Tugas kimia BioorganikAnis Wahyu Fadhilah / 4311411023
Review dari artikel :Enzymatic Synthesis of Amoxicillin with
Immobilized Penicillin G AcylaseI. Alemzadeh1; G. Borghei 1, L. Va1
and R. Roostaazad 1
Sintesis Enzimatik Amoksisilin dengan Imobilisasi Penisilin G
asilaseAbstrak. Sintesis amoksisilin dengan amobil penisilin G
asilase (PGA) di media air telah diteliti. Parameter penelitian
adalah: perjalanan waktu produksi amoksisilin, konsentrasi
substrat: hydroxyphenylglycine metil ester (HPGM) dan asam
6-aminopeicillanic (6-APA) dan pengaruh enzim (PGA) konten dan pH,
di bawah variabel dan kondisi konstan dan variasi suhu. Dalam studi
dari dua konsentrasi substrat pada produksi amoksisilin,
mengesankan Hasil yang diperoleh untuk rasio 1/3 6-amino asam
penisilin (6-APA) dan hidroksil-phenylglycine metil ester (HPGM).
Sintesis amoksisilin lebih disukai pada pH konstan daripada
variabelsatu. Kondisi yang optimal diperoleh lainnya adalah:
konsentrasi enzim: 5 g/L dengan 100U, waktu proses: 480 menit dan
suhu: 350C. Hasil untuk sintesis amoksisilin dalam kondisi tersebut
adalah 50%. Kata kunci: Amoksisilin; Enzim penisilin asilase; Media
berair; Konten enzim.
PENDAHULUAN Semi-sintetik antibiotik B-laktam kebanyakan
diproduksi oleh sintesis kimia. Dalam proses ini, sebuah amino
B-laktam seperti asam 6-aminopenisilanat (6-APA), biasanya memiliki
gugus karboksil yang dilindungi, bereaksi dengan diaktifkan turunan
rantai samping diikuti oleh penghapusan gugus pelindung oleh
hidrolisis. meskipun dari hasil yang tinggi bahwa proses ini telah
dicapai, telah dikritik karena beberapa kelemahan ini. Reaksi
biasanya melibatkan langkah-langkah yang mahal, seperti rendah
suhu, dan pelarut organik beracun, seperti methylene chloride dan
reagen sililasi. Juga, tinggi volume limbah dan produk sampingan
telah membuat ini Proses yang tidak diinginkan. Amoksisilin adalah
salah satu antibiotik B-laktam besar, dengan penjualan US $ 2.200
juta massal dirumuskan obat pada tahun 1994. Selain itu, sebagai
spektrum luas antibiotik, penisilin semi-sintetik ini berlaku
terhadap berbagai macam bakteri infeksi. Saat ini, amoksisilin
diproduksi dalam industri melalui rute kimia. Karena kerugian tidak
bisa signi dari proses ini, enzimatik sintesis amoksisilin telah
menjadi lebih menarik karena peraturan lingkungan semakin ketat.
Kondisi reaksi ringan dan larutan berair dapat digunakan dalam
reaktor enzimatik. industri sintesis enzim penisilin semi-sintetik
dan cephalosporins hanya mengambil langkah-langkah pertamanya
nya.Karya ini merupakan studi optimasi sintesis enzimatik
amoksisilin, untuk mengidentifikasi kondisi proses di mana proses
hijau ini "mungkin menjadi kompetitif secara ekonomi. The kinetis
dikontrol sintesis amoksisilin dari hidroksil-phenylglycine metil
ester (HPGM) dan 6-amino asam penisilin (6-APA) dikatalisasi oleh
penisilin G asilase (PGA) yang dipelajari. PGA dari Escherichia
coli mensyaratkan bahwa phenylglycine gugus karboksil akan
terprotonasi sementara, pada saat yang sama, kelompok amino dari
inti B-laktam bersikap netral, tersedia untuk interaksi
nukleofilik. Namun, untuk rentang pH di mana enzim aktif (pH 6-8),
jumlah molekul substrat yang memiliki gugus reaktif dengan biaya
yang tepat diabaikan. Penggunaan turunan p-hydroxyphenylglycine
(baik ester atau amida) diperlukan karena langsung, sintesis
termodinamika dikendalikan amoksisilin tidak disukai. Sintesis
kinetis dikendalikan amoksisilin adalah strategi yang disajikan
oleh beberapa penelitian [5,6]. Banyak peneliti telah mempelajari
katalitik PGA dan jalur hidrolitik, yang Enzimatik Sintesis
Amoksisilin.
Gambar 1. Kinetically dikendalikan sintesis amoksisilin
menggunakan Penisilin asilase sebagai katalis. sudah dijelaskan.
Juga, sepenuhnya mekanistik Model kinetik yang tersedia untuk kedua
hidrolitik atau Reaksi sintetis. Gambar 1 menunjukkan kinetik
sintesis dikendalikan amoksisilin dari HPGM dan 6-APA. Dua reaksi
samping, juga dikatalisasi oleh PGA lengkap dengan sintesis
amoksisilin. Imobilisasi enzim penisilin asilase adalah dipelajari
dalam beberapa penelitian, yang mengkatalisis sintesis (reaksi I):
Reaksi ini tidak dapat diubah, tetapi jika meningkat amoxicillin
hidrolisis, jumlah produk akan berkurang. Dengan kopling HPGM dan
APA, reaksi yang tidak diinginkan adalah: hidrolisis substrat, HPGM
(reaksi II) dan hidrolisis produk, amoksisilin, (reaksi III). Kedua
reaksi samping menyebabkan hydroxyphenylglycine (HPG). Antibiotik
lainnya, seperti cephalexin disintesis oleh proses enzimatik
dipelajari oleh peneliti lain. Dalam reaktor batch, kedua substrat
awalnya mungkin sebagian besar larut. Selain itu, aktivitas enzim
terbatas pada kisaran sempit suhu dan pH. Sebagai langkah terlebih
dulu, konsentrasi dua substrat, HPGM dan 6-APA, harus diketahui
dalam rangka untuk mencapai produksi yang dapat diterima dari
produk. untuk memilih konsentrasi ini, beberapa titik harus
melihat, seperti kelarutan dua substrat. Menurut kelarutan rendah
substrat ini, kisaran sempit konsentrasi (10-90 mM) dapat
diperiksa. Namun, titik kunci adalah rasio mereka konsentrasi.
Dalam studi ini, beberapa konsentrasi dari HPGM dan 6-APA telah
diperiksa dan Rasio cocok diperkenalkan. konsentrasi enzim
merupakan salah satu faktor yang menentukan dalam sintesis
enzimatik amoksisilin, karena, dengan jumlah rendah dari enzim,
yang Reaksi tidak mencapai hasil yang baik untuk amoksisilin
produksi. Juga, untuk jumlah tinggi enzim, yang kecepatan
hidrolisis tinggi dan kontrol kinetik produksi amoksisilin akan
kultus. Dengan kata lain, sebelum mencapai hasil tertinggi,
hidrolisis amoksisilin mempercepat sintesis dan penurunan
produktivitas. Suhu adalah parameter lainnya yang dapat dipelajari
dalam produksi amoksisilin. Dalam penelitian ini, optimalisasi
sintesis enzimatik amoksisilin termasuk parameter ecting produksi
amoksisilin seperti waktu, substrat dan konsentrasi enzim, pH dan
suhu yang dipelajari.
BAHAN DAN METODE bahan Amobil Penisilin G asilase The (PGA, EC
3.5.1.11) dari Escherichia coli bahan impor (Jerman): imobilisasi
enzim: gel Glyoxyl-agarosa disiapkan seperti dilansir Guisan.
Penisilin asilase diamobilisasi dalam glyoxyl-agarosegel
manik-manik, berdasarkan prosedur yang telah dijelaskan oleh Alvaro
et al., tetapi menggunakan asam fenilasetat (PAA), bukan dari
penicillinG sulfoksida sebagai agen pelindung selama imobilisasi;
waktu imobilisasi diperpanjang 20 h, ditetapkan sebagai optimal
untuk biokatalis The glyoxyl-agarosa amobil penisilin asilase
disimpan sebagai gel basah pada 5 C. Tidak ada enzim inaktivasi
ataukebocoran telah terdeteksi selama penyimpanan berkepanjangan.
Metal Hydroxyphenylglycine ester (HPGM), asam 6-aminopeicillanic
(6-APA) dan Amoksisilin trihidrate diperoleh dari Zakariaye Razi
Pharmaceutical Company (Iran). semua lainnya bahan kimia
laboratorium kelas yang dibuat dari pemasok komersial berbeda-beda.
Semua bahan itu dari kelas analitis murni. metode Aktivitas enzim
Titrasi 6-APA, dilepaskan selama hidrolisis penisilin G dengan 0,1
M NaOH, memberikan dasar untuk evaluasi aktivitas enzim. untuk
menentukan aktivitas enzim, jumlah enzim yang dikenal ditambahkan
untuk diaduk 20 ml dari 10% Penisilin GK fosfat bufer, pH 8. Jumlah
6-APA yang diproduksi di dalam 10 menit dititrasi dengan 0,1 M
NaOH. Satu Satuan Internasional (U) aktivitas enzim yang
didefinisikan sebagai jumlah enzim yang menghidrolisis 2 g
penisilin GK dalam 10 menit; pH 8,0 dan pada 28 C. Sintesis Reaksi
dalam Air Reaksi sintesis dilakukan dengan menambahkan 6-APA dan
HPGM untuk air dalam terus diaduk, thermo berjaket kapal di suhu
berbeda-beda. The diinginkan jumlah enzim ditambahkan. Tingkat aduk
adalah 100-300 rpm. PH dipantau dan sampel 20-50 L diambil dari
campuran reaksi dalam Tentu sintesis dan ditambahkan ke yang sesuai
jumlah eluen, dalam rangka untuk mencairkan sampel. itu sampel
dihapus oleh seorang 0,45 m lter, dalam rangka untuk memisahkan
padatan, menghentikan reaksi enzimatik dan menganalisis komposisi
solusi. enzim ini adalah intraseluler dan imobilisasi adalah
ekonomi. juga, mudah untuk memisahkan enzim amobil oleh ltration
dari substrat dan produk. sampel meliputi: hydroxyphenylglycine
metil ester, amoksisilin, dan penisilin hydroxyphenylglycine
6-amino asam sasaran analisis HPLC. Hasil reaksi didefinisikan
sebagai berikut: Yield (%) = Konsentrasi Amoksisilin (mM)
/Konsentrasi 6-APA (mM) x 100: analisa Konsentrasi amoksisilin
(amox) ditentukan menggunakan HPLC: kolom C18 (Waters Nova-pak C18
60 A M, 3.6 * 150 mm) dengan 1,5 mL / menit mobile fase yang
mengandung 5% metanol, 0,01 M fosfat dari pH 5 pada 25 C, dan = 230
nm.
HASIL DAN PEMBAHASAN Produksi amoksisilin Pertama, perlu untuk
mengetahui perjalanan waktu produksi amoksisilin selama reaksi
untuk memperkirakan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai hasil
maksimum. Menurut Gambar 2, hasil maksimum dicapai setelah 400
menit. Kami terus semua tes hingga 500-600 menit. Optimasi Substrat
Awal Sejumlah variabel eksperimental mungkin dalam uence yang
sintesis enzimatik antibiotik B-laktam. Namun, tidak semua variabel
ini mengerahkan kuat dalam uence. salah satu faktor yang paling
penting dalam uencing produksi amoksisilin adalah konsentrasi
substrat. untuk rasio terbaik dari substrat, sembilan reaksi pada
konsentrasi erent (erent jumlah awal dari APA dan HPGM) telah
diuji. Hasil dari eksperimen diberikan pada Gambar 3. Hasil
menunjukkan jumlah produksi amoksisilin sebagai fungsi waktu. Dalam
reaksi ini, pH awal diatur pada 6.5, sementara tidak ada kontrol pH
lebih dilakukan selama reaksi. 0,25 g enzim (dalam 50 cc air)
digunakan untuk semua tes. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 3 yang
optimal tercapai ketika rasio konsentrasi 6-APA/HPGM adalah 1/3.
Ada beberapa alasan mengapa peningkatan konsentrasi ester (HPGM),
meningkatkan produksi amoksisilin. Pertama, dengan lebih asil-enzim
pembentuk, kemungkinan meningkatkan peningkatan pembentukan
antibiotik. Selain itu, ester itu diambil sebagai inhibitor
kompetitif yang kuat amoksisilin hidrolisis, terutama pada pH 6,5
(LRB Goncalves, 2003). Selanjutnya, HPGM dalam reaksi sintesis dan
reaksi hidrolisis dan jumlah HPGM berlebih.
PGA pada 25 C, pH awal 6,5, 0,5% enzim Cinitial dari 6-APA = 20
mM dan HPGM = 30 mM (N) dan Cinitial dari 6-APA = 20 mM dan HPGM =
40 mM. Yield merupakan perbandingan molar produk (amoksisilin)
dibentuk untuk awal 6-APA. sangat erent perilaku untuk enzimatik
produksi amoksisilin [7,10,11]. pH terhadap Produksi Amoksisilin
Aktivitas enzim, stabilitas HPGM dan amoksisilin, dan kelarutan
substrat merupakan faktor penentu memilih pH terbaik untuk memulai
reaksi. Menurut hasil yang ditunjukkan pada Gambar 5 dan 6, HPGM
dan Amoksisilin keduanya dihidrolisis dalam berbagai pH. Akibatnya,
reaksi tidak dapat mengambil tempatkan dalam rentang pH. Selain
itu, penisilin G asilase memiliki tertinggi aktivitas dalam kisaran
pH 6-7,5 [7]. Menurut tiga faktor ini, kami memiliki kisaran sempit
pH untuk melakukan eksperimen yang 6 sampai 7. Dalam Selain itu,
memiliki kelarutan tinggi substrat, yang pH harus dekat iso-listrik
pH nya yang 6.5. sebagai Akibatnya, kami sudah mulai semua tes
dengan pH = 6,3. Jalannya pH selama waktu reaksi telah diselidiki
sebelum. Namun, untuk mencapai konstan pH, kami telah menguji
kursus ini dan hasilnya ditampilkan pada Gambar 7. PH ini mengambil
Tentu saja sangat erent di Erent substrat awal jumlah. Hal ini
digambarkan sebagai cukup masuk akal oleh model dalam pekerjaan
lain. Namun, kami perlu untuk memprediksi jalannya pH pada kondisi
reaksi kita untuk mencegah hidrolisis selama pengujian. Langkah
berikutnya adalah untuk mempelajari pengaruh pH terhadap enzimatik
sintesis amoksisilin menemukan apakah ada perlu untuk menstabilkan
pH selama reaksi atau jika ada bukan variasi yang sangat tinggi
dalam hasil. Gambar 8 menunjukkan menstabilkan pH selama reaksi
pada produksi amoksisilin. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 8,
dengan menstabilkan pH pada pH konstan = 6,3, produksi meningkat
amoksisilin dan hasil reaksi meningkat sekitar Arsip SID Enzimatik
Sintesis Amoksisilin 111 10%. Jadi, adalah lebih baik untuk
melakukan tes pada pH konstan daripada pada satu variabel. Pengaruh
temperatur terhadap Amoksisilin produksi pengaruh dari suhu rendah
pada sintesis antibiotik Blactam telah ditentukan sebelumnya.
Namun, sintesis amoksisilin pada suhu tinggi belum dilakukan belum.
pada produksi, tiga reaksi kondisi erent bawah (suhu erent) telah
diuji. Waktu untuk amoksisilin optimal Produksi tersebut dicapai
setelah 480 menit. hasil dari eksperimen diberikan pada Gambar 9
(5C, 25C dan35 C).
Selain itu, yield untuk setiap reaksi diberikan dalam
Produktivitas Tabel 3. Di suhu rendah juga disajikan pada Tabel 3;
meningkatnya suhu 5-35 hasil dalam peningkatan produktivitas.
Produktivitas adalah jumlah produk (amoksisilin) dibentuk per
satuan waktu. Peneliti lain untuk sintesis enzimatik amoksisilin
dalam kondisi yang ditentukan: 0,1 M APA, 0,1 M HPGM, T 25 C dan pH
6 menunjukkan hasil tentang 10% .Yield merupakan perbandingan molar
produk (amoksisilin) dibentuk untuk awal 6-APA. Untuk sintesis
enzimatik ampisilin, peneliti lain mempelajari pengaruh pH dan
substrat konsentrasi pada sintesis. Hasil untuk reaksi mencapai 75%
dari co-pelarut pada Sintesis kinetis Terkendali Amoksisilin dengan
Imobilisasi Penisilin G asilase dipelajari menggunakan etilen
glikol sebagai co-solvent (50%) v / v dengan yield yang dari 69,13.
Yield merupakan rasio produk, amoksisilin, dibentuk untuk substrat
awal, 6-APA yang dikonsumsi. Produktivitas adalah jumlah
amoksisilin diproduksi per interval waktu. Hasil yang ditunjukkan
pada Tabel 3 menunjukkan bahwa meningkatnya suhu dari 25 - 35 C,
meningkat hasil sampai 50%, yang belum diperkirakan dalam pekerjaan
sebelumnya. Sebagai menunjukkan percobaan, tinggi suhu untuk
sintesis amoksisilin. Akhirnya, tes termasuk 20 mM 6-APA, 60 mM
HPGM 5 enzim g / L dengan pH 6.3 dan konstan suhu 35 C dilakukan
dan hasil dari 50% dicapai.
KESIMPULAN pengaruh parameteryang berbeda pada sintesis
enzimatik amoksisilin dalam media berair telah diselidiki. Data
yang diperoleh menunjukkan bahwa rasio substrat sangat penting dan
efektif untuk hasil reaksi. Selain itu, konsentrasi enzim dari awal
memainkan peran integral dalam tren reaksi dan waktu yang
dibutuhkan untuk hasil maksimum. Selain itu, pH konstan menunjukkan
hasil yang lebih baik dari pH variabel selama reaksi. Juga,
hasilnya signifikan lebih baik pada 35 daripada di suhu rendah,
seperti 5 atau bahkan suhu kamar. Akhirnya, hasil secara
substansial meningkat oleh semua parameter yang dioptimalkan dalam
satu tes. Tes termasuk 20 mM 6-APA, 60 mM HPGM dan 5 enzim g/L
dengan pH 6.3 konstan dan suhu 350C dilakukan dan hasilnya mencapai
50%.