ß-galactosidase of Kluyveromyces lactis: Immobilization, characterization and hydrolysis behavior of enzyme

Abstract

ß-galaktosidaz enzimi, atık peyniraltı suyu ve dondurma gibi tatlı vedondurulmuş ürünlerde laktoz kristalizasyonundan kaynaklanan bazı problemlerinönlenmesi sağlanmak amacıyla kullanılabildiklerinde büyük bir ticari önemesahiptirler. Tüm dünya üzerinde pek çok insan laktoz tahammülsüzlüğü sorunuyla karşıkarşıyadır ve laktaz preparatları bu kişiler tarafından kullanılmaktadır. Betagalaktozidazenzimi aynı zamanda laktozu galaktooligosakkaritlere parçalamasındandolayı prebiyotiklerin üretiminde de kullanılmaktadır. İmmobilize ß-galaktozidazpreparatları pek çok işlemde tercih edilmektedirler çünkü tekrar kullanılabilirler veaktivitelerini kimyasal kararlılıklarını kaybetmeden uzun süre koruyabilirler.Bu çalışmada kitosan-hidroksiapatit kompleks küreleri hazırlanmış ve ticariolarak sağlanan beta--galactosidaz enziminin (Kluyveromyces lactis) bu kürelereimmobilizasyonu gerçekleştirilmiştir. İmmobilizasyon mekanizması ve etki edenparametrelerin (başlangıç glutaraldehit konsantrasyonu, sıcaklık, pH, başlangıç laktazderişimi, katı matris-sıvı oranı) immobilizasyon mekanizmasına etkisi incelenmiştir.Optimum glutaraldehit derişimi 0,1% olarak tespit edilmiştir. Sıcaklık, ortamasitliği ve katı-sıvı oranının laktaz/kitosan-hidroksiapatit sisteminin çalışması içinoptimum değerleri sırasıyla 200C, pH 7.5 and 0.3g/ml Vk/Vs olarak belirlenmiştir. Aynızamanada immobilize enzimin ortam asitliği ve sıcaklık bakımından karakteristiği elealınmış ve pH 6-7.5 aralığında relatif aktivitesinin 83.2% sini koruduğu ve optiumumsıcaklığın hem immobilize enzim hem de serbest enzim için 370C olarak kaldığıgözlenmiştir. The Michaelis sabitlerine bakıldığı zaman ise, serbest enzim için Km andVmax değerlerinin sırasıyla 1.011 mM and 1098.9 ?mol ONP min?1 mg?1 protein,immobilize enzim için ise sırasıyla 9.5 mM and Vm 454.5 ?mol ONP min?1 mg?1 proteinolarak bulunmuş ve sonuçta immobilizasyonla birlikte reaksiyon hızında bir düşüşgözlenmiştir.

ß-galactosidase (lactase) enzyme is of great industrial interest, since it can be usedto solve problems associated with whey disposal and lactose crystallization in sweetenedand frozen dairy products such as ice cream. All over the world, many people sufferfrom lactose intolerance and lactase preparations are used as supplements for thesepersons. ß-galactosidase is also used to produce prebiotics since this enzyme hydrolyseslactose into galactooligosaccharides. Immobilized ß-galactosidase preparations arepreferred in many processes because they can be recycled and maintain their activitiesfor a long time without loosing their chemical stability.Novel cross-linked chitosan-hydroxyapatite composite support has beenprepared, lactase from Kluyveromyces lactis was immobilized onto these beads. Lactaseimmobilization mechanism and effect of factors such as initial glutaraldehydeconcentration, temperature, pH, initial lactase concentration, solid-liquid ratio onimmobilzation mechanism were studied.Optimum cross-linking was obtained at the glutaraldehyde concentration of 100mg/L. The optimum values of temperature, pH and solid/liquid ratio on lactase/HAChitosanwere found to be 200C, pH 7.5 and 0.3g/ml Vg/Vl, respectively. The pH andthermal stabilities of free and immobilized enzymes were also investigated and it wasobserved that the relative activity remained above 83.2% within pH 6-7.5 and maximumactivity yield was obtained at 370C for free and all immobilized enzymes. The Michaelisconstant Km and Vmax of immobilized and free enzyme on chitosan-hydroxyapatitecomposite beads were found to be 9.5 mM and Vm 454.5 ?mol ONP min?1 mg?1 proteinand 1.011 mM and 1098.9 ?mol ONP min?1 mg?1 protein, respectively.