۲۳۴۸۹پ
per
تثبیت آنزیم بتا گالاکتوزیداز روی نانو ذرات سیلیس و هالوسایت محصور در ماتریکس سلولز باکتریایی
Immobilization of -galactosidase enzyme on silicone oxide and halloysite nano particles entrapped in bacterial cellulose matrix
/سمیرا تیزچنگ
: کشاورزی
، ۱۳۹۸
، میرزائی
۱۰۵ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
علوم وصنایع غذایی
۱۳۹۸/۱۱/۲۰
تبریز
بتاگالاکتوزیداز از معروفترین آنزیم هیدرولیز کننده در صنایع غذایی و بیوتکنولوژی است که لاکتوز را به گلوکز و گالاکتوز هیدرولیز می‌صکند که این امر مصرف محصولات لبنی را در افراد مبتلا به عدم تحمل لاکتوز، ممکن می‌صسازد .امروزه قیمت بالای آنزیم و عدم استفاده مجدد از آنزیم و عدم پایداری از محدودیت‌صهای اصلی کاربرد آنزیم آزاد است .تثبیت آنزیم بهترین روش‌ص جهت بهبود پایداری گرمایی و پایداری طی زمان آنزیم است و فرآیندهای پایین دستی جهت جداسازی آنزیم از محصول و متعاقبا قیمت فرآیند را کاهش می‌صدهد .از میان نانو ذرات مختلف که جهت تثبیت آنزیم استفاده می‌صشوند، نانو ذرات سیلیس و هالوسایت 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 کرده‌ص است .در این تحقیق، آنزیم بتا گالاکتوزیداز در سطح نانو ذرات سیلیس و هالوسایت تثبیت شد و سپس این نانو ذرات در نانو کریستال سلولز باکتریایی جهت بهبود ویژگی‌صهای پایداری و استفاده مکرر از آنزیم، محصور شد .فاکتورهای موثر در تثبیت آنزیم شامل :میزان بستر۱۰-۲۰- (۳۰میلی گرم(، غلظت آنزیم۱۰ -۲۰- (۳۰میلی گرم (و زمان فرآیند۷- (۱۲- ۲ساعت (برای رسیدن به بیشینه مقدار آنزیم تثبیت شده ( ) و میزان فعالیت (U) بهینه شد .تأثیر پارامترهای مختلف مانند غلظت سوبسترا،pH ، دما و پایداری طی زمان مورد ارزیابی قرار گرفت .تثبیت و به دام اندازی ذرات توسط آزمون‌صهای طیف سنجی فرو سرخ، پراش پرتوی ایکس، میکروسکوپی الکترونی روبشی عبوری، میکروسکوپی الکترونی روبشی و میکروسکوپی نیروی اتمی تعیین مشخصات گردید .تحت شرایط بهینه در مورد نانو ذرات سیلیس، مقدار آنزیم تثبیت شده ۸۷ و میزان فعالیت آنزیم (U) ۴/۳ بدست آمد که این مقادیر در مورد نانو ذارت هالوسایت به ترتیب ۵۰/۸۹ و ۸۴/۳ بود .نتایج حاصل از به دام اندازی آنزیم نشان داد، بیشترین میزان فعالیت آنزیم باقی مانده در نسبت ۱ به ۲ نانو کریستال سلولز به آنزیم تثبیت شده در هر دو بستر) سیلیس و هالوسایت (می‌صباشد .به دام اندازی آنزیم مقاومت به تغییرات pH و دما را افزایش داد به طوریکه میزان pH بهینه در نمونه‌صهای محصور شده حاوی نانو ذرات سیلیس و هالوسایت به ترتیب ۵/۶ و ۵/۷ بود .دمای بهینه فعالیت آنزیم در نمونه‌صهای محصور شده حاوی نانو ذرات سیلیس و هالوسایت به ترتیب ۵۰ و ۵۵ درجه سانتی‌صگراد به دست آمد .نتایج ارزیابی پارامترهای سنتیکی نشان داد با تثبیت و محصور نمودن نانو ذرات در مقایسه با فرم آزاد، مقادیر Km و Vmax به ترتیب افزایش و کاهش یافت .به دام اندازی آنزیم در نمونه‌صهای حاوی سیلیس و هالوسایت به عنوان بستر، به ترتیب میزان فعالیت آنزیم باقی مانده در ۱۲ سیکل را به ۵۸/۸۸ و ۷۶ درصد رساند .نتایج حاصل از طیف سنجی فرو سرخ، پراش پرتوی ایکس، میکروسکوپی الکترونی روبشی عبوری، میکروسکوپی الکترونی روبشی و میکروسکوپی نیروی اتمی، فرآیند تثبیت و به دام اندازی نانو ذرات سیلیس و هالوسایت را در ماتریکس نانو کریستال سلولز تائید می‌صکند .نتایج این مطالعه نشان داد استفاده از نانو کریستال سلولز به عنوان ماتریکس به دلیل خصوصیات پایداری حرارتی و زیست تخریب پذیری موجب کاهش هزینه‌صهای فرآیند و آلودگی محیط زیست می‌صشود
galactosidase is well-known hydrolyzing enzymes that has been considered in biotechnology and food industry to hydrolyze lactose and liberate D- glucose and D -galactose that makes possible the consumption of milk and other dairy products by lactose-intolerant people. To date, the high cost of enzyme production, lack of enzyme reusability and operational stability are the main limitations of the enzymes application in industry. Immobilization of enzyme is one of the best methods for improving the thermal operational and storage stability of the enzyme and reduces the downstream requirements and cost of the process. There is a great interest in the use of nanoparticles like silicon dioxide nanoparticles and halloysite nanotubes as supports for enzyme immobilization. The advantage of these supports is nontoxicity, biocompatibility and large specific area. In the present work, -galactosidase was immobilized on the surface of silicon dioxide nanoparticles and halloysite nanotubes as support and entrapped on bacterial cellulose nanocrystals (BCNC) as a matrix to modify enzyme stability and reusability. Then, the optimization of main factors in immobilization of enzyme like support amount (10, 20, and 30 mg/ml), enzyme concentration (10, 20, and 30 mg/ml) and coupling time (2, 7, and 12 h) to maximize the immobilization efficiency and enzyme activity was done. The effects of different restriction factors such as substrate concentration, temperature, pH on the performance and stability of enzyme, thermal stability and reusability were examined. The immobilization and entrapment were characterized through FTIR, XRD, SEM, TEM and AFM were tested. The result of optimization showed that under optimized conditions, -galactosidase immobilization on SiO2 exhibited efficiency 87 and enzyme activity 3.4 (U). While, these amounts for halloysite nanotubes were 89.5 and 3.84 (U), respectively. Results of entrapment showed that maximum activity was obtained in ratio: bacterial cellulose nanocrystal to immobilized enzyme in SiO2 and halloysite nanotubes (1:2). Entrapment increased pH and temperature resistance. Optimum pHs of entrapment in samples contains SiO2 and halloysite nanotubes shifted to 6.5 and 7.5, respectively. Also, Optimum temperature of entrapment in samples contains SiO2 and halloysite nanotubes shifted to 50 and 55, respectively. Entrapment and immobilization increased Km and decreased Vmax in comparison with free enzyme. Entrapped enzymes in samples contain SiO2 and halloysite nanotubes retained about 88.58 and 76 of its initial activity after 12 cycles of use. Also, the results of FTIR, XRD, SEM, TEM and AFM confirmed the immobilization and entrapment.The result of this study showed that the use of nano ctystal cellulose as a matrix due to its thermal stability properties and biodegradability may be reduce process cost and environmental pollution-
Immobilization of -galactosidase enzyme on silicone oxide and halloysite nano particles entrapped in bacterial cellulose matrix
تیزچنگ، سمیرا
Tizchang, Samira
صوتی خیابانی، محمود، استاد راهنما
رضایی مکرم، رضا، استاد راهنما
همیشه کار، حامد، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
