۲۱۲۸۹پ
per
تثبیت آنزیم اینولیناز آسپرژیلوس نایجر بر روی بستر آهن/طلا جهت بیوترانسفورمیشن اینولین به شربت با فروکتوز بالا
Immobilization of inulinase from Aspergillus niger on magnetic gold nanoparticles for inulin biotransformation to high fructose syrup
/مریم محمدی
: کشاورزی
، ۱۳۹۷
، میرزائی
۹۲ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
علوم و صنایع غذایی گرایش میکروبیولوژی مواد غذایی
۱۳۹۷/۱۱/۰۷
تبریز
اینولینازها (EC: ۳.۲.۱.۷) معروفترین آنزیمهای هیدرولیز کننده در صنایع غذایی و بیوتکنولوژی هستند که اینولین و پلیمرهای حاوی فروکتوز را هیدرولیز می کنند و محصولاتی مانند فروکتوز ایجاد می‌صکنند که یکی از اجزای مهم غذایی است و به عنوان جایگزین شکر در محصولات غذایی استفاده می شود وریسک دیابت، چاقی و پوسیدگی دندان را کاهش می‌صدهد .امروزه قیمت بالای آنزیم و عدم استفاده مجددآنزیم و عدم پایداری کاربردی آنزیم از محدودیتهای اصلی کاربرد آنزیم آزاد هستند .تثبیت آنزیم از بهترین روشها جهت بهبود پایداری گرمایی، کاربردی و پایداری طی زمان آنزیم است و فرایندهای پایین دستی جهت جداسازی آنزیم از محصول و متعاقبا قیمت فرایند را کاهش می‌صدهد .از میان نانوذرات مختلف که جهت تثبیت آنزیم استفاده می شوند، نانوذرات مغناطیسی به علت نسبت سطح به حجم بالا، سمیت پایین، زیست سازگاری بالا، سرعت جذب بالا و جداسازی آسان از محیط واکنش، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌صاند .در این تحقیق، نانوذرات چندکاربردة آهن-طلای پایدار شده با گلوتاتیون به طور موفقیت آمیزی سنتز وآنزیم اینولیناز نیز بر روی آن تثبیت شد .نانوذرات تولید شده و نانوذرات تثبیت شده با آنزیم به طور کامل تعیین مشخصات شدند و آزمونهای تعیین اندازه ذرات، بار سطحی ذرات، طیف سنجی فرو سرخ( Fourier transform infrared spectroscopy) ، اسپکتروسکوپی یووی، آزمون تعیین ویژگیهای مغناطیسیsample magnetometer) - (Vibratingانجام شد .تأثیر پارامترهای مختلف مانند غلظت سوبسترا، pH و دما بر پایداری و عملکرد آنزیم تست شد و در پایان محصولات نهایی با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا با دتکتور رفراکتیو ایندکس آنالیز شدند .پیک جذبی در ناحیة ۵۲۵ نانومتر نشان دهندة تولید ساختار هسته/پوستة آهن-طلا بود .با اینکه خاصیت مغناطیسی نانوذرات آهن بعد از پوشش با لایه طلا کاهش یافت ولی نانوذرات به راحتی از طریق نیروی مغناطیسی خارجی جداسازی شدند .اندازه ذرات و بار سطحی ذرات قبل و بعد از تثبیت آنزیم تغییر زیادی نکرد و اندازه ذرات و بار سطحی ذرات به ترتیب در محدودة۱۸ - ۲۲نانومتر و۲۰ - تا۲۲ - بودند .زیست سازگاری ذرات با استفاده از تست سمیت با استفاده از روش MTT تأیید شد و در بالاترین غلظت استفاده شده از نانوذرات بر روی سلولهای سرطان سینه، ردهMCF - ۷تقریبا ۸۰ زنده مانی به دست آمد .نانوذرات سنتز شده فعالیت کاتالیکی خوبی در احیای۲ -نیتروفنل با استفاده از سدیم بروهیدرید نشان دادند و نانوذرات در۶ سیکل مداوم بدون اینکه عملکرد کاتالیکی نانوذرات تغییری کند، استفاده شدند .تحت شرایط اپتیمال، راندمان تثبیت و فعالیت آنزیم به ترتیب ۹۳ و ۸۳ به دست آمد .بیشینه فعالیت آنزیم تثبیت شده در pH ۶ و دمای ۶۰ درجه سانتیگراد به دست آمد .پارامترهای سرعتی بعد از فرایند تثبیت تغییر کمی کرد .آنزیم تثبیت شده بعد از ۱۰ سیکل استفاده مجدد، ۷۸ فعالیت اولیه خود را حفظ کرد .پایداری طی مدت نگهداری آنزیم بعد از فرایند تثبیت بهبود یافت .محصولات حاصل از هیدرولیز اینولین در هر دو فرم آنزیم آزاد و تثبیت شده شامل ۹۸ فروکتوز و بیش از ۲ گلوکز بود .این کار تحقیقی یک فرایند تثبیت ساده، مؤثر و ارزان را معرفی می‌صکند که قابلیت کاربرد در صنایع غذایی، دارویی و بیوتکنولوژی را دارد
۲۲, respectively and colloids were stable and any aggregates were not observed in all cases. Although the saturation magnetization value was slightly decreased during the formation process, they easily were recovered through magnetic decantation. The biocompatibility of the synthesized NPs was approved by MTT test. The exposure of the cancer cells (MCF-۷) to the GSH-AuMNPs showed a viability more than ۸۰ even at the highest concentrations up to ۱۰۰ (g.ml-۱). Furthermore, the GSH-AuMNPs indicated a good catalytic activity for the catalytic reduction of ۲-nitrophenol by sodium borohydride and reused for six consecutive cycles without a significant decrease in its activity. The maximum activity and immobilization yield were estimated ۸۳ and ۹۳ , respectively. The immobilized inulinase showed maximum activity at pH ۴.۵ and ۶۰C. The kinetic parameters of the immobilized enzyme were not changed significantly after the immobilization process. The reusability assessment indicated that approximately ۷۸ of the initial activity of immobilized inulinase remained after ten times recycling. The storage stability of inulinase was improved by the immobilization process. The inulin hydrolysate only contained two components, ۹۸ of fructose and up to ۲ of glucose in both free enzyme and immobilized enzyme systems. This study introduced a simple, effective and inexpensive immobilization process, which is applicable in different biomedical, biotechnological and food industries- صInulinases (EC: ۳.۲.۱.۷) are well-known hydrolyzing enzymes that have been considered in biotechnology and food industry to hydrolyze inulin and polymers that contain fructose to obtain sugars like fructose the main components of food ingredient, which is considered an alternative of sucrose and reduce the risk of diabetes, dental caries, and obesity. To date, the high cost of enzyme production, lack of enzyme reusability and operational stability are the main limitations of enzymes application in industry. Immobilization of enzyme is one of the best method for improvement the thermal, operational and storage stability of enzyme and reduce the downstream requirements and cost of the process. Among various NPs that are used as supports for enzyme immobilization, magnetic NPs (MNPs) are more promising than others for biotechnological and medical industries because of low toxicity, good biocompatibility, large specific surface area, fast adsorption kinetic, and mainly high separation capacity. In the present work, multifunctional glutathione decorated gold-coated iron oxide nanoparticles (GSH-AuMNPs) were successfully synthesized and inulinase was covalently immobilized on the surface of GSH-AuMNPs. The synthesized NPs were characterized through scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, Vibrating-sample magnetometer, UV-spectroscopy and their particle size and zeta potential were tested. The effects of different restriction factors such as substrate concentration, temperature, and pH on the performance and stability of enzyme were examined and end products from inulin hydrolysis were analyzed by RI HPLC. From the absorption peak at ۵۲۵nm, the formation of the core-shell GSH-AuMNPs was confirmed. From the results of size and zeta potential, it was found that the hydrodynamic diameter and zeta potential of NPs after inulinase immobilization remained unchanged and the particle size and zeta potential in both bare NPs and enzyme immobilized NPs were around ۱۸-۲۲nm, -۲۰ to
Immobilization of inulinase from Aspergillus niger on magnetic gold nanoparticles for inulin biotransformation to high fructose syrup
محمدی، مریم
Mohammadi, Maryam
رضایی مکرم، رضا، استاد راهنما
همیشه‌کار، حامد، استاد راهنما
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
