Polvo de natamicinaes un compuesto orgánico con la fórmula química C33H47NO13 y CAS 7681 - 93 - 8. Es un polvo cristalino amarillo casi blanco o cremoso que es casi insoluble en etanol y agua, ligeramente soluble en metanol y N, N-dimetilformamida y soluble en ácido acético glacial y dimetil sulfóxido. Cuando el valor de pH es superior a 9 o inferior a 3, su solubilidad aumentará y es muy estable en el rango de pH de la mayoría de los alimentos. La natamicina tiene una cierta capacidad para resistir el tratamiento térmico, es relativamente estable en un estado seco y puede soportar temperaturas altas a corto plazo (100 grados); Sin embargo, debido a su estructura química cíclica y su sensibilidad a la radiación ultravioleta, no es adecuado para el contacto con la luz solar. La estabilidad de la actividad de natamicina se ve afectada por el valor del pH, la temperatura, la intensidad de la luz, los oxidantes y los metales pesados, por lo que el producto debe evitar el contacto con óxidos y compuestos de azufre. Es un compuesto antifúngico natural producido por la fermentación de Streptomyces, perteneciente a la clase de macrólidos de polene. Puede inhibir efectivamente el crecimiento de varios moldes y levaduras, así como la producción de toxinas fúngicas. Se puede utilizar ampliamente para la preservación de los alimentos y el tratamiento antifúngico.
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Polvo de natamicinaes un antibiótico macrólido producido principalmente a través de métodos biosintéticos. El proceso de síntesis implica múltiples pasos y reacciones bioquímicas complejas. Los siguientes son métodos de síntesis comunes para natamicina:
La vía biosintética de la natamicina
La biosíntesis de natamicina se lleva a cabo principalmente a través del género Streptomyces, como Streptomyces natalis y Streptomyces Chatanuga. En este proceso, la vía de policétido (PKS) juega un papel crucial, generando estructuras de anillo de lactona a través de reacciones de condensación.
La vía de policétido es el núcleo de la biosíntesis de natamicina, y sus enzimas catalíticas incluyen principalmente PKS Clase I Polyquetide sintasa. Estas enzimas contienen múltiples módulos, cada uno con un dominio catalítico específico, como Ks (keto sintasa), AT (aciltransferasa), ACP (proteína portadora de acilo), etc.
En Streptomyces natalis, la vía PKS es catalizada por una serie de enzimas multifuncionales (PIMS0-PIMS4). Estas enzimas son responsables de catalizar la condensación de unidades de ácido acético y ácido carboxílico, formando la estructura esquelética de la natamicina.
PIMS0: Como módulo inicial, su dominio KS está inactivo, pero la ACP de COA ligasa - KS - at - ACP cataliza la formación de monofosfato de acilo adenosina a partir de ácido acético, proporcionando unidades de acetilo para dominios KS subsiguientes.
PIMS1: contiene 4 módulos que completan los primeros 4 ciclos de extensión de la cadena del esqueleto y forman la mayoría de los cromóforos de polene.
PIMS2, PIMS3, PIMS4: continúe catalizando la condensación de 8 unidades de módulo de ácido carboxílico y realizando modificaciones estructurales apropiadas para formar el esqueleto de la natamicina.
Sobre la base de la ruta PKS, las enzimas modificadoras posteriores modifican aún más la estructura del esqueleto para formar la molécula final de natamicina.
PIMC, PIMD, PIMF, PIMG, PIMJ y PIMK: las proteínas codificadas por estas enzimas son responsables de la modificación posterior al anillo de esqueleto, como formar el último doble enlace del cromóforo, introducir enlaces dobles y estructuras epoxi.
PIMA, PIMB y PIMH: las proteínas codificadas son responsables del transporte de natamicina, que se excreta del espacio extracelular a través del sistema transportador ABC.
PIMT, PIM, PIMM y PIMR: las proteínas codificadas son responsables de regular la expresión de genes de síntesis de natamicina.
La biosíntesis de natamicina involucra múltiples grupos de genes, entre los cuales los más importantes son el clúster del gen PIM y el clúster del gen SCN.
Clúster de genes PIM: contiene genes que codifican enzimas PKS, enzimas posteriores a la modificación y transportadores. En comparación con el clúster de genes SCN, su principal diferencia se encuentra en las bombas de eflujo que codifican el gen PIMH y los transportadores de aminoácidos que codifican el gen PIMT.
Clúster de genes SCN: contiene genes relacionados con la síntesis de natamicina, como SCNG (homóloga a PIMG) y SCNL (codificando la transposasa putativa).
Proceso de producción de natamicina
El proceso de producción de natamicina incluye principalmente pasos como el cultivo de tensión, fermentación, extracción, purificación y secado. La siguiente es una explicación detallada de estos pasos.
Seleccione High - cepas de rendimiento, como Streptomyces natalensis, para el cultivo de cepas. Inocular la cepa bacteriana en un medio de cultivo, que generalmente incluye glucosa, cloruro de sodio, fosfato, etc., para proporcionar los nutrientes necesarios para el crecimiento y la reproducción de la cepa.
Mezcle el medio de cultivo y la tensión bacteriana, y el fermento a temperatura adecuada, valor de pH y condiciones de agitación. Durante el proceso de fermentación, la cepa metaboliza los nutrientes en el medio de cultivo para producir natamicina.
Las condiciones de fermentación generalmente incluyen:
Temperatura: 28-32 grados
Valor de pH: pH inicial 7.3-7.6, control de proceso pH 5.8-6.2
Tasa de ventilación: tasa de ventilación inicial 18-22M ³/min, 25-30 m ³/min después de 15 horas, 16-20 m ³/min después de 100 horas
Velocidad de mezcla: velocidad de mezcla inicial de 50-60 rpm/min, 8-15 horas 70-80 rpm/min, después de 15 horas 100-120 rpm/min
Durante el proceso de fermentación, es necesario agregar algunos nutrientes y reguladores, como sulfato de zinc, sulfato de manganeso, acetato de sodio y propionato de sodio, para aumentar la producción de natamicina.
Después de la fermentación, el caldo de fermentación se somete a pasos como la centrifugación, la filtración y la ultrafiltración para eliminar las células bacterianas e impurezas sólidas, y obtener un extracto que contiene natamicina.
Puede haber otros solventes e impurezas orgánicas presentes en la solución de extracción, que requieren una purificación adicional. El proceso de purificación generalmente incluye ácido -} ajuste base, extracción de solventes y cromatografía de columna de intercambio de aniones.
Ajuste de la base ácida: al ajustar el valor de pH de la solución de extracción, la natamicina se separa de otras impurezas.
Extracción de solventes: use solventes orgánicos (como etanol, acetona, etc.) para extraer el extracto y mejorar la pureza de la natamicina.
Cromatografía de la columna de intercambio de aniones: utilizando resina de intercambio aniónico para la separación cromatográfica de la solución de extracción para eliminar aún más las impurezas.
Secia la solución de natamicina purificada para obtener polvo de natamicina. El método de secado suele ser secado por pulverización o secado al vacío.
Secrillo de rociado: rocíe la solución de natamicina en el aire caliente para evaporar el agua rápidamente para obtener productos en polvo.
Secado al vacío: calentamiento y secado de la solución de natamicina en condiciones de vacío para evitar la oxidación y el deterioro del producto.
Otros métodos de síntesis
Además de los métodos biosintéticos tradicionales mencionados anteriormente, también se están estudiando y explorando otros métodos sintéticos.
La síntesis química es un método para sintetizar directamente la natamicina o sus análogos a través de reacciones químicas. Sin embargo, debido a la estructura compleja y los múltiples centros quirales de natamicina, los métodos de síntesis química a menudo son difíciles de obtener una alta pureza - y productos de rendimiento de alto -.
El método de combinación química de fermentación es un método que combina la fermentación biológica y la síntesis química. En primer lugar, se obtiene natamicina cruda o intermedia a través de la fermentación, y luego se modifica y purifica aún más a través de métodos químicos. Este método puede compensar las deficiencias de la biosíntesis en términos de rendimiento y pureza, pero también requiere un mayor nivel tecnológico y una inversión en costos.
La ingeniería genética es un método para aumentar el rendimiento y la pureza de la natamicina a través de la tecnología de recombinación genética. Al construir alto - cepas de rendimiento de bacterias genéticamente modificadas y optimizar sus condiciones de fermentación, se pueden obtener mayores rendimientos de natamicina. Además, la estructura de la natamicina se puede modificar y optimizar a través de métodos de ingeniería genética para satisfacer las diferentes necesidades de aplicación.
La natamicina es un espectro natural, amplio -, altamente efectivo e inhibidor seguro de hongos filamentosos como levadura y moho. No solo inhibe los hongos, sino que también evita la producción de toxinas fúngicas. La natamicina es inofensiva para el cuerpo humano, difícil de absorber por el tracto digestivo, y los microorganismos les resulta difícil desarrollar resistencia. Además, debido a su baja solubilidad, se usa comúnmente para la preservación de la superficie de los alimentos. Conservantes biológicos.
La natamicina puede evitar que el queso se vuelva mohoso durante la maduración, lo que limita la formación de micotoxinas. Debido a que es difícil penetrar el queso y solo permanece en la superficie del queso, tiene una ventaja para controlar el crecimiento del moho en la superficie del queso sin afectar el proceso de maduración del queso. Hay tres métodos de aplicación específicos:
(1) rocíe 0.05% a 0.28% natamicina en la superficie de los productos de queso.
(2) Remoje el queso salado en una suspensión de concentración de 0.05% a 0.28% durante 2-4 minutos.
(3) Agregue 0.05% de natamicina al recubrimiento que cubre el queso.
Los pasteles de luna son ricos en nutrientes, y las yemas de huevo de la piel, el relleno y el huevo salado a menudo experimentan un crecimiento del moho. La natamicina tiene un buen efecto contra el moho en los pasteles de luna. Cuando se usa, el método de pulverización generalmente se usa: el producto de natamicina se formula en una suspensión de 0.02% a 0.04%. Después de hornear los pasteles de luna y enfriarlos a temperatura ambiente, la suspensión de natamicina se rocía sobre la superficie, la periferia y el fondo de los pasteles de luna para lograr la prevención externa de moho. Asa las yemas de huevo saladas crudas en el horno hasta que estén aproximadamente 70-80% maduras, retírelas y enfríelas, luego empapelas en suspensión de natamicina durante aproximadamente 2 minutos para evitar el crecimiento del moho en el relleno de yema de huevo.
Rociando una solución de natamicina de 100-500 ppm en la superficie de los productos horneados como pasteles, pan blanco y hojaldre, o rociando natamicina en la superficie de la masa sin hundir, tiene un efecto anti-moho y preservación ideal, sin afectar el sabor del producto.
El método de remojo o pulverización de productos cárnicos puede lograr una prevención de moho segura y efectiva cuando se usa natamicina 4 mg/cm2. Empapaje de las carcasas en la suspensión de natamicina a una concentración de 0.05% a 0.2% (p/v), o usarla para remojar o rociar la superficie de las salchichas que ya se han llenado con rellenos, puede evitar efectivamente el crecimiento del moho en la superficie de la salchicha. La carne a la parrilla, el pato asado y otros productos a la parrilla, así como los productos de pescado seco, también pueden extender su vida útil al rociar una concentración de 0.05% a 0.1% (p/v) de suspensión de natamicina.
El aderezo de ensalada es un alimento gordo alto - que a menudo experimenta el crecimiento del moho después del inicio del verano cada año. Según informes de literatura, agregar natamicina de 10 ppm al aderezo para ensaladas no causó ningún deterioro durante el experimento, y no hubo un cambio significativo en el recuento microbiano. El aderezo de ensalada es similar al queso y tiene un mayor contenido de grasa. Los experimentos han demostrado que la natamicina tiene un efecto antibacteriano definido en los alimentos grasos altos -.
Agregar natamicina de 15 ppm a la salsa de soja durante el verano de alta temperatura puede inhibir efectivamente el crecimiento y la reproducción de la levadura y evitar la aparición de flores blancas. La combinación de natamicina y estreptomicina de lactobacillus para la prevención del moho de salsa de soja puede inhibir efectivamente las bacterias y reducir la concentración de inhibición.
Debido al alto contenido de azúcar y ácido orgánico en varios jugos de frutas, son muy adecuados para el crecimiento y la reproducción de levadura, lo que puede causar deterioro y deterioro del jugo. El uso de natamicina puede aumentar la estabilidad de almacenamiento de las bebidas alcohólicas no -. La aplicación de natamicina de 20 ppm en el jugo de uva puede prevenir la fermentación de jugo causada por la contaminación de la levadura, y agregar 100ppm puede terminar por completo la actividad de fermentación. Jugo de naranja, debido a la contaminación fúngica en condiciones naturales, generalmente se estropea después de una semana de almacenamiento. Con la adición de natamicina, incluso a una dosis tan baja como 1.25 ppm, la vida útil de la plataforma puede ser de hasta 8 semanas cuando se almacena a 2 grados C a 4 grados C. El efecto antibacteriano de la natamicina está relacionado con la temperatura de almacenamiento. El jugo de naranja concentrado almacenado a 10 grados puede inhibir el crecimiento de la levadura a 10 ppm; El almacenamiento a temperatura ambiente requiere una natamicina de 20 ppm para tener un efecto antibacteriano. La natamicina de 30ppm en el jugo de manzana puede evitar la fermentación hasta 6 semanas, y el sabor original del jugo permanece sin cambios. La natamicina a una concentración de 70 mg/kg en el jugo de tomate tiene un buen efecto anti -moho y preservación en el jugo de tomate.
La aplicación en pasteles de arroz y Mantou puede prevenir el moho y extender efectivamente la vida útil. La natamicina utilizada en condimentos como el vinagre puede evitar el deterioro causado por el moho y la levadura. En cerveza y vino, 2.5 mg/kg de natamicina puede extender en gran medida la vida útil. Además, agregar 5-10 ppm de natamicina al yogurt puede extender la vida útil del producto en más de 4 semanas.
El polvo de natamicina se usa para tratar infecciones fúngicas, incluidas Candida, Aspergillus y Fusarium, y también se usa en gotas o orales. En estas aplicaciones, el cuerpo humano absorbe menos natamicina. Cuando se toma por vía oral, apenas se absorbe del tracto gastrointestinal, lo que lo hace inadecuado como un medicamento infeccioso sistémico. La natamicina también se usa en gotas oculares, con un contenido del 5% adecuado para tratar la blefaritis fúngica, la conjuntivitis y la queratitis causada por microorganismos, incluida la queratitis por oxisporum de Fusarium.
El polvo de natamicina, como un amplio agente antifúngico -, eficiente y seguro antifúngico producido por la fermentación de Streptomyces natalis y otros microorganismos, ha mostrado amplias perspectivas de desarrollo en múltiples campos. El siguiente es un análisis detallado de sus perspectivas de desarrollo:
Crecimiento de la demanda del mercado
Con la creciente preocupación de los consumidores para la seguridad y la salud de los alimentos, los requisitos para los conservantes alimentarios también están cada vez más altos. La natamicina, como un conservante alimentario tóxico y no - y eficiente, puede extender eficazmente la vida útil de los alimentos sin afectar su sabor y sabor, y por lo tanto, es ampliamente bienvenido en la industria alimentaria. El alcance de la aplicación de la natamicina en la producción y preservación de productos lácteos, productos cárnicos, bebidas de jugo de frutas, vino y otros productos alimenticios continúa expandiéndose, y la demanda del mercado continúa creciendo. La natamicina no solo tiene los efectos de corrosión y preservación anti -, sino que también puede usarse para tratar enfermedades causadas por hongos. En la industria farmacéutica, las perspectivas de aplicaciones de la natamicina también son amplias. Con la mejora de la tecnología médica y la búsqueda de las personas de un estilo de vida saludable, la demanda de medicamentos antifúngicos continuará aumentando, proporcionando un amplio espacio de desarrollo para la aplicación de natamicina en la industria farmacéutica.
Progreso tecnológico y actualización industrial
Con el desarrollo continuo de la biotecnología, el proceso de fermentación de natamicina se optimizará aún más, aumentando el rendimiento y la reducción de los costos de producción. Mediante el uso de la ingeniería genética y otros métodos para modificar las cepas de producción, como Streptomyces natalis, mejorando su eficiencia de fermentación y su pureza del producto, promoverá aún más el desarrollo de la industria de natamicina. Para satisfacer las necesidades de diferentes campos, continuarán surgiendo nuevas formulaciones de natamicina. Por ejemplo, formulaciones de nanocala de natamicina para la industria alimentaria y formulaciones de liberación sostenidas - para la industria farmacéutica. Estas nuevas formulaciones mejorarán aún más la estabilidad y la biodisponibilidad de la natamicina, ampliando sus áreas de aplicación.
Apoyo político y cooperación internacional
Los gobiernos de todo el mundo enfatizan cada vez más la seguridad y la salud de los alimentos, e introducirán más medidas políticas que conducen al desarrollo de conservantes naturales como la natamicina. Estas políticas promoverán el rápido desarrollo de la industria de natamicina y proporcionarán fuertes garantías para su competencia en el mercado internacional. Con la profundización de la globalización, la cooperación y los intercambios internacionales se volverán más frecuentes. La industria de la natamicina participará activamente en la competencia y la cooperación del mercado internacional, introducirá la experiencia avanzada de tecnología y gestión, y mejorará su competitividad. Al mismo tiempo, al participar en el desarrollo y certificación de estándares internacionales, nuestro objetivo es mejorar el reconocimiento internacional y la competitividad del mercado de los productos de natamicina.
Desafíos del mercado y estrategias de respuesta
Con la expansión continua del mercado de natamicina, la competencia se volverá cada vez más feroz. Las empresas deben fortalecer la innovación tecnológica y la construcción de marcas, mejorar la calidad del producto y el nivel de servicio, para ganar la cuota de mercado. La protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible se han convertido en un consenso global. La industria de la natamicina necesita responder activamente a los requisitos ambientales, fortalecer los trabajos de protección del medio ambiente, como el tratamiento de aguas residuales y las emisiones de escape, y lograr la producción verde. Al mismo tiempo, mediante el desarrollo de recursos renovables y tecnologías de utilización de economía circular, se pueden reducir los costos de producción y las cargas ambientales, y se puede mejorar la capacidad de desarrollo sostenible de la industria.
El polvo de natamicina es una solución natural y efectiva para la preservación de los alimentos y las aplicaciones médicas. Su amplia actividad antifúngica de espectro, perfil de seguridad y versatilidad del espectro, el perfil de seguridad y la versatilidad lo convierten en un compuesto valioso en la industria alimentaria y el campo de la medicina. Con el almacenamiento y la aplicación adecuados, la natamicina puede ayudar a extender la vida útil de los productos alimenticios, reducir el desperdicio de alimentos y tratar las infecciones fúngicas de manera segura y efectiva. A medida que la investigación continúa avanzando, es probable que las aplicaciones potenciales de la natamicina se expandan, destacando aún más su importancia en la sociedad moderna.
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