее время основным применением ультрафильтрации является концентрирование, так как концентрационная поляризация существенно препятствует осуществлению многих процессов фракционирования с использованием этого метода, хотя в случае осветленных культуральных жидкостей он позволяет удалить из препарата большую долю низкомолекулярных составных частей. (Уровень сконцентрированного белка во внеклеточной культуральной жидкости будет обычно невысоким, вследствие чего поляризация будет носить ограниченный характер.) Представляется, что подобное применение ультрафильтрации будет быстро прогрессировать и расширяться по мере того, как будет возрастать надежность информации о свойствах системы, которая подлежит обработке.
Наиболее важными операциями концентрирования являются те, которые определяются как фракционирование. В частности, операции осаждения или преципитации и адсорбции служат одновременно и операциями концентрирования. Для выделения целевых продуктов из нативных внеклеточных ферментов пли из нативных внутриклеточных ферментных препаратов реальных процессов выделения соответствующих препаратов.
Бактериальная а-амилаза была получена в сухом состоянии на вакуумной сушильной установке. При этом из 5000 л фильтрата культуральной жидкости, подвергнутого фракционированию спиртом, за 8 ч работы было получено 73,5 кг продукта. При промышленном производстве аспарогеназы сублимационным методом было получено несколько килограммов готового продукта. Для сушки ферментных препаратов сублимацией весьма важно обеспечить максимально полное удаление влаги из обрабатываемого материала.
7. Биологическая безопасность при промышленном производстве
Безопасность производства и применения являются неотъемлемыми требованиями к любому технологическому процессу. Мерой безопасности на предприятии служит содержание в воздухе помещений и на поверхностях любых потенциально опасных материалов. Объектами наблюдения при решении проблем производственной безопасности являются как рабочая среда, так и персонал. Только при благополучном состоянии указанных объектов наблюдение можно гарантировать, что принимаемые меры эффективны. Сказанное в равной мере относится также и к контролю всех материальных потоков, поступающих с предприятия в окружающую среду.
7.1 Меры безопасности
Стандартные ферментаторы представляют собой адекватные системы обеспечения техники безопасности при работе с любыми микроорганизмами, исключая патогенные. Если применяемые микроорганизмы обладают потенциальной опасностью, то в конструкцию ферментаторов следует внести очень небольшие усовершенствования с тем, чтобы полностью изолировать их внутренние пространства от окружающей среды. В ходе культивирования основное внимание должно быть уделено обработке выходящего из ферментатора воздуха, который подлежит либо фильтрации, либо пропусканию через печи-инсинераторы. Технология последних процессов отработана весьма тщательно. Однако, несмотря на это, неисправность каких-либо элементов или фиттингов может свести принимаемые меры защиты окружающей: среды к нулю. Основные проблемы возникают при выгрузке культуральной жидкости из ферментаторов. При производстве внеклеточных ферментов влажные микробные клетки с примесью вспомогательных фильтровальных порошков или без них обычно подвергаются автоклавированию. Клетки, свободные от вспомогательных фильтровальных порошков, могут, если в этом есть необходимость, идти на корм скоту. Жидкость, из которой были удалены тем или1 иным путем ферменты, продолжает содержать определенные питательные вещества и поэтому имеет значительную биологическую потребность в кислороде. В качестве осадителя белков применяется сульфат аммония, который оказывает координирующее действие на бетон и на различные металлы. Поэтому жидкости, содержащие указанное химическое вещество, обычно сбрасываются на грунт в качестве удобрений.
Разрушение микроорганизмов в целях получения внутриклеточных ферментов выдвигает новую проблему техники безопасности. Фрагменты клеточных оболочек, получающиеся в результате механических воздействий на клетки, содержат целую серию биологически активных материалов. В случае непатогенных грамотрицательных организмов, таких, как Е. coli, в среду из клеточной оболочки высвобождаются эндотоксины. Последние при аэрозольной аппликации могут вызывать неприятные, хотя и кратковременные симптомы, например тошноту, головную боль и боль в грудной клетке, а также раздражение мочевых путей. Кроме того, эндотоксины сохраняются и в перерабатываемых материалах на протяжении всех стадий фракционирования после разрушения клеток. Биохимическая технология во многом использует оборудование, разработанное и разрабатываемое для химической промышленности. При этом предполагается, что уровни утечки, допустимые для неорганических химических веществ, могут также иметь место при высокоактивных биологических материалах. Так, в частности, рассматривается вопрос применительно к большинству промышленных центрифуг, работающих при довольно высоких частотах вращения роторов. При недостатке вполне совершенных модификаций центрифуг и в условиях, когда существующие центрифуги отличаются высокой стоимостью, единственно правильным решением является монтаж такого оборудования в боксах определенного вида, поскольку применение ламинарных воздушных потоков на протяжении всей операции, идущих от места проведения процесса к фильтрам, обходится дорого, а при реализации в промышленных масштабах недостаточно эффективно. Требование о работе операторов в специальных пневмокостюмах, питаемых воздухом от воздушных коммуникаций, встречается весьма неодобрительно, и, кроме того, не решает проблемы обезвреживания производственных выбросов и охраны воздушной окружающей среды.
Большинство из известных боксов безопасности представляет собой жесткие конструкции из нержавеющей стали, стекла и пластиков. Эти конструкции довольно дороги, а сами установки громоздки. Доступ в эти установки и особенно их обслуживание затруднительны", а последующие модификации производства могут легко нарушить целостность и герметичность созданных систем. Более многообещающим является применение боксов из гибких пленок, которые были ранее разработаны для использования при получении животных-гнотобитов, свободных от микроорганизмов.
Стенки подобных боксов выполняются из тонкого листового полиэтилена или из листового поливинилхлорида. Их соединение производится посредством электронной сварки. В нужных точках боксов могут размещаться (опять-таки с помощью электронной сварки) соответствующие перчатки и фильтры, а боксы могут работать под избыточным давлением и под разрежением.
Особенно полезным дополнением к боксам служит специальный полукостюм, заделываемый при помощи электронной сварки в боковую стенку секции. Он представляет собой верхнюю половину пластикатового костюма со шлемом и плечевыми перчатками. Жилетка полукостюма создает ламинарный поток воздуха и соединена с питающей воздушной линией; подпор воздуха под полукостюмом создает для оператора значительную свободу движений.
Если оператору требуется перемещаться от бокса па большие расстояния, то «юбка» полукостюма может быть сделана более длинной, так что образуется как бы тоннель, в котором может двигаться оператор. Работающий может покидать костюм практически мгновенно, не опасаясь быть при этом контаминированным. Исполнение им рабочих функций производится в комфортных условиях ламинарного воздушного потока.
Самый большой недостаток боксов является следствием неудобств, связанных с применением резиновых перчаток. Заделывание в бокс более толстых перчаток может лишь снизить вероятность контактной контаминации. Но это будет достигнуто ценой потери легкости манипуляций оператором. Однако, если основная опасность при работе в боксе связана с движением воздуха, то быстрая замена порвавшихся перчаток будет вполне допустима. Проведение такой операции может быть облегчено, если в боксах будет применяться конструкция, разработанная для хирургических операций через гибкие пленки.
7.2 Контроль окружающей среды
Аэрозолированные микроорганизмы обычно фракционируются путем применения щелевых пробоотборников, в которых находятся вращающиеся чашки Петри с соответствующей питательной средой на основе агара. В течение заданного времени над чашками прокачивается измеряемый объем воздуха. Затем чашки помешаются в термостат и находятся в нем при условиях, специфичных для развития отдельных микроорганизмов. Анализы воздуха с помощью подобных пробоотборников должны осуществляться при остановке предприятий и в ходе их работы с тем, чтобы установить нормальный уровень загрязненности и выявить любую утечку материала. После того как были получены данные о реакциях организма на попадание в него порошкообразных протеолитических ферментов, стали возможными разработка стандартов безопасности и контроль в соответствии с ними окружающего воздуха. В настоящее время аналогичные работы по стандартизации проводятся применительно и к другим ферментам в виде аэрозолей.
7.3 Обучение персонала и медицинская защита
После инженерных средств и методов обеспечения безопасности важнейшая роль в безаварийной работе принадлежит обучению персонала правильному обращению с соответствующими материалами и оборудованием. Прежде всего здесь важно подчеркнуть необходимость соблюдения общих правил безопасной работы. Например, на предприятиях по выделению ферментов применяются машины, оснащенные мощными электрическими двигателями и требующие больших расходов воды. В таких условиях крайне важно уделять особое внимание обеспечению безопасной электропроводки и электроизоляции. В дополнение к указанному следует иметь в виду, что высокая биологическая активность получаемых и обрабатываемых материалов ставит на особую ступень проблему личной гигиены работающего персонала. На предприятии следует пользоваться чистой защитной спецодеждой, не допуская работы персонала в домашней одежде. При выходе с предприятия каждый работающий обязан тщательно вымыть руки.
Прием пищи и курение внутри производственных помещений категорически запрещаются.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
