Producing activated carbon from sesame stem and using it in the immobilization of Aspergillus niger glucoamlase

Abstract

Bu çalışmada, deneyler iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada susam çubuğundan ZnCl2 aktifleştiricisi kullanılarak mikro dalga destekli kimyasal aktivasyon yöntemiyle aktif karbon sentezlenmiş. Aktif karbon sentelenmesinde mikro dalga gücü, mikro dalga süresi, mikro dalgada farklı gazların aktivasyon süresi, aktivasyon sıcaklığı ve hammadde ̸ kimyasal oranı parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Elde edilen aktif karbonların iyot sayıları belirlenip yüksek iyot sayısına sahip olanların BET yüzey alanı, SEM, TGA ̸ TG ve FTIR ile karkterizasyonu gerçekleştirilmiştir. BET yüzey alanı yüksek olan aktif karbonlar enzim immobilizasyonunda kullanılmıştır. Elde edilen fonksiyonelleştirilmiş aktif karbon, ikinci aşamada Aspergillus niger amiloglukozidazın kovalent immobilizasyonu için kullanıldı. İmmobilizasyon koşullarını optimize ederek, % 100'lük immobilizasyon ve aktivite verimleri elde edildi. Optimum pH (5.5) ve optimum sıcaklık aralığı (55-60 oC) immobilizasyondan etkilenmez. Serbest ve immobilize enzimin Michaelis-Menten sabitleri ayrıca Linewveaver-Burk grafiği kullanılarak belirlendi. İmmobilizasyondan sonra, Vmax değeri 1464.1'den 1342.3 μmol D-glikoz / L.dk'ya düşerken, Km değeri 116.3'den 106.3 g maltodekstrin / L'ye düşmüştür. İmmobilize enzim, tekrarlanan yirmi kullanımdan sonra ve yirmi günlük depolamadan sonra başlangıçtaki aktivitesini kaybetmedi. Maltodekstrin, immobilize enzim kullanılarak iki saat sonra tamamen glukoza dönüştürüldü. Sonuç olarak, bu çalışmada elde edilen immobilize Aspergillus niger amiloglükosidazın glikoz şurubunun endüstriyel üretiminde ve diğer endüstriyel uygulamalarda kullanılabileceği söylenebilir.

In this study, the experiments have been carried out in two stages. In the first step activated carbon obtained from sesame shell and activated carbon synthesis by microwave assisted chemical activation method using ZnCl2 activation. The effects of microwave power, microwave duration, different gases at microwave, activation temperature and raw material/chemical ratio parameters were examined in the activated carbon synthesis.The iodine number of the obtained activated carbones were determined and the higher ones were caracterized with BET surface area, SEM, TGA/TG and FTIR. Activated carbon with high BET surface area will be used for enzyme immobilization. In the second step, the covalent immobilization of Aspergillus niger amyloglucosidase on the obtained activated carbon functionalized with glutardialdehyde was studied. By optimizing the immobilization conditions, 100.00 % immobilization and activity yields obtained. Optimum pH (5.5) and optimum temperature range (55-60 oC) have not affected by immobilization. The Michaelis-Menten constants of free and immobilized enzyme were also determined by using Linewveaver -Burk plot. After immobilization, Vmax value has decreased from 1464.1 to 1342.3 μmol D-glucose / L.min, while Km value has decreased from 116.3 to 106.3 g maltodextrin / L. The immobilized enzyme didn't lose its initial activity after repeated twenty uses and after twenty days of storage. Maltodextrin was completely converted to glucose after two hours, by using an immobilized enzyme. Consequently, it can be said that immobilized Aspergillus niger amyloglucosidase obtained in the present study can be used in the industrial production of glucose syrup and in the other industrial applications.