Purificação de penicilina G por adsorção em resinas hidrofóbicas

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

A separação de produto biotecnológico é uma área de grande importância econômica, pois representa parcela predominante no custo do produto. Na produção industrial de penicilina G (penG), a separação do antibiótico vem sendo feita por extração em solvente orgânico. Contudo, a diminuição no uso desses solventes vem se tornando imperativa em muitos processos químicos, devido a questões ambientais, o que vem motivando a empresa farmacêutica PRODOTTI S/A, produtora de penG, a buscar rotas menos agressivas ao ambiente. Adsorção é uma das operações de concentração/purificação mais utilizadas na indústria química e é baseada na atração exercida sobre o produto (fase líquida) por uma fase sólida. Projeto conjunto UFSCar/Prodotti/FINEP, em andamento, visa estudar, entre outros objetivos, a viabilidade técnica da substituição da extração com solvente pela adsorção de penG em resinas hidrofóbicas. Sendo um ácido fraco, a adsorção de penG é favorecida em baixos valores de pH. Entretanto, a penG pode se degradar nesses valores de pH, sendo necessário, portanto, se buscar condições adequadas de operação. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do pH e da temperatura na eficiência de adsorção da penG em resinas hidrofóbicas, buscando condições de máxima eficiência mas que não acarretem sua degradação. Foi necessário inicialmente desenvolver metodologia de análise que permitisse quantificação de grande número de amostras de penG no meio de cultivo, ou seja, na presença de outros nutrientes, bem como discriminasse entre a forma preservada e a degradada. Foram comparados os métodos de CLAE, iodométrico e bioensaio, concluindo-se que CLAE era preciso e quantificava também a degradação, o que permitiu realizar estudos de estabilidade de penG a diferentes valores de pH e temperaturas. Esse método permitiu determinar o tempo máximo em que o antibiótico não degradava em cada condição, bem como o tempo de cultivo e, portanto, que a variação nas concentrações presentes no meio não afetavam a quantificação de penG. Contudo, CLAE é um método caro para estudo envolvendo grande número de amostras provenientes de caldo de cultivo. Desenvolveu-se assim nova metodologia baseada na hidrólise completa da penicilina G, catalisada por penicilina G acilase, que se mostrou precisa, reprodutível e foi por isso utilizada nas etapas seguintes deste trabalho. Avaliou-se a seguir a eficiência de adsorção de pen G das resinas XAD-4, XAD-7, XAD-761 e carvão ativado, verificando-se que XAD-4 era a mais eficiente, com pequena aumento de eficiência a pH 4,0 (44%) quando comparada com pH 6,0 (36%). Para a resina selecionada, XAD-4, foi então investigada as cinéticas de adsorção e determinadas as isotermas de equilíbrio a diferentes valores de pH e temperaturas. A isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos dados experimentais em todas as condições, obtendo-se máximo valor de qmax de 595,0651,54 mg penG/g resina, a pH 4 e 4 C. Visando estudar a adsorção a valores de pH menores que 4,0 e evitar a degradação de penG que ocorre quando presente a altas concentrações e valores de pH abaixo de 4,0, estudaram-se duas estratégias de adsorção. Na primeira, o pH do caldo de cultivo foi ajustado e em seguida este foi mantido em contato com o adsorvente. Na segunda estratégia, o adsorvente foi adicionado ao caldo de cultivo a pH 7 e ao longo da adsorção este pH foi reduzido até ser atingida completa adsorção de penG. O processo com gradiente e adição gradativa de resina mostrou eficiência de adsorção de 0,77g penG/g resina e produtividade de 0,31 g penG/g resina/hora, a pH 4,0, enquanto que adsorção direta a pH 4,0 levou a 0,548g penG/g resina (0,548 g penG/g resina/hora). A estratégia em gradiente, pois, aumenta a eficiência e diminui a produtividade do processo. Os resultados mostraram que o ideal seria trabalhar diretamente a valores de pH ainda menores que 4, mas concentrações elevadas de pen G levam à degradação do antibiótico nessa faixa de pH. A dessorção de penG foi estudada utilizando a técnica de planejamento experimental e investigou-se as variáveis pH, temperatura e composição de mistura água/etanol. Os resultados mostraram que para se obter uma máxima dessorção, o processo deve ser realizado a 8oC e utilizar como eluente uma mistura de 82,5 % etanol e 17,5 % água em pH 6,2.

ASSUNTO(S)

adsorção resinas hidrofóbicas engenharia quimica penicilina

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