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Efecto de la Síntesis de Cefalexina a Muy Altas Concentraciones de Sustratos con Penicilina G Acilasa Inmovilizada
Tesis presentada por Carola Bahamondes para optar al grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Bioquímica

Director de Tesis Andrés Illanes

Valparaíso, Diciembre 2011

ANDRÉS ILLANES, Profesor Titular de la Escuela de Ingenieía Bioquímica de laPontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile.

Informa Que la tesis, titulada: ”Efecto de la Síntesis de Cefalexina a Muy Altas Concentraciones de Sustratos con Penicilina G Acilasa”, presentada por la Sra. Carola Bahamondes, para optar al grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería con Mención en Ingeniería Bioquímica, ha sido realizada bajo mi dirección en la Escuela de IngenieríaBioquímica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. Considerando que constituyte un trabajo de tesis, autorizo su presentación a la comisión de Tesis designada por la dirección del Programa de Doctorado de la mencionada Escuela.

Andrés Illanes

La comisión de tesis está integrada por:

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Lorena Wilson, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Claudia Altamirano,Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Raul Conejeros, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Carolina Aguirre, Universidad Católica de la Santísima oncepción Pedro Valencia, Universidad Técnica Federico Santa María

RESUMEN
El objetivo de la presente tesis fue evaluar el proceso de síntesis enzimática de cefalexina bajo control cinético a altas concentraciones de sustratos a partir deácido 7aminodeacetoxi cefalosporínico (7-ADCA) y éster metílico de fenilglicina (FGME), empleando penicilina acilasa de Escherichia coli inmovilizada en una matriz de polimetacrilato. El estudio se basó en la obtención y validación de modelos semi-empíricos mediante el uso de métodos de diseño estadístico experimental. Se consideraron como variables operacionales: la utilización o no de etilenglicolcomo cosolvente en el medio de reacción en concentración de 30% v/v; el pH en un rango de 6,5 a 7,5; la temperatura entre 10 y 20ºC y la concentración de enzima entre 32,25 y 125 UI/mmol de nucléofilo (razón E/S). Además se estableció como concentración inicial de sustratos un valor de 167 mM de nucleófilo y una razón de 1:3 entre el nucleófilo (7-ADCA) y el donador de acilo (FGME), valores queaseguran la completa solubilidad de ambos componentes bajo todas las condiciones de reacción estudiadas. Estas condiciones se establecieron en base a estudios de constantes de ionización y de solubilidad de sustratos y a datos bibliográficos. Del estudio estadístico se obtuvieron modelos matemáticos que permitieron determinar la relación de cada una de las variables operacionales en la síntesis decefalexina en un medio con y sin solvente orgánico respecto de cuatro respuestas medidas: el rendimiento máximo de cefalexina respecto de la cantidad de 7-ADCA adicionado (R), la razón entre la velocidad inicial de síntesis de cefalexina versus la velocidad inicial de hidrólisis de FGME (Vs/Vh), la productividad volumétrica (PV) correspondiente a la cantidad máxima de cefalexina obtenida por unidadde tiempo de reacción; y la productividad específica (PE), correspondiente a la cantidad máxima de cefalexina obtenida por unidad de tiempo y unidad de masa de catalizador utilizado. Los resultados, tanto en etilenglicol como en medio acuoso, mostraron que R y Vs/Vh están relacionados presentando un aumento con la disminución de la temperatura, el aumento del pH y el aumento de la razón E/S.Respecto de las productividades, el pH fue la variable más significativa observándose un aumento de PV y PE con el aumento del pH y una disminución importante de estas respuestas para razones E/S menores a 62,5 UI/mmol. Se obtuvieron funciones objetivo en ambos medios para optimizar el proceso de síntesis en relación a las variables estudiadas encontrándose un óptimo a 12ºC, pH 7,5 y 62,5 UI/mmol...