Введение к работе
Актуальность проблемы. Изготовление высококачественных лиофилизированных биопрепаратов, применяемых в ветеринарии, зависит от целого ряда факторо, среди которых важное значение придается режиму сублимационного высушивания и величине остаточной влажности в получаемом продукте.
Для определения режима лиофилизации биопрепаратов при отрицательных температурах в РФ и ряде других стран применяется метод электропроводности (МЭ), с помощью которого находят эвтектические температуры (нижнюю - Т э.н. и верхнюю - Т э.в.), ограничивающие рекомендуемую зону сублимации. Однако, как показали наши предварительные исследования, ЫЭ непригоден для измерения эвтектических температур неэлектролитов, входящих в состав защитных сред для биопрепаратов. Значения эвтектических температур некоторых биопрепаратов с малой ионной активностью оказались выше истинной температуры плавления. Известны и противоположные примеры, когда незначительное содержание солей в препаратах с белковой основой (сывороточные препараты) приводило к получению очень низких эвтектических температур, не соответствующих практическим температурам сублимации. В результате неточных измерений МЭ рекомендуемые режимы сублимации не были оптимальными. Ёеобхо-димо было более полно изучить НЭ в сравнении с другими известными методами и подобрать или разработать более подходящий метод измерения эвтектических температур.
Одним из важных показателей, определяющих стабильность сухих биопрепаратов при их последующем хранении, является остаточная влажность, оптимальный диапазон которой для многих лиофяли-зируемых биопрепаратов и штаммов микроорганизмов экспериментально не установлен. В тех яе случаях, в которых проводились соот-
.-2-ветствущие исследования, получаемые результаты были не всегда удовлетворительными из-за отсутствия единых и надежных методик определения и нормирования влажности.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключалась в разработке надежных методов контроля процессов лиофи-лизации и сухих препаратов и их применении для совершенствования изготовления лиофилизированных биопрепаратов. В соответствии с этим в задачи исследования входило:
-
Разработка нового метода и прибора для измерения температуры плавления (Т пл) замороженных биопрепаратов и сопоставление его с известными методами.
-
Разработка устройства дифференциального термического анализа (ДТА) для определения Т пл замороженных биоматериалов.
-
Проведение сублимационных сушек модельных объектов на основании полученных температур плавления с оценкой
сухого препарата.
-
Разработка метода контроля влакности сухих биопрепаратов и сопоставление его с известными методами.
-
Разработка методики определения оптимальной нормы влакности сухих биопрепаратов и ее проверка на ряде штаммов микроорганизмов.
Научная новизна. Разработан принципиально новый метод опре^ деления Т пл замороженных биопрепаратов и пищевых продуктов, называемый методой нагруженного стержня (А.с. 1024835). Впервые проведены параллельные измерения Т пл замороженных биопрепаратов и компонентов защитных сред несколькими методами. Показано, что ЫЭ-:не позволяет точно определять эвтектические температуры биопрепаратов и компонентов защитных сред, являющихся неэлектроли-тгШя} результаты определения Т пл Ю зависят от применяемого
прибора и его рабочей частоты. Более точными и адекватными целям лиофилизации являются методы ДТА, нагруженного стержня и метод Мак Кензи (1975 г)
Методами ДТА и электропроводности установлено снижение активности ионов солей при плавлении замороженных высокогидрофильных растворов таких веществ как сахароза, глюкоза и сорбит, что может объяснять один из механизмов их криозащитного действия.
Впервые дан анализ МЭ, позволивший выдвинуть положение о том, что данным методом с применением прямого тока или тока высоких частот (от кгц до Мгц) можно определять температуру появления свободных ионов солей при плавлении замороженных биопрепаратов, которые могут катализировать окислительные процессы, негативно влияющие на качество продукта.
Установлены основные причины, влияющие на точность определения остаточной влажности сухих биопрепаратов гравиметрическими методами с применением бюкс.
Разработана методика получения относительно больших масс биопрепаратов с одинаковой влажностью, что позволило провести сравнительные испытания разных методов определения влажности с получением достоверных данных.
Практическая ценность работы. Разработанный метод нагруженного стержня используется в ВГНКИ для определения Т пл замороженных биопрепаратов, предназначенных для лиофилизации. Изготовлен опытно-промышленный образец прибора ПИТП-І, который может серийно выпускаться для нужд биопредприятий и НИИ.
Стандартный метод контроля влажности биопрепаратов применяется на биопредприятиях страны и в ветеринарных НИИ в соответствии с разработанными нами ГОСТ 24061-80 и ГОСТ 24061-69.
Методика определения оптимальной нормы влажности может быть
- 4 -применена при разработке норм влажности сухих биопрепаратов.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на:
5-й конференции молодых ученых Всесоюзного государственного научно-контрольного института ветеринарных препаратов (ВГНКИ), Москва, 1983.
Всесоюзной научно-теоретической конференции "Использование достижений биотехнологии в животноводстве и ветеринарии", Новосибирск, 1991.
Апробация работы состоялась на межлабораторном совещании в ВГНКИ (Москва, 18 ноября 1997 г.)
Публикации. По результатам исследований получено а.с. И> 1024835, разработаны ГОСТ 24061-80 и СТ СЭВ 6279-89 (ГОСТ 24061-89), опубликовано 12 статей.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 131 страницах машинописного текста и состоит из введения и трех глав, содержащих литературный обзор, описание собственных исследований, обсуждение полученных результатов и выводы. В конце приводятся основные выводы, список литературы и приложения. Работа содержит 9 рисунков, I фотографих) и 16 таблиц. Список литературы содержит 177 источников, из них 99 отечественных и 78 зарубежных авторов.
