۲۲۷۲۶پ
per
افزایش پایداری و قابلیت استفاده مجدد از آنزیم لیپاز میکروبی تثبیت شده روی نانو ذرات سیلیس و هالوسایت محصور در ماتریکس کرایوژل پلی وینیل الکل
Increasing the stability and reusability of immobilized microbial lipase enzyme on silicone oxide and halloysite nano particles entrapped in a poly vinyl alcohol cryogel matrix
/نجمه صباحی محمدی
: کشاورزی
، ۱۳۹۸
، میرزائی
۱۰۵ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
علوم وصنایع غذایی-گرایش میکروبیولوژی مواد غذایی
۱۳۹۸/۱۲/۱۰
تبریز
امروزه استفاده از آنزیمها در فرآیندهای صنعتی اغلب به دلیل هزینه بالا، پایداری پایین و مشکلات در بازیافت و استفاده جدد، محدود گردیده است .برای غلبه بر این محدودیتها، میتوان آنزیمها را در بسترهای مناسب تثبیت نمود .تثبیت و به م اندازی آنزیم ابزارهای قدرتمند برای بهبود ویژگیهای آنزیم میباشند که میتوانند از تخریب شیمیایی و بیولوژیکی زیم جلوگیری نموده و پایداری آن را افزایش دهند .علاوه بر این، بهبود بازیابی و استفاده مجدد از آنزیم از مزایای تثبیت زیمها میباشند .در طول سال های اخیر، تحقیقات زیادی در مورد استفاده از نانوبسترها، هیدروژلها و کرایوژلها برای یت و به دام اندازی آنزیمها انجام شدهاست .از اینرو هدف از این مطالعه، افزایش پایداری و قابلیت استفاده مجدد از آنزیم از میکروبی تثبیت شده روی نانو ذرات سیلیس و هالوسایت محصور در ماتریکس پلی وینیل الکل/آلژینات بود .برای این ظور در مرحله اول این مطالعه، به طور جداگانه، عوامل مؤثر روی راندمان تثبیت و فعالیت لیپاز روی ذرات نانوسیلیس و وهالوسایت با استفاده از طرح مرکب مرکزی( ۴ متغیر در۳ سطح (مورد بررسی و بهینهسازی قرار گرفت .در بستر نانوهالوسایت، دیر نانوهالوسایت ( ۴۲.۵ ،۵و۸۰ میلی گرم(، غلظت لیپاز ( ۹۰ ،g/ml۳۰و ،)۱۵۰دمای تثبیت ( ۲۰ ، C۵و)۳۵ و زمان تثبیت ۱۶۵ ،۳۰و۳۰۰ دقیقه (بهینه شد .شرایط بهینه مقدار نانوهالوسایت۵۰ تا۸۰ میلی گرم، غلظت لیپاز g/ml ۳۰تا ،۵۷ دمای تثبیت ۲۰ Cو زمان تثبیت۱۶۵ دقیقه تعیین گردید .فعالیت لیپاز و راندمان تثبیت تحت شرایط بهینه به ترتیب۱۵۰۰۰ U/g protein و۷۰ پروتئین اولیه به دست آمد .در بستر نانوسیلیس، متغیرها شامل مقادیر نانوذرات سیلیس ( ۱۹ ،۸و۳۰ میلی گرم(، غلظت لیپاز ۹۰ ، g/ml۳۰و ،)۱۵۰دمای تثبیت ( ۲۰ ، C۵و)۳۵ و زمان تثبیت ( ۱۲/۵ ،۱و۲۴ ساعت (بود .مقدار بهینه نانوذرات سیلیس۸/۵ تا۱۴ میلی گرم، غلظت لیپاز۱۰۶ تا۱۱۶ میکروگرم بر میلی لیتر، دمای تثبیت۲۰ درجه سانتیگراد و زمان تثبیت۱۲.۵ ساعت ین گردیده و فعالیت لیپاز و راندمان تثبیت تحت شرایط بهینه به ترتیب۲۰۰۰۰ U/g protein و۶۰ پروتئین اولیه به دست آمد مرحله بعدی آنزیم تثبیت شده روی نانوبسترها تحت شرایط بهینه درون هیدروژل و کرایوژل پلی وینیل الکل /آلژینات به نسبت۱:۱ به دام اندازی شد .نتایچFESEM وFTIR تثبیت آنزیم لیپاز و به دام اندازی آن را تأیید نمودند .نتایج بررسیهای ویژگیهای یگوشیمیایی لیپاز تثبیت شده و لیپاز تثبیت شده محصور در ماتریکسها در مقایسه با آنزیم آزاد نشان داد که لیپاز تثبیت شده و به‌دام اندازی شده پایداری بالاتری نسبت به لیپاز تثبیت شده و آزاد پس از۳۰ روز نگهداری در۴ درجه سانتیگراد دارد .همچنین لیپاز تثبیت شده و به دام افتاده در مقایسه با لیپاز تثبیت شده قابلیت استفاده مجدد بالاتری از خود نشان داد .نتایج تعیین پارامترهای سینتیکی نشان داد که تثبیت و به دام اندازی باعث بهبود این پارامترها در مقایسه با لیپاز آزاد گردید .همچنین نتایج نشان داد که به دام اندازی لیپاز تثبیت شده در ماتریکس باعث بهبود پایداری لیپاز در طول نگهداری و تحت شرایط محیطی مختلف و بهبود استفاده مجدد از آن شد .علاوه بر این، لیپازتثبیت شده محصور در کرایوژل در مقایسه با هیدروژل پایداری عملیاتی بالاتری را نشان داد .به طور کلی به دام اندازی آنزیم تثبیت شده، درون یک ماتریکس پلیمری) پلی وینیل الکل/آلژینات (راهی برای تولید محیطی مناسب پیرامون مولکول- های آنزیم تثبیت شده است که باعث بهبود ویژگیهای فیزیکوشیمیایی آنزیم میگردد
Nowadays, the use of enzymes in industrial processes is often limited due to the high cost, low stability and difficulties in recycling and reusing. To overcome these limitations, enzymes can be immobilized in appropriate substrates. Enzyme immobilization and entrapment are powerful tools to improve the properties of enzyme which can prevent chemical and biological degradation of enzyme and enhance its stability. In addition, enzyme recovery and reuse are the benefits of enzyme immobilization. In recent years, a great deal of research has been done on the use of nanosupports, hydrogels and cryogels for enzyme immobilization and entrapment. Therefore, the aim of this study was to increase the stability and reusability of entrapped immobilized microbial lipase enzyme on silica nanoparticles and nanohalloysite in polyvinyl alcohol/sodium alginate matrix. For this purpose, firstly, in this study, the factors affecting the lipase immobilization efficiency and activity on nanosilica and nanohalloysite particles were investigated and optimized using a central composite design (4 factors at 3 levels). In the nanohalloysite support, nanohalloysite values (5, 42.5 and 80 mg), lipase concentration (30, 90 and 150 g/ml), immobilization temperature (5, 20 and 35 C) and immobilization time (30, 165 and 300 min), were optimized. The optimal conditions were determined as 50 to 80 mg nanohalloysite, lipase concentration of 30 to 57 g/ml, immobilization temperature of 20 C and immobilization time of 165 min. Lipase activity and immobilization efficiency under optimum conditions were 15,000 U/g protein and 70 of initial protein, respectively. In the nanosilica support, factors were amounts of silica nanoparticles (8, 19 and 30 mg), lipase concentration (30, 90 and 150 g/ml), immobilization temperature (5, 20 and 35C) and immobilization time (1, 12.5 and 24 hours). Optimal conditions were determined as the amount of silica nanoparticles from 8.5 to 14 mg, lipase concentration of 106 to 116 g/ml, immobilization temperature of 20 C and immobilization time of 12.5 h. Lipase activity and immobilization efficiency under optimal conditions were 20,000 U/g protein and 60 of initial protein, respectively. In the next step, the immobilized enzyme on the nanosupports was entrapped within the polyvinyl alcohol/alginate hydrogel and cryogel at a ratio of 1: 1. The results of FESEM and FTIR confirmed the immobilization and entrapment of lipase. The results of physicochemical properties investigation of the immobilized and entrapped lipase in the matrices, showed that the immobilized lipase entrapped in bead had a higher stability than the immobilized and free lipase after 30 days of storage at 4C. Also, the immobilized lipase entrapment showed higher reusability than immobilized lipase. The results of kinetic parameters showed that immobilization and entrapment improved theseparameters in comparison to the free lipase. Also, results showed that entrapment of immobilized lipase in a matrix improved the enzyme reusability and stability during storage and under different environmental conditions. In addition, the immobilized lipase entrapped in cryogel showed higher operational stability in comparison with hydrogel. Generally, the entrapment of the immobilized enzyme within a polymeric matrix (polyvinyl alcohol/alginate) is a way to produce a suitable environment around the immobilized enzyme which improves enzyme physico-chemical properties
Increasing the stability and reusability of immobilized microbial lipase enzyme on silicone oxide and halloysite nano particles entrapped in a poly vinyl alcohol cryogel matrix
صباحی محمدی، نجمه
Sabahi Mohammadi, Najmeh
صوتی خیابانی، محمود، استاد راهنما
قنبرزاده، بابک، استاد راهنما
رضائی مکرم، رضا، استاد مشاور
نمایه‌سازی قبلی
