Poliakrilamid-aljinat kriyojellere lakkaz immobilizasyonu ve uygulamalarının araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, Trametes versicolor'dan elde edilmiş lakkaz enziminin immobilizasyonu için poliakrilamid-aljinat kriyojeller üretilmiş ve immobilize enzimin boyar madde gidermede, zeytin karasuyu defenolizasyonunda ve tekstil atık suyu renksizleştirilmesinde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Üretilen kriyojellerin karakterizasyonu FTIR, ESEM, EDX, BET teknikleri ve şişme testi ile yapılmıştır. Kriyojeli oluşturan monomerlerin ve epoksi grubu ile fonksiyonelleşmesini sağlayan GMA'nın yapıya katıldığı FTIR analizi ile gösterilmiş; kriyojelin gözenekli morfolojisi ESEM, elementel içeriği EDX, yüzey alanı ise (6.574 m2/g) BET tekniği ile incelenmiştir. Lakkaz enziminin PAG kriyojellere maksimum oranda (68.7 mg/g kriyojel) kovalent olarak immobilize olduğu pH'nın 3.0 ve sıcaklığın 25°C olduğu belirlenmiştir. Lakkaz enzimi derişimi arttıkça (0-12 mg/mL), bağlanma miktarının da arttığı görülmüştür.Bir gram kuru PAG kriyojelin 14.0 g su adsorplayabildiği ve makrogözeneklilik oranının %70 olduğu belirlenmiştir. Serbest ve immobilize lakkaz enzimlerinin aktiviteleri ABTS, SYR ve GUA substratları ile ölçülmüş; optimum pH, optimum sıcaklık ve kinetik parametreleri hesaplanmıştır. İmmobilize lakkaz enziminin ısıl, depo ve işlemsel kararlılığının oldukça yüksek olduğu belirlenmiştir. İmmobilize lakkaz enzimi, zeytin karasuyundaki fenolik bileşiklerin giderilmesinde %70 oranında etkili olmuştur. Ayrıca boyar madde çözeltilerinin rengini gidermede %93.3-99.1, tekstil atık su örneğinin rengini gidermede ise yaklaşık %55 oranında başarılı olduğu görülmüştür.

In this study, polyacrylamide-alginate cryogels were produced for the immobilization of laccase enzyme from Trametes versicolor and use of immobilized enzyme for decolorization of dyes, dephenolization of olive mill wastewater and decolorization of textile effluent was investigated. Characterization of cryogels were maintained using FTIR, ESEM, EDX and BET techniques and swelling test. Incorporation of monomers that build up the cryogel and GMA which functionalize the cryogel with epoxy groups, was shown by FTIR, porous structure was with ESEM, elemental content was with EDX and surface area (6.574 m2/g) was analyzed with BET. The optimum pH was 3.0 and optimum temperature was 25°C that maximum covalent immobilization (68.7 mg/g cryogel) of laccase onto PAG cryogels was achieved. It was determined that the amount of immobilized laccase increased as the concentration of enzyme increased (0-12 mg/mL). One gram of dry PAG cryogel could adsorbe 14.0 g of water and the percentage of macroporosity was 70%. Activities of free and immobilized laccase enzymes were measured using ABTS, SYR and GUA as substrates; optimum pH, optimum temperature and kinetic parameters were calculated. Thermal, storage and operational stabilities of immobilized laccase enzyme were high. Immobilized laccase enzyme was successful about 70% in removal of phenolic compounds in olive mill wastewater. Additionally it was demonstrated that immobilized laccase achieved 93.3-99.1% decolorization of dyes and approximately 55% of textile effluent sample.