Türkiye`de şeker pancarı fabrikasyonunda dekstranaz kullanımı için optimum koşullarının saptanması ve dekstranazın immobilizasyon olanaklarının araştırılması

Abstract

ÖZET Dekstran, şeker fabrikasyonunda donup çözülmüş pancarların işlenmesinde önemli sorunlar yaratan bir polisakkaritdir. Dekstranın bu bozucu etkilerini azaltmak amacıyla bazı gelişmiş ülelerde dekstranaz enzimi kullanılmaktadır. Bu araştırma üç ana bölümden oluşmaktadır. Araştırmanın birinci bölümünde ticari olarak farklı isimlerle sunulan dekstranaz enzimlerinin, ekonomik bir analizini yapabilmek için, aktivitelerinin saptanması amaçlanmıştır. Wiedemann KG firmasından temin edilen iki farklı ticari dekstranaz enziminin aktiviteleri, substrat olarak dekstran B 512 (SIGMA) kullanılarak pH = 5.5 ve 50°C de dekstranaz III için 3.8 x 10`4 (mg dekstran/mL/sec/ppm dekstranaz) ve dekstranaz NOVO 50 L için 2.4 x 10`4 (mg dekstran/mL/sec/ppm dekstranaz) olarak ölçülmüştür. Dekstranaz III için Michaelis Menten sabiti (Km) değeri = 7.55 (%w/v dekstran) ve reaksiyonun aktivasyon enerjisi Ea = 5.747 kcal mol`1 olarak bulunmuştur. NOVO 50 L için de Km değeri s 7.15 (%w/v dekstran) ve Ea = 4.971 kcal mol`1 olarak bulunmuştur. İkinci aşamada dekstranaz enziminin şeker fabrikasyonunda optimum kullanım koşullarını saptanması ve gereksiz enzim tüketiminin önlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, önce şeker fabrikasyonunda kapasite düşüşüne neden olan dekstranın ve dekstranın parçalanması sırasında oluşabilecek invert şekerin I. karbonatlama şerbetindeki çamurunun fîltrasyonu üzerine etkileri ve ticari dekstranaz (TD) 'm iyileştirme sağlayıp sağlamadığı araştırılmıştır. Ekstraksiyon prosesinde, enfeksiyonu önlemek amacıyla kullanılan formalin ve şerbette oluşan köpüğün önlenmesi için kullanılan köpük söndürücülerin enzim aktivitesi üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Üçüncü aşamada ise dekstranaz enziminin ucuz ve kolay bir yöntem kullanarak immobilizasyonunun gerçekleştirilmesi olanakları araştırılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Dekstran; Dekstranaz; Enzim immobilizasyonu; Taşıyıcı polimer matriks; Enzim kinetiği.

IV ABSTRACT Dextrans are polysaccharides which cause a lot of problems at the processing of deteriorated sugar beet. Dextranase enzyme used for solving these problems at some developed countries. This research has three stages. First, the kinetic of an enzyme catalysed reaction were studied by using the two kinds of commercial dextranase offered by Wiedemann KG. Decrease in the viscosity of dextran B 512 (SIGMA) after addition of dextranase was used for the determination of dextranase activity. The activity of dextranase in and dextranase NOVO 50 L were found as 3.8 x 10`4 and 2.4 x 10`4 (mg dextran/mL/sec/ppm dextranase) respectively at pH = 5.5, 50 °C and different substrate concentrations. The Michaelis Menten constant (Km) were determined for dextranase III and NOVO 50 L as = 7.55 and 7.15 (%w/v dextran) respectively. The reaction rate dependence on temperature was found to obey the Arrhenius Law. The activation energy (Ea ) value for the biochemical reaction catalysed by dextranase were calculated as Ea = 5.747 kcal mol`1 for dextranase III and Ea= 4.971 kcal mol`1 for NOVO 50 L. In the second stage of the thesis, the optimum conditions of dextranase usage in sugar processing is determined. The effects of dextran and invert sugar, formed as a result of dextran decomposition, on filterability of I. carbonation juice and the advantages of dextranase usage was investigated for this purpose. Additionally the effects of formalin; which is used to prevent microbiological activity in sugar factory and antifoaming agents; which is used to prevent foam on enzyme activity was also searched. In the third stage; the possibilities of immobilization of dextranase enzyme by a cheap and easy method. KEY WORDS: Dextran; Dextranase; Enzyme immobilization; Carrier; Enzyme kinetics