فهرست مطالب:

خلاصه فارسی…………………………………………………………………………………..1

مقدمه……………………………………………………………………………………………2  

فصل اول:کلیات

1-1) طرح موضوع………………………………………………………………………………..5

1-2) بیان مسأله…………………………………………………………………………………5

1-3) ضرورت انجام تحقیق………………………………………………………………………8

1-4) هدف پژوهش………………………………………………………………………………8

1-5) سؤالات و فرضیه ها……………………………………………………………………….8

1-6) تعریف آنتی بیوتیک……………………………………………………………………..10

1-7) تاریخچه آنتی بیوتیک………………………………………………………………….11

1-8) اهمیت اقتصادی آنتی بیوتیک ها…………………………………………………….12

1-9) گروه های تولید کننده آنتی بیوتیک ها………………………………………………13

1-10) معرفی و بیان ویژگی های Saccharopolyspora erythraea …………………..

1-11) طبقه بندی آنتی بیوتیک ها………………………………………………………….15

1-11-1) طبقه بندی بر اساس منبع بیولوژیک……………………………………………..15

1-11-2) طبقه بندی بر اساس ساختار شیمیایی………………………………………..16

1-11-3) طبقه بندی بر اساس مکانیسم عمل……………………………………………..17

1-12) مواردکاربرد آنتی بیوتیک ها…………………………………………………………..24

1-13) ماکرولیدها………………………………………………………………………………27

1-14) اریترومایسین، ساختمان و ویژگی ها…………………………………………………30

1-15) تاریخچه تولید اریترومایسین………………………………………………………….31

1-16) نام ها و فرمول شیمیایی اریترومایسین……………………………………………32

1-17) مکانیسم عمل اریترومایسین………………………………………………………..32

1-18) فعالیت ضد میکروبی اریترومایسین…………………………………………………33

1-19) فارماکوکینتیک………………………………………………………………………….34

1-20) مصارف بالینی اریترومایسین………………………………………………………….34

1-21) عوارض جانبی اریترومایسین………………………………………………………….35

1-22) اشکال دارویی اریترومایسین…………………………………………………………..36

1-23) آنتی بیوتیک های مشتق شده از اریترومایسین…………………………………..36

1-24) مراحل کلیدی فرایند تولید آنتی بیوتیک ها از جمله اریترومایسین……………….38

1-24-1) حفظ و نگهداری کشت فعال…………………………………………………………39

1-24-2) تهیه مایه تلقیح به فرم سوسپانسیون اسپوری و توسعه آن…………………..44

1-24-3) مرحله پیش کشت یا بذردهی یا seeding …………………………………….

1-24-4) مرحله تخمیر یا Fermentation ………………………………………………….

1-24-4-1) تکنولوژی تخمیر آنتی بیوتیک……………………………………………………..48

1-24-4-1-1) تخمیر شیک فلاسک……………………………………………………………….48

1-24-4-1-2) فرمانتورهای همزن دار………………………………………………………….49

1-24-4-2) بررسی تأثیر عوامل مختلف برروی تخمیر و تولید آنتی بیوتیک ها از جمله اریترومایسین…50

1-24-4-2-1) تأثیر محیط کشت تخمیر و ترکیبات مورد استفاده در آن………………………50

1-24-4-2-1-1) منابع کربنی………………………………………………………………………51

1-24-4-2-1-2) منابع نیتروژنی…………………………………………………………………..55

1-24-4-2-1-3) آب…………………………………………………………………………………57

1-24-4-2-1-4) مواد معدنی……………………………………………………………………..57

1-24-4-2-1-5) مواد مغذی پیچیده………………………………………………………………59

1-24-4-2-1-6) ویتامین ها و فاکتورهای رشد…………………………………………………..61

1-24-4-2-1-7) پیش ماده ها……………………………………………………………………..61

1-24-4-2-1-8) القا کننده ها و تحریک کننده ها……………………………………………….61

1-24-4-2-2) تأثیر pH……………………………………………………………………………..

1-24-4-2-3) تأثیر دما……………………………………………………………………………..64

1-24-4-2-4) تأثیر هوادهی………………………………………………………………………..67

1-24-4-2-5) تأثیر هم زدن………………………………………………………………………..68

1-24-4-2-6) تأثیر دی اکسید کربن……………………………………………………………..71

1-24-4-2-7) تأثیر کف…………………………………………………………………………….71

1-24-4-2-8) تأثیر استریلیزاسیون……………………………………………………………….73

1-24-4-2-9) تأثیر ویسکوزیته…………………………………………………………………..74

1-24-4-2-10) تأثیراریترومایسین تولید شده…………………………………………………..76

1-24-5) برداشت و خالص سازی محصول………………………………………………………77

1-25) سویا و علت انتخاب آن به عنوان منبع نیتروژنی بومی………………………………..79

1-25-1) علل انتخاب سویا و توسعه کشت آن…………………………………………………..79

1-25-2) تاریخچه سویا…………………………………………………………………………….80

1-25-3) تولید و مصرف جهانی سویا………………………………………………………………81

1-25-4) سویا در ایران……………………………………………………………………………82

1-25-5) اجزای ترکیبی سویا……………………………………………………………………..82

1-25-6) کنجاله سویا………………………………………………………………………………83

1-26) کلزا و علت انتخاب آن به عنوان منبع نیتروژنی بومی………………………………..83

1-26-1) علل عمده انتخاب کلزا و توسعه کشت آن…………………………………………….84

1-26-2) تاریخچه کلزا……………………………………………………………………………..85

1-26-3) تولید جهانی کلزا…………………………………………………………………………86

1-26-4) اجزای ترکیبی کلزا………………………………………………………………….86

فصل دوم : مروری بر متون گذشته

2-1) پیشینه پژوهش……………………………………………………………………………88

فصل سوم : مواد و روش ها

3-1) روش گردآوری اطلاعات و انجام پژوهش…………………………………………………..93

3-2) سویه باکتری مورد استفاده در پژوهش…………………………………………………..93

 

 

3-3) معرفی رنگ های مورد استفاده…………………………………………………………….94

3-4) محیط های کشت مورد استفاده…………………………………………………………..95

3-4-1) محیط کشت اسپورزایی………………………………………………………………….95

3-4-1-1) تهیه سوسپانسیون اسپوری…………………………………………………………98

3-4-2) محیط کشت مرحله بذردهی( پیش کشت_ seeding)……………………………….99

3-4-2-1) انتخاب بهترین ارلن در مرحله بذردهی…………………………………………….100

3-4-3) محیط کشت مرحله تخمیر………………………………………………………………104

3-4-3-1) غلظت های کنجاله سویا و کنجاله کلزا مورد استفاده شده در محیط تخمیر…….105

3-5) نمونه گیری…………………………………………………………………………………..106

3-6) سنجش اریترومایسین تولید شده………………………………………………………106

3-6-1) تهیه بافر کربنات بی کربنات با pH 6/9 ……………………………………………..

3-6-2) تهیه بافر با pH 6/9 اشباع از کلروفرم و کلروفرم اشباع از بافرpH 6/9 …………….

3-6-3) تهیه بافر سیترات_فسفات با pH 2/4………………………………………………

3-6-4) تهیه محلول بروموفنل بلو…………………………………………………………….108

3-6-5) تهیه محلول های استاندارد اریترومایسین………………………………………….109

3-6-6) استخراج اریترومایسین از مایع تخمیر با بهره گرفتن از کلروفرم…………………….111

3-6-7) تشکیل کمپلکس رنگی اریترومایسین و بروموفنل بلو……………………………112

3-6-8) اندازه گیری میزان جذب کمپلکس رنگی اریترومایسین و بروموفنل بلو…………113

3-7) محیط کشت پایه سنجش میکروبیولوژیک اریترومایسین…………………………..113

3-7-1) محیط کشت مولر هینتون آگار………………………………………………………113

3-7-2) محیط کشت مولر هینتون براث…………………………………………………….114

3-7-3) استخراج اریترومایسین از محیط کشت تخمیر……………………………………..114

3-7-4) سنجش میکروبیولوژیک اریترومایسین………………………………………………..114

3-7-5) تهیه مایع تلقیح…………………………………………………………………………115

3-7-6) تهیه چاهک………………………………………………………………………………116

3-7-7) تهیه بافر فسفات با pH 8……………………………………………………………..

3-7-8) تهیه محلول های استاندارد…………………………………………………………..116

3-7-9) افزودن محلول های آنتی بیوتیک در پلیت ها……………………………………….117

3-7-10) اندازه گیری قطر هاله مهار رشد………………………………………………..117

3-7-11) رسم منحنی استاندارد………………………………………………………………117

3-8) سنجش غلظت اریترومایسین به روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا…………….118

3-8-1) فاز متحرک………………………………………………………………………………..118

3-8-2) آماده سازی مایع تخمیر…………………………………………………………………118

3-8-3) اندازه گیری مقداراریترومایسین…………………………………………………………119

3-9) کروماتوگرافی لایه نازک TLC ……………………………………………………………..

فصل چهارم: نتایج پژوهش

4-1) بررسی اثر کنجاله سویا بر رشدSaccharopolyspora erythraea و تولید اریترومایسین (محیط شاهد)…123

4-1-1) اثر کنجاله سویا در pH محیط کشت تولید اریترومایسین (کنترل)…………………….123

4-1-2) اثر کنجاله سویا بر درصد بیومس تولید شده (کنترل)……………………………….124

4-1-3) اثر کنجاله سویا در میزان تولید اریترومایسین ( کنترل)………………………………125

4-1-4) بررسی اثر کنجاله سویا بر روی مورفولوژی Saccharopolyspora erythraea (کنترل)…125

4-2) بررسی اثر ترکیب کنجاله سویا و کنجاله کلزا بر تولید اریترومایسین…………………128

4-2-1) بررسی اثر ترکیب کنجاله سویا و کنجاله کلزا بر pH محیط کشت……………………129

4-2-2) بررسی اثر ترکیب کنجاله سویا و کنجاله کلزا بر بیومس تولیدی……………………130

4-2-3) بررسی اثر ترکیب کنجاله سویا و کنجاله کلزا بر میزان اریترومایسین تولیدی……….130

4-3) غلظت بهینه ترکیب کنجاله سویا و کلزا برای محیط کشت تولید اریترومایسین…………131

4-4) اثر ترکیب کنجاله سویا با غلظت بهینه 15 گرم در لیتر و کنجاله کلزا با غلظت بهینه 15 گرم در لیتر بر روی پارامترهای مورد بررسی درتخمیر………32

4-4-1) بررسی اثر غلظت بهینه در میزان تولید اریترومایسین………………………………….132

4-4-2) بررسی اثر غلظت بهینه بر روی pH محیط کشت تخمیر……………………………….133

4-4-3) بررسی اثر غلظت بهینه بر روی درصد بیومس تولیدی………………………………..133

4-4-4) بررسی اثر غلظت بهینه بر روی مورفولوژی Saccharopolyspora erythraea………

فصل پنجم: بحث و پیشنهادات

5-1) تأثیر مواد تشکیل دهنده و ترکیبات به کار رفته در محیط کشت تخمیر در تولید آنتی بیوتیک…137

5-1-1) اثر منابع نیتروژنی در تولید اریترومایسین…………………………………………………..137

5-1-1-1) مقایسه اثر غلظت های مختلف ترکیب کنجاله سویا و کنجاله کلزا به عنوان منبع نیتروژنی در تولید اریترومایسین…..138

5-2) همزمانی رشد Saccharopolyspora erythraea و تولید اریترومایسین………………….144

5-3) رابطه بین میزان رشد باکتری و تغییرات بیومس در طول فرایند……………………………145

5-3-1) سینتیک رشد میکروبی……………………………………………………………………..146

5-4) رابطه بین منبع نیتروژنی استفاده شده در این پژوهش و pH محیط کشت تخمیر………148

5-5) رابطه بین مورفولوژی سویه مولد و تولید اریترومایسین………………………………….149

5-6) برآورد هزینه ها………………………………………………………………………………..153

5-6-1) محاسبه میزان اریترومایسین تولیدی و قیمت تمام شده منبع نیتروژنی مورد استفاده در آن در هر Batch صنعتی….153 

5-6-1-1) استفاده از 30 گرم در لیتر کنجاله سویا (محیط کنترل) در تخمیر……………………154

5-6-1-2) استفاده از ترکیب 15 گرم در لیتر کنجاله سویا و 15 گرم در لیتر کنجاله کلزا……..154

5-7) پیشنهادات………………………………………………………………………………………156

منابع و مراجع……………………………………………………………………………………..158

خلاصه انگلیسی………………………………………………………………………………….165

ضمائم ……………………………………………………………………………………………..166

چکیده:

امروزه یکی از مهم ترین و پرمصرفترین آنتی بیوتیک های مورد استفاده اریترومایسین می باشد که در درمان طیف وسیعی از بیماری ها مورد استفاده قرار می گیرد. برای تولید این آنتی بیوتیک پنج مرحله کلیدی وجود دارد که از بین این مراحل، مهم ترین و پر هزینه ترین مرحله که در آن اریترومایسین تولید می شود مرحله تخمیر است. ترکیبات محیط کشت مرحله تخمیر  نقش مهمی را در میزان تولید محصولات ثانویه و  پارامترهای تخمیر ایفا می کنند همچنین سوبسترای نیتروژنی یکی از اجزای اصلی محیط کشت در این مرحله و یکی از موارد اصلی هزینه در مخلوط محیط کشت می باشد. بنابراین استفاده از منابع نیتروژنی با قیمت مناسب و بازده قابل قبول از اهمیت ویژه ای برخوردار است . در این پژوهش اثرغلظتهای مختلف ترکیبی از دو منبع نیتروژنی کنجاله سویا و کنجاله کلزا در تولید آنتی بیوتیک اریترومایسین بررسی شده است. برای تولید اریترومایسین از باکتری رشته ای Saccharopolyspora erythraea   استفاده شده است. سوسپانسیون اسپوری به محیط بذردهی تلقیح شده و در دمای 30 درجه سانتیگراد به مدت 40 تا 44 ساعت با دور rpm 200 در شرایط هوازی گرما گذاری شد و بهترین نمونه بذردهی به ارلن های حاوی محیط تخمیر اضافه شد و با pH اولیه 8/6 در شیکر انکوباتوردار با دمای 33 درجه سانتیگراد و دور rpm220 به مدت 11 روز گرما گذاری شد. در طول فرایند تغییرات مورفولوژیک باکتری ، pH ، درصد وزن تر بیومس تولیدی از روز چهارم به صورت یک درمیان اندازه گیری شد . میزان اریترومایسین تولید شده به روش اسپکتروفتومتری سنجیده شد . غلظت های منابع نیتروژنی مورد استفاده عبارت بود از :

1- کنجاله سویا 15 گرم در لیتر و کنجاله کلزا 15 گرم در لیتر ( هر کدام 50 % محیط )

2- کنجاله سویا 18 گرم در لیتر ( 60 % ) و کلزا 12 گرم در لیتر ( 40 % )

3- کنجاله سویا 12 گرم در لیتر ( 40 % ) و کلزا 18 گرم در لیتر ( 60 % )

4-کنجاله سویا 21 گرم در لیتر ( 70 % ) و کلزا 9 گرم در لیتر ( 30 % )

5- کنجاله سویا 9 گرم در لیتر ( 30 % ) و کلزا 21 گرم در لیتر ( 70 % )

 بر طبق نتایج بدست آمده، استفاده از مخلوط 15 گرم در لیتر کنجاله سویا و 15 گرم در لیتر کنجاله کلزا ،دارای بالاترین میزان تولید اریترومایسین بوده و نسبت به استفاده از 30 گرم در لیتر کنجاله سویا که حالت مورد استفاده در صنعت می باشد 011/1 برابر اریترومایسین بیشتری تولید نموده است.

مقدمه:

بیوتکنولوژی دانشی است که در رابطه با بهره گرفتن از موجودات و یا متابولیت های آنها جهت تولید فرآورده های مختلف دارویی ، غذایی ، شیمیایی و غیره در مقیاس صنعتی بحت می کند. روند تکاملی بیو تکنولوژی در طی هزاران سال شکل گرفته و نهایتا به علمی تبدیل شد که با جهت گیری کاربردی میکروبیولوژی و بیو شیمیایی ، ارتباط نزدیکی با مهندسی شیمی ایجاد نموده است ( 48 ).

بین انسانها و میکرو ارگانیسمها ، از ابتدا ارتباط حیاتی بسیار نزدیکی وجود داشته که این ارتباط می تواند مضر و یا مفید باشد. پس از آنکه رابرت کخ در سال 1880 برای اولین بار کشت خالص باکتری ها را به دست آورد ، توجه زیادی به عوامل بیماری زا شد و مطالعات بعدی نشان داد که با وجود این که برخی میکروبها عامل بیماری در انسان ، حیوان و گیاه هستند ، عده زیاد دیگری کاربرد صنعتی داشته و در تولید مواد غذایی، داروها ، آنزیم ها ، اسید های آمینه و غیره نقش دارند(52).

در دهه 1940 و 1950 که آنتی بیوتیکهای اولیه نظیر پنی سیلین کاربرد بالینی پیدا کرده و به عنوان داروهای ایجازگر شناخته شده بودند ، با از بین بردن بسیاری از باکتری ها عامل وخیم ترین بیماری های عفونی انسان ، جان میلیونها تن حفظ شد. اما مدتی پس از کشف آنتی بیوتیک ها ، به دلایل متعدد، از جمله استفاده نادرست و یا بیش از حد از آنها ، مثلا استفاده تنها جهت فربه کردن دام ، سویه های میکرو ارگانیسم در مقابل آنتی بیوتیک ها مقاوم شدند ، بطوریکه امروزه مجددا بیماری های عفونی ناشی از میکرو ارگانیسم ها تهدیدی جدی برای سلامتی در دنیا محسوب شده و هزینه های بسیار زیادی برای درمان آنها مصرف می شود.

طی سالهای 1925 تا 1965 استفاده از میکروبها در صنایع دارویی به صورت یک تحول اساسی زمینه را برای بکارگیری میکروارگانیسمها در تولید داروها و بویژه آنتی بیوتیکها فراهم ساخت و با گذشت زمان این روند تکامل یافت به طوری که امروزه بیو تکنولوژی در حال ورود به مرحله جدیدی است و به عنوان یک علم در عصر پیدایش و ساخت آنتی بیوتیکها توسعه چشم گیری داشته و در حال حاضر تولید انبوه فرآورده های میکروبی نظیر  آنتی بیو تیک ها  به صنعت چند میلیارد دلاری مبدل شده و از نقطه نظر اقتصادی ، آنتی بیوتیکها مهم ترین فراورده های صنعتی دنیای میکروبها محسوب می شوند(12).  بدین ترتیب بالا بردن راندمان تولید و اقتصادی تر کردن فرایند تولید آنتی بیوتیک ها جز اهداف ضروری است که با تلاش متخصصین در شاخه های مختلف علوم نظیر میکرو بیو لوژی ، بیو شیمی، مهندسی شیمی،بیوتکنولوژی و غیره می توان به آن دست یافت. در صنعت بیوتکنولوژی برای تولید محصولاتی نظیر آنتی بیوتیک ها دو بخش عمده وجود دارد :

1- عملیات بالا دستی(Up stream ) : که شامل دو بخش توسعه سویه و توسعه محیط کشت و تخمیر است و در این بخش ها نقش مهندسی شیمی و میکروبیولوژیست حائز اهمیت است. هدف از بخش توسعه سویه ، شناخت، تهیه و تثبیت میکروارگانیسم مولد محصول و هدف از بخش توسعه محیط کشت ، بهینه سازی محیط کشت از نظر میزان و نوع مواد، شرایط تولید و اقتصادی تر نمودن فرایند می باشد.

2- عملیات پایین دستی( D. stream) : در این بخش که در واقع فرآوری پس از تخمیر است، نقش مهندسان در جهت دهی فرایند تخمیر به سمت نتایج بسیار مهم می باشد. هدف از این مرحله، جداسازی و خالص سازی محصول می باشد. ( 17)

فصل اول: کلیات

1-1- طرح موضوع

در این پژوهش سعی بر این شده تا با بهره گرفتن از یک منبع نیتروژنی بومی ( ترکیب کنجاله سویا و کنجاله کلزا ) بتوانیم تولید صنعتی آنتی بیوتیک اریترومایسین را به روش فرمانتاسیون میکروبی بهینه سازی کنیم . امروزه در صنعت تولید این آنتی بیوتیک از کنجاله سویا استفاده می شود. اما در این پژوهش مشخص شد که استفاده از ترکیب این دو منبع نیتروژنی علاوه بر بالا بردن بازده محصول ، تولید اریترومایسین را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر می کند. منبع نیتروژنی پیشنهاد شده با نسبت های مختلف به محیط کشت تخمیر باکتری Saccharopolyspora erythraea  اضافه شد. در طول فرایند تغییرات مورفولوژیک باکتری ، pH ، درصد وزن تر بیومس تولیدی از روز چهارم به صورت یک درمیان اندازه گیری و میزان اریترومایسین تولیدی به روش اسپکتروفتومتری سنجیده شد.

2-1- بیان مسئله

امروزه بیماریهای عفونی ناشی از میکروارگانیسم ها تهدیدی جدی برای سلامتی در دنیا محسوب میشود و هزینه های زیادی برای درمان آنها اختصاص داده می شود. به همین علت نیاز به یافتن آنتی بیوتیکهای جدید و افزایش کارایی آنتی بیوتیکهای شناخته شده، بالا بردن بازده تولید و اقتصادی تر کردن فرایندهای تولید بسیار مهم می باشد. آنتی بیوتیکها مهمترین فراورده دنیای میکروبها هستند و جز پرمصرفترین داروها می باشند. کشف پنی سیلین توسط فلمینگ در سال 1929 را میتوان آغاز عصر آنتی بیوتیکها دانست. در تعریف کلی آنتی بیوتیک به ماده شیمیایی گفته میشود که توسط میکروارگانیسم تولید شده و میتواند بصورت انتخابی رشد سایر میکرو ارگانیسمها و یا تومورهای بدخیم را متوقف کند. امروزه این داروها در دامپزشکی هم کاربرد دارد و به عنوان ماده افزودنی در غذای حیوانات به کار می رود و همچنین به عنوان مواد حافظ گیاهان و غذاها نیز به کار میروند. بر اساس پیش بینی های انجام شده میزان مصرف این دارو در سال 2013 بیش از 40 میلیارد دلار میباشد و این میزان رو به افزایش خواهد بود. پس میتوان گفت که آنتی بیوتیکها اهمیت اقتصادی زیادی دارند. یکی از آنتی بیوتیکهای مهم و پرمصرف مورد استفاده اریترومایسین است که در درمان طیف وسیعی از بیماریها کاربرد دارد. این دارو جز ماکرولیدهاست و فرمول شیمیایی آنH H 67 NO13 و وزن ملکولی آن 94/733 گرم بر مول است.این آنتی بیوتیک با اتصال به زیر واحد 50 S ریبوزوم باکتریایی ممانعت کننده سنتز پروتئین هستند. لازم به ذکر است که پروتئینهای L15 و L16 در اتصال اریترومایسین به زیر واحد ریبوزوم نقش دارند. در پیکره اریترومایسین یک حلقه لاکتونی بزرگ وجود دارد که 13 کربنی است. همچنین یک قند آمین دار به نام دزز آمین دارد که با پیوند گلیکوزیدی به هسته لاکتونی متصل است. اریترومایسین یک ترکیب کریستالی بی رنگ است که در آب کم محلول است ولی در بسیاری از حلالهای آلی مانند استن به خوبی قابل حل است. اریترومایسین یک باز ضعیف است و طعم تلخی دارد. این دارو باکتریو استاتیک است ولی در غلظتهای بالا باکتریوساید میشود. این دارو برای درمان برنشیت، زخمهای عفونی،دیفتری، گلودرد،تب مخملک و … موثر است. بازار مصرف این دارو اکنون دارای رشد 6 تا 8 درصد افزایش تولید در سال میباشد. آمار مصرف آن در ایران در سال 89 ، 2/11 میلیارد تومان گزارش شده است.

اریترومایسین علیه ارگانیسمهای گرم مثبت نظیر استرپتوکوک، استافیلوکوک، پنوموکوک و ارگانیسمهای گرم منفی مثل نایسریا و بردتلا پرتوسیس موثر است.این دارو جایگزین مناسبی برای پنی سیلین در افراد آلرژیک نسبت به پنی سیلین است.  با توجه به این نکته تلاش برای بهینه سازی و کاهش قیمت روند تولید این دارو با اهمیت است و در این پژوهش سعی بر این شده که راه حلی برای کاهش قیمت و بومی سازی تولید این دارو پیدا شود. به طور کلی فرایند تولید آنتی بیوتیکها شامل 5 مرحله اصلی است .آنچه در این پژوهش بیشتر مدنظر است ، تغییر در ترکیبات محیط کشت به کار رفته در مرحله تخمیر است. عمل تخمیر در فرمانتور یا بیوراکتور انجام میشود. یک فرایند تخمیری به روش های غیر مداوم، مداوم و نیمه بسته انجام میشود.عواملی در طی یک فرایند تخمیر بیشترین اهمیت را دارند و محققان با تغییر در شرایط آنها سعی در بالا بردن بازده و کاهش هزینه های تولید دارند. این عوامل عبارتند از : ترکیبات محیط کشت، درجه حرارت، هوادهی، pH ، همزنی، دی اکسید کربن، کف، استرلیزه بودن محیط و ظروف.

در تهیه محیط کشت، تاکید زیادی روی کنترل کردن بهای مواد خام میشود. زیرا این مواد میتوانند تاثیر مهمی روی محصول نهایی بگذارند. از جمله معیارهای دیگر برای انتخاب مواد خام :

– حداکثر بازدهی محصول به ازای هر گرم سوبسترا فراهم کند.

– حداکثر غلظت محصول را فراهم کند و اجازه حداکثر سرعت تولید را بدهد.

– ارزان باشد و در طول سال با کیفیت یکسان و به راحتی در دسترس باشد.

– حداقل مشکلات را در جنبه های دیگر فرایند مخصوصا هوادهی و هم زدن و خالص سازی و استخراج و…. فراهم کند.

از جمله منابع گوناگونی که در محیط کشت تخمیر مورد استفاده قرار می گیرند منابع کربنی مثل عصاره مالت، نشاسته، دکسترین، روغن سویا  و منابع نیتروژنی هستند. نیتروژن غیر آلی بصورت سولفات آمونیوم به کار می رود. منابع نیتروژن آلی مثل اوره و پروتئین ها می باشد. بهینه سازی ترکیبات محیط کشت یکی از روش های کارامد و عوامل موثر برای افزایش تولید فراورده های بیوتکنولوژیک می باشد و در این راه منابع نیتروژنی سهم زیادی دارند. کنجاله سویا و کنجاله کلزا به عنوان دو منبع نیتروژنی اصلی دارای یکسری ویژگی هایی هستند که باعث گردیده استفاده از آنها در صنعت تولید آنتی بیوتیک مقرون به صرفه باشد و موجب خودکفایی کشور در این زمینه میشوند. برخی از این ویژگی ها عبارتند از: