Katalazın eupergit, florisil ve cam desteklere kovalent olarak immobilizasyonu ve karakterizasyonu
Covalent immobilization of catalase onto eupergit, florisil and glass carriers and characterization of immobilized catalases
Yazar: ÖZLEM ALPTEKİN
Danışman: PROF. DR. S. SEYHAN TÜKEL
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Katalaz = Catalase

Özet:
Sığır karaciğer katalazının aktifleştirilmiş florisil, gözeneksiz cam boncuklar (NPG), gözenekleri kontrollü cam boncuklar (CPG) ve Eupergit C ve Eupergit C 250L'ye kovalent olarak immobilizasyonu araştırılmıştır. Ayrıca katalazın florisile ve CPG'ye immobilizasyonunda 1,4 bütandiol diglisidil eter (1,4 BDDGE), polietilen glikoldiglisidil eter (PEGDGE), 5-aminopentanoik asit (5-APA) ve 6-amino hekzanoik asit (6-AHA) ara kollarının kullanımlarının immobilize katalazın aktivitesi üzerine etkileri incelenmiştir. Katalazın tüm desteklere immobilizasyonunda en uygun immobilizasyon koşulları (pH, tampon derişimi, başlangıç katalaz derişimi, sıcaklık ve immobilizasyon süresi) ve immobilize katalaz örneklerinin en yüksek aktivite gösterdikleri koşullar (pH, tampon derişimi ve sıcaklık) belirlenerek kinetik parametreleri (Km, Vmax, kcat/Km, Ea) bulunmuştur. Ayrıca immobilize katalaz örneklerinin taramalı elektron mikroskobunda görüntüleri incelenmiştir. İmmobilize katalaz örneklerinin termal kararlılıkları, depolama kararlılıkları, kesikli ve sürekli reaktörlerde kullanımları araştırılmıştır.Tüm immobilize katalaz örnekleri arasında en yüksek katalitik etkinlik (kcat/Km) 1,7x106 s-1M-1 olarak gözenek büyüklüğü 70 nm olan CPG'ye doğrudan immobilize edilen katalaz örnekleri için bulunmuştur. 50ºC'de yarı ömrü (t1/2) uzun ilk üç immobilize katalaz sırasıyla florisile doğrudan (6,2 sa.), CPG'ye doğrudan (5,2 sa.) ve Eupergit C'ye (4,8 sa.) immobilize edilen katalaz örnekleridir. CPG'ye ve Eupergit C'ye immobilize edilen katalaz örneklerinin 5ºC'deki depolama kararlılıklarının diğerlerinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. CPG'ye doğrudan immobilize edilen katalaz örneklerinin başlangıç aktivitelerinin % 50'si kalıncaya kadarki koşullar için sürekli reaktördeki en yüksek aktivite toplamının (69,7x105 U/g immobilize katalaz) kesikli reaktördeki en yüksek aktivite toplamından (6,2x105 U/g immobilize katalaz) 11 kat daha fazla olduğu saptanmıştır.Katalazın immobilizasyonu için kullanılan destekler arasından en uygun desteğin CPG, en uygun immobilizasyon yönteminin CPG'ye doğrudan immobilizasyon olduğu ve CPG'ye doğrudan immobilize edilen katalaz örneklerinin özellikle sürekli reaktörde kullanılmalarının daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Covalent immobilizations of bovine liver catalase onto activated florisil, nonporous glass beads (NPG), controlled pore glass beads (CPG) and Eupergit C and Eupergit C 250L were investigated. The immobilization of catalase onto florisil and CPG via spacer arms, 1,4 buthanediol diglycidyl ether (1,4 BDDGE), polyethylene glycol diglycidyl ether (PEGDGE), 5-aminopentanoic acid (5-APA) and 6-amino hexanoic acid (6-AHA), were also investigated. The optimum immobilization conditions (pH, buffer concentration, initial catalase concentration, temperature and immobilization time) and the conditions in which immobilized catalases showed their maximum activities (pH, buffer concentration, temperature) and the kinetic parameters (Km, Vmax, kcat/Km, Ea) were determined for all immobilized catalase preparations. The images of all immobilized catalase preparations were investigated at scanning electron microscope. The thermal stabilities, storage stabilities and usages in plug flow type and batch type reactors of all immobilized catalase preparations were determined.Catalase directly immobilized onto CPG with pore diameter of 70 nm showed the highest catalytic efficiency (kcat/Km) as 1.7x106 s-1M-1 among the others. Among all immobilized catalase preparations, the best three preparations which have the longer half lives (t1/2) than the others were catalase directly immobilized onto florisil (6.2 h), onto CPG (5.2 h) and immobilized catalase onto Eupergit C (4.8 h) at 50ºC, respectively. Immobilized catalase onto CPG and onto Eupergit C showed higher storage stabilities than the other catalase preparations at 5ºC. The highest total productivity (69.7×105 U g immobilized catalase-1) obtained in plug flow reactor was about 11 fold higher than the highest productivity (6.2×105 U g immobilized catalase-1) obtained in batch type reactor when the remaining activity of catalase directly immobilized onto CPG was about 50 % of its original activity.As a result of this study, the most suitable carrier for the catalase immobilization is CPG among all tested carriers; the best preparation is the catalase directly immobilized onto CPG and also the usage of the plug flow type reactor seems to be more suitable for the catalase directly immobilized onto CPG.