İmmobilize haldeki ticari enzim preparatının (Pektinex ultra SP-L) görünür aktivitesinin viskozimetrik yöntemlerle belirlenmesi

Abstract

III ÖZET Bu çalışmanın amacı ticari enzim preparatlarının çeşitli taşıyıcı matrikslerin yüzeyine immobilizasyonun uygunluğunun araştırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda enzim immobilizasyonu için ticari olarak üretimi yapılan DUOLITE A 568 iyon değiştirici reçine ve Hacettepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü'nün ürettiği HEMA-EGDMA kopolimeri üzerine meyve suyu endüstrisinde yaygın olarak kullanılan Pektinex Ultra SP-L ticari enzim preparatın immobilizasyonu çalışılmıştır. Enzimin taşıyıcı matriksler yüzeyine optimum immobilizasyon parametreleri belirlenerek oluşturulan model sistemlerde immobilize enzimin kinetik davranışları serbest enziminki ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Kullanılan iki farklı matriksin enzimi bağlama mekanizmaları farklıdır. İyon değiştirici reçine enzimi herhangi bir ön aktivasyon işlemi gerektirmeksizin yüzeye iyonik olarak bağlamaktadır. İyonik bağların ortam pH' sından büyük oranda etkilendiği için bu matriks ile yapılan çalışmada sabit pH ve enzim derişimi değeri için optimum immobilizasyon sıcaklığı ve ortam asitliği, sırasıyla 30 `C ve pH 3.5 olarak belirlenmiştir. HEMA-EGDMA kopolimeri yüzeyine enzim bir ön aktivasyon işleminden sonra kovalent olarak bağlanmaktadır. Denemeler sonucunda en uygun immobilizasyon koşulu olarak, pH 3 ve immobilizasyon ortamı sıcaklığı 30 °C olarak bulunmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında serbest ve immobilize enzimin kinetik davranışı viskozimetrik olarak incelenmiştir. Substrat olarak seçilen pekimin çözeltisi ile hazırlanan kesikli sistemlerde enzimatik reaksiyon sonucu pektin çözeltisinin viskozitesindeki düşme ortam pH'sı 3.5'de ve sıcaklığı 35 °C'de vikozimetre aracılığı ile incelenmiştir. Serbest ve immobilize enzimin Michelis-Menten sabiti Km ve maksimum tepkime hızı Vmax karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır. Aynı grup çalışmada serbest ve immobilize enzimin aktivasyon enerjileri de belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar Tablo 1.1' de sunulmuştur.IV Tablo 1.1 Serbest ve immobilize ezimlere ait Michaelis-Mentel sabitleri ve aktivasyon enerjileri Enzim preparatının işletme koşullarındaki deaktivasyonu immobilize ve serbest enzim için incelenmiştir. Sonuçta immobilizasyon işlemi ile enzimin ısısal kararlılığının artınlamadığı belirlenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Enzim immobilizasyonu, Pektinex Ultra SP-L, EGDMA- HEHA kopolimeri, Duolite A568, Enzim kinetiği, Viskozimetrik aktivte belirlenmesi

ABSTRACT The aim of this study was to immobilise commercially available pectolitic enzymes (Pectinex Ultra SP-L), on two different types of polymeric matrices. One of them is EGDMA-PHEMA copolymer produced by Hacettepe University, Engineering Faculty, Chemical Engineering Department, an other one is ion exchance resins (Duolite A568) produced by Rohm and Haas Company for high fructose corn syrup industry. Commercial enzyme were immobilised on each type of particle. Optimum immobilisation parameters were determined such as pH, initial enzyme concentration, temperature and crosslinker density. The activity and kinetic parameters of free and immobilised enzyme were determined and compared. The carriers immobilized the enzyme with different mechanisms. The enzyme was immobilized on ion exchance resins by weak ionic bond but it was bound to the surface of EGDMA-PHEMA copolymer covalentiy. Ionic bound is generally effected by the pH value of medium. The optimum immobilization condition have been determined as 30 °C medium temparature at pH 3.5, for the ion exchance resins. In contrast to ion exchance resins, preactivation is necassary with glutaraldehyde for the enzyme immobilization on to EGDMA-PHEMA copolymer surface. Optimum immobilization condition have been determined as 30 °C medium temparature at pH 3. The kinetic parameters of commercial pectinase, Pectinex Ultra SP-L, for both free and immobilized form were studied in a batch reactor. The change in viscosity of pectin solution were followed to determine pectolytic activity of the enzyme preparation. The pectolytic activity of Pectinex Ultra SP-L was measured at pH 3.5 and 35 `C. Activation energy and Michetis-Menten constants Km and maximum reaction rate Vmax of free and immobilized enzym were given Table 1.1.VI Table 1.1 Free and immobilized enzyme's Michaelis-Mentel constants and activation energies Activation enerjisi [Ealkcalmol-1 9.316 3.491 5.881 Also free and immobilized pectolytic enzymes thermal stabilty were invasti gated in this reserch. However, thermal stabilty of pectolytic enzymes could not be increased by immobilization. KEY WORDS: Enzyme immobilization, Pektinex Ultra SP-L, EGDMA-HEHA co polymer, Duolite A568, Enzyme kinetics, Viscosimetric activity determination