Polvere di natamicinaè un composto organico con la formula chimica C33H47NO13 e CAS 7681 - 93 - 8. È una polvere cristallina quasi bianca o cremosa gialla che è quasi insolubile in etanolo e acqua, leggermente solubile in metanolo e N, N-dimetilformamide e solubile in acido acetico glaciale e dimetil solfossido. Quando il valore del pH è superiore a 9 o inferiori a 3, la sua solubilità aumenterà ed è molto stabile nella gamma di pH della maggior parte degli alimenti. La natamicina ha una certa capacità di resistere al trattamento termico, è relativamente stabile in uno stato secco e può resistere a temperature elevate a breve termine (100 gradi); Tuttavia, a causa della sua struttura chimica ciclica e della sensibilità alle radiazioni ultraviolette, non è adatto per il contatto con la luce solare. La stabilità dell'attività della natamicina è influenzata dal valore del pH, dalla temperatura, dall'intensità della luce, dagli ossidanti e dai metalli pesanti, quindi il prodotto dovrebbe evitare il contatto con ossidi e composti di zolfo. È un composto antifungino naturale prodotto dalla fermentazione di Streptomyces, appartenente alla classe di poliene macrolidi. Può inibire efficacemente la crescita di vari stampi e lieviti, nonché la produzione di tossine fungine. Può essere ampiamente utilizzato per la conservazione degli alimenti e il trattamento antifungino.
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Polvere di natamicinaè un antibiotico macrolide prodotto principalmente attraverso metodi biosintetici. Il processo di sintesi prevede più passaggi e reazioni biochimiche complesse. I seguenti sono metodi di sintesi comuni per natamicina:
Il percorso biosintetico della natamicina
La biosintesi della natamicina viene eseguita principalmente attraverso il genere Streptomyces, come Streptomyces natalis e Streptomyces Chatanuga. In questo processo, la via del polichetide (PKS) svolge un ruolo cruciale, generando strutture ad anello di latino attraverso reazioni di condensa.
La via del polichetide è il nucleo della biosintesi della natamicina e i suoi enzimi catalitici includono principalmente il polichetide sintasi di classe I PKS. Questi enzimi contengono più moduli, ciascuno con un dominio catalitico specifico, come KS (keto sintasi), at (aciltransferasi), ACP (proteina del trasporto acilico), ecc.
In Streptomyces natalis, la via PKS è catalizzata da una serie di enzimi multifunzionali (Pims0-Pims4). Questi enzimi sono responsabili della catalizzazione della condensazione delle unità di acido acetico e acido carbossilico, formando la struttura scheletrica della natamicina.
PIMS0: Come modulo iniziale, il suo dominio KS è inattivo, ma COA ligasi ACP - KS - a - ACP catalizza la formazione di monofosfato adenosina acilico dall'acido acetico, che fornisce unità acetiliche per dominio KS successivo.
PIMS1: contiene 4 moduli che completano i primi 4 cicli di estensione della catena scheletro e formano la maggior parte dei cromofori di poliene.
PIMS2, PIMS3, PIMS4: Continua a catalizzare la condensazione di 8 unità di modulo di acido carbossilico ed eseguire modifiche strutturali appropriate per formare lo scheletro della natamicina.
Sulla base del percorso PKS, gli enzimi post -modifica modificano ulteriormente la struttura scheletrica per formare la molecola di natamicina finale.
PIMC, PIMD, PIMF, PIMG, PIMJ e PIMK: le proteine codificate da questi enzimi sono responsabili della modifica post dell'anello scheletro, come formare l'ultimo doppio legame del cromoforo, introducendo doppi legami e strutture epossidiche.
PIMA, PIMB e PIMH: le proteine codificate sono responsabili del trasporto di natamicina, che viene escreto dallo spazio extracellulare attraverso il sistema di trasportatore ABC.
PIMT, PIME, PIMM e PIMR: le proteine codificate sono responsabili della regolazione dell'espressione dei geni di sintesi della natamicina.
La biosintesi della natamicina coinvolge multipli cluster genici, tra cui i più importanti sono il cluster genico PIM e il cluster del gene SCN.
Cluster genico PIM: contiene geni che codificano enzimi PKS, enzimi post modifica e trasportatori. Rispetto al cluster genico SCN, la sua differenza principale risiede nelle pompe di efflusso di codifica genica PIMH e nei trasportatori di aminoacidi PIMT che codificano.
Cluster genico SCN: contiene geni relativi alla sintesi di natamicina, come SCNG (omologa a PIMG) e SCNL (codifica putativa trasposasi).
Processo di produzione di natamicina
Il processo di produzione di natamicina include principalmente passaggi come coltivazione di deformazione, fermentazione, estrazione, purificazione e asciugatura. Quella che segue è una spiegazione dettagliata di questi passaggi.
Seleziona High - ceppi che cedono, come Streptomyces natalensis, per la coltivazione del ceppo. Inoculare la tensione batterica in un terreno di coltura, che in genere comprende glucosio, cloruro di sodio, fosfato, ecc., Per fornire i nutrienti necessari per la crescita e la riproduzione della tensione.
Mescolare il terreno di coltura e la tensione batterica e il fermento a temperatura adeguata, valore del pH e condizioni di agitazione. Durante il processo di fermentazione, il ceppo metabolizza i nutrienti nel terreno di coltura per produrre natamicina.
Le condizioni di fermentazione in genere includono:
Temperatura: 28-32 gradi
Valore del pH: pH iniziale 7,3-7,6, controllo del processo pH 5,8-6.2
Tasso di ventilazione: velocità di ventilazione iniziale 18-22m ³/min, 25-30 m ³/min dopo 15 ore, 16-20 m ³/min dopo 100 ore
Velocità di miscelazione: velocità di miscelazione iniziale 50-60 giri/min, 8-15 ore 70-80 giri/min/min, dopo 15 ore 100-120 giri/min/min
Durante il processo di fermentazione, è necessario aggiungere alcuni nutrienti e regolatori, come solfato di zinco, solfato di manganese, acetato di sodio e propionato di sodio, per aumentare la produzione di natamicina.
Dopo la fermentazione, il brodo di fermentazione è sottoposto a passaggi come centrifugazione, filtrazione e ultrafiltrazione per rimuovere le cellule batteriche e le impurità solide e ottenere un estratto contenente natamicina.
Potrebbero esserci altri solventi organici e impurità presenti nella soluzione di estrazione, che richiedono ulteriore purificazione. Il processo di purificazione di solito include l'acido - Regolazione della base, l'estrazione del solvente e la cromatografia su colonna di scambio anionico.
Regolazione della base acida: regolando il valore del pH della soluzione di estrazione, la natamicina è separata da altre impurità.
Estrazione di solvente: utilizzare solventi organici (come etanolo, acetone, ecc.) Per estrarre l'estratto e migliorare la purezza della natamicina.
Cromatografia su colonna di scambio di anioni: usando la resina di scambio anionico per la separazione cromatografica della soluzione di estrazione per rimuovere ulteriormente le impurità.
Asciugare la soluzione di natamicina purificata per ottenere polvere di natamicina. Il metodo di asciugatura viene generalmente asciugata a spruzzo o asciugatura a vuoto.
Essiccazione a spruzzo: spruzzare la soluzione di natamicina nell'aria calda per evaporare rapidamente l'acqua per ottenere prodotti in polvere.
Essiccazione a vuoto: riscaldamento e asciugatura della soluzione di natamicina in condizioni di vuoto per evitare l'ossidazione e il deterioramento del prodotto.
Altri metodi di sintesi
Oltre ai tradizionali metodi biosintetici sopra menzionati, ci sono anche altri metodi sintetici studiati ed esplorati.
La sintesi chimica è un metodo per sintetizzare direttamente la natamicina o i suoi analoghi attraverso reazioni chimiche. Tuttavia, a causa della struttura complessa e dei molteplici centri chirali di natamicina, i metodi di sintesi chimica sono spesso difficili da ottenere prodotti a base - e prodotti di rendimento - alti.
Il metodo di combinazione chimica di fermentazione è un metodo che combina la fermentazione biologica e la sintesi chimica. In primo luogo, la natamicina grezza o intermedia viene ottenuta attraverso la fermentazione e quindi ulteriormente modificata e purificata attraverso metodi chimici. Questo metodo può compensare le carenze della biosintesi in termini di resa e purezza, ma richiede anche un livello tecnologico più elevato e investimenti in termini di costi.
L'ingegneria genetica è un metodo per aumentare la resa e la purezza della natamicina attraverso la tecnologia di ricombinazione genetica. Costruendo ceppi di resa - alti di batteri geneticamente modificati e ottimizzando le loro condizioni di fermentazione, è possibile ottenere rese più elevate di natamicina. Inoltre, la struttura della natamicina può essere modificata e ottimizzata attraverso metodi di ingegneria genetica per soddisfare le diverse esigenze di applicazione.
La natamicina è uno spettro naturale, ampio -, altamente efficace e sicuro inibitore di funghi filamentosi come lievito e muffa. Non solo inibisce i funghi, ma impedisce anche la produzione di tossine fungine. La natamicina è innocua per il corpo umano, difficile da assorbire dal tratto digestivo e i microrganismi hanno difficoltà a sviluppare resistenza. Inoltre, a causa della sua bassa solubilità, è comunemente usato per la conservazione superficiale degli alimenti. Conservanti biologici.
La natamicina può impedire al formaggio di diventare ammuffito durante la maturazione, limitando così la formazione di micotossine. Poiché è difficile penetrare nel formaggio e rimane solo sulla superficie del formaggio, ha un vantaggio nel controllare la crescita della muffa sulla superficie del formaggio senza influire sul processo di maturazione del formaggio. Esistono tre metodi di applicazione specifici:
(1) Spruzzare lo 0,05% allo 0,28% di natamicina sulla superficie dei prodotti del formaggio.
(2) Immergi il formaggio salato in una sospensione di concentrazione dello 0,05% allo 0,28% per 2-4 minuti.
(3) Aggiungere lo 0,05% di natamicina al rivestimento che copre il formaggio.
I mooncakes sono ricchi di sostanze nutritive e la pelle, il riempimento e i tuorli di uova salati spesso subiscono una crescita della muffa. La natamicina ha un buon effetto anti -muffa sui mooncakes. Se utilizzato, viene generalmente utilizzato il metodo di spruzzatura: il prodotto natamicina viene formulato in una sospensione dello 0,02% allo 0,04%. Dopo aver cotto i mooncakes e raffreddato a temperatura ambiente, la sospensione natamicina viene spruzzata sulla superficie, la periferia e il fondo dei lunatici per ottenere una prevenzione esterna dello stampo. I tuorli di uovo salato crudo nel forno fino a quando non sono maturi di circa il 70-80%, rimuoverli e raffreddarli, quindi immergerli nelle sospensioni di natamicina per circa 2 minuti per evitare la crescita della muffa nel ripieno di tuorli d'uovo.
Spruzzando la soluzione di natamicina 100-500ppm sulla superficie dei prodotti da forno come torte, pane bianco e pasta sfoglia o spruzzando natamicina sulla superficie dell'impasto infastidito, ha una muffa ideale e un effetto di conservazione, senza influire sul gusto del prodotto.
Il metodo di ammollo o spruzzatura dei prodotti a base di carne può ottenere una prevenzione di muffa sicura ed efficace quando si utilizza Natamicina da 4 mg/cm2. Immergere involucri nella sospensione di natamicina ad una concentrazione dallo 0,05% allo 0,2% (p/v) o utilizzandolo per immergere o spruzzare la superficie delle salsicce che sono già state riempite con ripieni, può impedire effettivamente la crescita della muffa sulla superficie della salsiccia. La carne grigliata, l'anatra arrostita e altri prodotti grigliati, nonché i prodotti di pesce secchi, possono anche prolungare la loro durata di conservazione spruzzando una concentrazione da 0,05% allo 0,1% (p/v) di sospensione di natamicina.
Il condimento per insalata è un alimento grasso - che spesso sperimenta una crescita della muffa dopo l'inizio dell'estate ogni anno. Secondo i rapporti sulla letteratura, l'aggiunta di natamicina alle 22 ppm allo condimento per insalata non ha causato alcun deterioramento durante l'esperimento e non vi è stato alcun cambiamento significativo nel conteggio microbico. Il condimento per insalata è simile al formaggio e ha un contenuto di grassi più elevato. Gli esperimenti hanno dimostrato che la natamicina ha un effetto antibatterico definito su alimenti grassi alti -.
L'aggiunta di natamicina alle 15 ppm alla salsa di soia durante l'estate ad alta temperatura può inibire efficacemente la crescita e la riproduzione del lievito e prevenire l'aspetto di fiori bianchi. La combinazione di natamicina e lattobacillus streptomicina per la prevenzione della muffa di salsa di soia può inibire efficacemente i batteri e ridurre la concentrazione di inibizione.
A causa dell'elevato contenuto di zucchero e acido organico in vari succhi di frutta, sono molto adatti alla crescita e alla riproduzione del lievito, che può causare deterioramento e deterioramento del succo. L'uso della natamicina può aumentare la stabilità di archiviazione delle bevande alcoliche non -. L'applicazione della natamicina 20 ppm nel succo d'uva può impedire la fermentazione del succo causata dalla contaminazione da lievito e l'aggiunta di 100 ppm può interrompere completamente l'attività di fermentazione. Il succo d'arancia, a causa della contaminazione fungina in condizioni naturali, di solito si rovina dopo una settimana di conservazione. Con l'aggiunta di natamicina, anche a una dose fino a 1,25 ppm, la durata di conservazione può passare fino a 8 settimane se immagazzinata a 2 gradi C a 4 gradi C. L'effetto antibatterico della natamicina è correlato alla temperatura di conservazione. Il succo d'arancia concentrato immagazzinato a 10 gradi può inibire la crescita del lievito alle 10 ppm; La conservazione a temperatura ambiente richiede il natamicina 20ppm per avere un effetto antibatterico. La natamicina alle 30 ppm nel succo di mela può impedire la fermentazione fino a 6 settimane e il sapore originale del succo rimane invariato. La natamicina a una concentrazione di 70 mg/kg nel succo di pomodoro ha un buon muffa e un effetto di conservazione sul succo di pomodoro.
L'applicazione nelle torte di riso e Mantou può prevenire la muffa ed estendere efficacemente la durata di conservazione. La natamicina utilizzata in condimenti come l'aceto può prevenire il deterioramento causato da muffe e lievito. In birra e vino, 2,5 mg/kg di natamicina possono prolungare notevolmente la durata di conservazione. Inoltre, l'aggiunta di 5-10 ppm di natamicina allo yogurt può prolungare la durata del prodotto di oltre 4 settimane.
La polvere di natamicina viene utilizzata per trattare le infezioni fungine, tra cui candida, aspergillus e fusarium, ed è anche utilizzata in colliri o farmaci orali. In queste applicazioni, il corpo umano assorbe meno natamicina. Se assunto per via orale, non è assorbito dal tratto gastrointestinale, rendendolo inadatto come farmaco infettivo sistemico. La natamicina è anche utilizzata in colliri, con un contenuto del 5% adatto per il trattamento della blefarite fungina, della congiuntivite e della cheratite causate da microrganismi, tra cui la cheratite da ossysporum di Fusarium.
La polvere di natamicina, come ampia spettro -, efficiente e agente antifungino sicuro prodotto dalla fermentazione di Streptomyces natalis e altri microrganismi, ha mostrato ampie prospettive di sviluppo in più campi. Quella che segue è un'analisi dettagliata delle sue prospettive di sviluppo:
Crescita della domanda del mercato
Con la crescente preoccupazione dei consumatori per la sicurezza alimentare e la salute, anche i requisiti per i conservanti alimentari stanno diventando sempre più alti. Il natamicina, come una conservante alimentare naturale, non- e efficiente, può estendere efficacemente la durata di conservazione del cibo senza influenzare il suo sapore e il suo gusto ed è quindi ampiamente accolto nell'industria alimentare. L'ambito dell'applicazione della natamicina nella produzione e conservazione dei prodotti lattiero -caseari, prodotti a base di carne, bevande di succo di frutta, vino e altri prodotti alimentari continuano ad espandersi e la domanda di mercato continua a crescere. La natamicina non ha solo effetti di corrosione e conservazione anti -, ma può anche essere usato per trattare le malattie causate da funghi. Nell'industria farmaceutica, anche le prospettive di applicazione della natamicina sono ampie. Con il miglioramento della tecnologia medica e il perseguimento delle persone di uno stile di vita sano, la domanda di farmaci antifungini continuerà ad aumentare, fornendo un ampio spazio di sviluppo per l'applicazione della natamicina nel settore farmaceutico.
Progresso tecnologico e aggiornamento industriale
Con il continuo sviluppo della biotecnologia, il processo di fermentazione della natamicina sarà ulteriormente ottimizzato, aumentando la resa e riducendo i costi di produzione. Utilizzando ingegneria genetica e altri metodi per modificare ceppi di produzione come Streptomyces natalis, migliorando l'efficienza della fermentazione e la purezza del prodotto, promuoverà ulteriormente lo sviluppo dell'industria della natamicina. Al fine di soddisfare le esigenze di diversi campi, le nuove formulazioni di natamicina continueranno a emergere. Ad esempio, le formulazioni di natamicina a nanoscala per l'industria alimentare e sostenute formulazioni di rilascio - per l'industria farmaceutica. Queste nuove formulazioni miglioreranno ulteriormente la stabilità e la biodisponibilità della natamicina, espandendo le sue aree di applicazione.
Supporto politico e cooperazione internazionale
I governi di tutto il mondo enfatizzano sempre più la sicurezza e la salute alimentare e introdurranno più misure politiche che favoriscono lo sviluppo di conservanti naturali come il natamicina. Queste politiche promuoveranno il rapido sviluppo del settore natamycin e forniranno forti garanzie per la sua concorrenza sul mercato internazionale. Con l'approfondimento della globalizzazione, la cooperazione e gli scambi internazionali diventeranno più frequenti. L'industria della natamicina parteciperà attivamente alla concorrenza e alla cooperazione del mercato internazionale, introdurrà un'esperienza avanzata della tecnologia e della gestione e ne migliorerà la competitività. Allo stesso tempo, partecipando allo sviluppo e alla certificazione degli standard internazionali, miriamo a migliorare il riconoscimento internazionale e la competitività del mercato dei prodotti Natamycin.
Sfide del mercato e strategie di risposta
Con la continua espansione del mercato della natamicina, la concorrenza diventerà sempre più feroce. Le imprese devono rafforzare l'innovazione tecnologica e la costruzione del marchio, migliorare la qualità del prodotto e il livello di servizio, al fine di vincere quote di mercato. La protezione ambientale e lo sviluppo sostenibile sono diventati un consenso globale. L'industria della natamicina deve rispondere attivamente ai requisiti ambientali, rafforzare i lavori di protezione ambientale come il trattamento delle acque reflue e le emissioni di scarico e raggiungere la produzione verde. Allo stesso tempo, sviluppando risorse rinnovabili e tecnologie di utilizzo dell'economia circolare, i costi di produzione e gli oneri ambientali possono essere ridotti e la capacità di sviluppo sostenibile del settore può essere migliorata.
La polvere di natamicina è una soluzione naturale ed efficace per la conservazione degli alimenti e le applicazioni mediche. La sua ampia attività antifungina di spettro -, profilo di sicurezza e versatilità lo rende un prezioso composto nel settore alimentare e nel campo medico. Con un'adeguata conservazione e applicazione, la natamicina può aiutare a prolungare la durata della durata dei prodotti alimentari, ridurre gli sprechi alimentari e curare le infezioni fungine in modo sicuro ed efficace. Man mano che la ricerca continua ad avanzare, è probabile che le potenziali applicazioni della natamicina si espanderanno, evidenziando ulteriormente la sua importanza nella società moderna.
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