Bioprocess design and technoeconomic analysis of the production of ursodeoxycholic acid - Güldaş, Büşra (My University, 2021)
Safra asitleri, tıp alanında tedavi amacıyla kullanılabilen önemli moleküllerdir ve birincil ve ikincil safra asitleri olarak ikiye ayrılırlar. Ursodeoksikolik asit (UDCA), insan vücudunda en az üretilen ve en önemli ikincil safra asitlerinden biridir. Kenodeoksikolik asitten, ince bağırsaktaki bakterilerin enzimleriyle üretilirler. Tıp alanında safra taşlarının eritilmesinde, bazı karaciğer hastalıklarının tedavi edilmesinde ve hatta karaciğer kanseri tedavisinde bile kullanılmaları sebebi ile UDCA üretimi ilaç endüstrisinde önemli bir yere sahiptir. UDCA, direk safra sıvısından üretilebileceği gibi kimyasal ve biyolojik prosesler ile de elde edilebilmektedir. Kimyasal reaksiyon ile üretiminin birçok adımdan oluşması, çevreye zarar veren malzemeler içermesi ve düşük verimliliği sebebiyle, UDCA’nın biyolojik olarak enzimlerle üretimi alternatif bir yol olarak düşünülmektedir. Ancak bu üretim için de gerekli olan enzimler ile birlikte üretim maliyeti oldukça yüksektir. Bu çalışmada, UDCA’nın üretiminde kullanılan 7α-HSDH ve 7β-HSDH enzimlerinin üretim prosesleri SuperPro Designe v9.0 yazılımı kullanılarak tasarlanmış ve prosesin tekno-ekonomik parametreleri belirlenmiştir. Bu tekno-ekonomik parametreleri etkileyen faktörler de değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda, ürün satış fiyatının artmasının prosesi daha karlı hale getirdiği açıkça ortaya koyulmuştur. Düşük satış fiyatında ise düşük üretim kapasitesinde zarar eden bir prosesin, üretim kapasitesi arttırılarak karlı bir hale gelebileceği gözler önüne serilmiştir. Ayrıca, iki enzimin de tek bir proseste üretilmesinin maliyeti azaltacağı sonucuna da ulaşılmıştır.

Bile acids are important molecules that can be used in pharmaceutical industry. They are classified as primary and secondary bile acids. Ursodeoxycholic acid (UDCA) is one of the least produced and most important secondary bile acids in the human body. UDCA is produced from chenodeoxycholic acid by enzymes in the small intestine. Since UDCA is used the medical field for disolving of gallstones, in the treatment of some liver diseases and even in the treatment of liver cancer, the production of UDCA has an important issue in the pharmaceutical industry. It can be produced either directly from the bile of a bear or by chemical and biological processes. Due to the drawbacks of chemical processes as including many process steps, harmfull materials, and its low efficiency, the production of UDCA has been tried to achieve biotechnological process. However, the cost of the enzymes used in UDCA production directly affects the cost of the UDCA production. For that reason, in the present study, the bioprocess for the production of 7α-Hydroxydehydrogenase (7α-HSDH) and 7β-Hydroxydehydrogenase (7β-HSDH) enzymes were designed using SuperPro Designer v9.0 software and technoeconomic parameters of the process are determined in order to evaluate the factors that affect the cost of the production of 7α-HSDH and 7β-HSDH enzymes. As a result of the study, it has been clearly demonstrated that the increase in the product sales price makes the process more profitable. It has been demonstrated that a process that damages in low production capacity at low sales price can become profitable by increasing production capacity. In addition, it has been concluded that if both enzymes are produced together in a single batch, the cost of enzyme production will be much lower.
Keywords: Bioengineering; Biyomühendislik; Enzim; ursodeoksikolik asit enzyme; ursodeoxycholoic acid