تثبيت يك آنزيم هيدروليزكننده بر نانوذرات مغناطيسي

دكتري

تثبيت آنزيم به عنوان راهي براي غلبه بر چالش‌هاي موجود در استفاده از آنزيم‌ها در مقياس صنعتي مورد توجه محققان قرار گرفته است. علي‌‌رغم مطالعات بسيار انجام شده در حوزه تثبيت آنزيم، همچنان خلاء‌هاي تحقيقاتي زيادي در راستاي افزايش عملكرد آنزيم تثبيت شده و امكان استفاده در مقياس صنعتي وجود دارد. در اين تحقيق تثبيت كووالانسي آنزيم آلفا-آميلاز بر روي نانوذرات مغناطيسي اصلاح شده مورد بررسي قرار گرفته است. دو دسته از نانوذرات با و بدون پوشش سيليكايي، با استفاده از گروه¬هاي عاملي آميني اصلاح سطح شدند و نانوذرات اصلاح شده با غلظت¬هاي مختلف گلوتارآلدهيد فعالسازي شدند. از آنجايي¬كه حامل‌هاي فعال شده با گلوتارآلدهيد در قدرت‌هاي يوني¬ مختلف به روش‌هاي مختلف جذب فيزيكي (جذب آبگريز و تعويض يون) و شيميايي (كووالانسي) مي‌توانند وارد فرآيند تثبيت آنزيم شوند، لذا ميزان تثبيت آميلاز و فعاليت آنزيم تثبيت شده در سه قدرت يوني پايين، متوسط و بالاي محلول مورد بررسي قرار گرفت. همچنين نوع پيوند تشكيل¬شده بين آنزيم و حامل با استفاده از تعيين ميزان رهايش آنزيم در محيط‌هاي مختلف و همچنين بررسي سينتيك جذب و تست FTIR مشخص گرديد. براساس نتايج بدست آمده در اكثر موارد، مكانيسم اوليه غالب در تثبيت آميلاز بر روي نانوذرات مغناطيسي فعال شده با گلوتارآلدهيد از نوع جذب فيزيكي است كه پس از آن پيوند كووالانسي بين آنزيم و حامل تشكيل مي‌شود. ميزان تثبيت آميلاز و فعاليت آن در مورد نانوذرات مغناطيسي با پوشش اوليه سيليسي اندكي بيشتر از نانوذرات بدون اين پوشش است و در مورد هر دو نوع نانوذره، فعالسازي با مقدار كم گلوتارآلدهيد (5/0%) و قدرت يوني پايين ( mM5 بافر فسفات سيترات) نتايج بهتري نشان مي‌دهد. پس از آن اثر عوامل موثر بر تثبيت از جمله، غلظت اوليه آنزيم، غلظت گلوتارآلدهيد، زمان تثبيت، pH و قدرت يوني محيط تثبيت با استفاده از روش CCD مورد بررسي قرار گرفت. همچنين دو پاسخ مقدار آنزيم تثبيت شده و فعاليت آن بطور همزمان با استفاده از تابع مطلوبيت مورد مطالعه واقع شد. مقدار بهينه بارگذاري و فعاليت آنزيم تثبيت شده به ترتيب mg/gMNP 41/556 و U/mg 83/24 در غلظت اوليه‌ي آنزيم برابر با ppm 86/999، مقدار pH 6/4، غلظت گلوتارآلدهيد 59/0%، قدرت يوني mM 99/99 و زمان h 4 ساعت بدست آمد. مطالعه پارامترهاي سينتيكي و استحكام آنزيم در شرايط آزمايشگاهي و شرايط نزديك به شرايط عملياتي صنعتي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه عملكرد آنزيم تثبيت شده نسبت به آنزيم آزاد به‌ طور قابل توجهي در دو حالت صنعتي و آزمايشگاهي افزايش يافته است. ماندگاري و استفاده مجدد بيوكاتاليست تثبيت شده به ترتيب حدود 50 و 40 درصد فعاليت اوليه آنزيم پس از 12 روز و 6 سيكل در شرايط غلظت پايين بدست آمد. در بررسي شرايط نزديك به صنعتي نيز آنزيم تثبيت شده پس از 6 سيكل تنها 40 درصد افت عملكرد نشان داد.

189124

دانشگاه علم و صنعت ايران

بيوتكنولوژي

دكتر پريسا حجازي