Ksilanaz enzimi XynA-7'nin enzimatik özelliklerinin belirlenmesi ve kağıt hamuru ağartma endüstrisinde kullanımı
Determination of enzymatic properties of Xylanase enzyme XynA-7 and it?s use in paper pulp bleaching industry
Yazar: HANİFİ ALTUN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. UĞUR ÇÖMLEKÇİOĞLU
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Ksilanaz enzimlerinin hemiselülozik atıkların muamelesi ve kağıt hamurunun ağartılması gibi işlemlerde endüstriyel alanlarda kullanımı bilinmektedir. Bu kapsamda anaerobik bir fungus olan Neocallimastix sp.'ye ait bir ksilanaz olan XynA-7 enziminin çeşitli özellikleri ile kağıt hamuru ağartma endüstrisinde kullanımı araştırılmıştır. Bu amaçla KSÜ, Biyoloji Bölümü, Biyoteknoloji Laboratuarı, Rekombinant Bakteri Kültür Koleksiyonu'ndan temin edilen ve xynA-7 genini taşıyan rekombinant E. coli X7 suşu kullanılmıştır. XynA-7 enzimi rekombinant E. coli X7 hücrelerinden elde edilmiştir. XynA-7 enziminin çalıştığı optimum pH 6.0-6.5 ve optimum sıcaklığın 50 oC de olduğu tespit edilmiş, XynA-7'nin termal stabilitesinin 50 oC' olduğu ve pH stabilitesinin 6.0'dan sonra arttığı ve pH 6.5'da maksimuma ulaştığı görülmüştür. XynA-7 enziminin metal iyonlarına ve çeşitli kimyasallara karşı tepkisi belirlenmiştir. Hg+2 ve Merkaptoetanol'ün XynA-7 aktivitesini düşürürken, Mn+2, Co+2, Ba+2 enzim aktivitesini artırmıştır. Mg+2 ve EDTA'nın aktiviteyi olumlu veya olumsuz etkilemediği görülmüştür. EDTA'nın aktiviteyi olumsuz yönde etkilememesi XynA-7'nin bir metalloenzim olmadığını göstermektedir. XynA-7'nin hidroliz ürünleri ince tabaka kromotografisi ile tespit edilmiş, enzim reaksiyonu sonucunda ağırlıklı olarak ksilotrioz ve ksilotetraoz, az miktarda da ksilobioz meydana geldiği görülmüştür. Zimogram sonuçları ksilanaz aktivitesi gösteren 45 kDa'dan küçük tek bir enzimin olduğu göstermiştir.XynA-7 ile muamele edilen okaliptus ve buğday sapı kağıt hamurlarından salınan 237 nm absorblayıcı kromofor miktarı enzim dozunun arttırılması ile yükselmiştir. Kızılçam kağıt hamurunda ise 237 nm absorblayıcı kromofor salınımı 3 U/ g kağıt hamuru dozunda en yüksek düzeye ulaşırken bu dozun üzerinde kromofor salınımında bir düşüş görülmüştür. Buğday sapı kağıt hamurundan en düşük XynA-7 dozunda bile yüksek düzeyde 465 nm absorblayıcı kromofor salınırken, diğer kağıt hamurlarında daha yüksek XynA-7 dozları gerekmiştir. XynA-7 ile muamele edilmiş her üç kağıt hamurunda da ISO parlaklık, opaklık ve beyazlık değerlerinin arttığı belirlenmiştir. Sonuç olarak ağartılması zor sınıfa giren her üç kağıt hamurunun XynA-7 ile muamelesi sonrasında ağartılabilirliliğinde artış olduğu görülmüştür.

Abstract:
The usage of xylanase enzymes in procedures like treating hemicellulosic waste and bleaching pulp in industrial areas is known. In this context various properties and usage in pulp bleaching industry of XynA-7 enzyme which is a xylanase of an anaerobic fungus Neocallimastix sp. is investigated. For this reason, a recombinant E. coli X7 strain, which contains xynA-7 gene, was provided from Kahramanmaras Sutcu Imam University, Department of Biology, Biotechnology Laboratory, Recombinant Bacteria Culture Collection. XynA-7 enzyme was obtained from recombinant E. coli X7 cells. The optimum pH was 6.0-6.5 and the optimum temperature was 50 oC for XynA-7 enzyme, the thermal stability of XynA-7 was 50 oC and the pH stability started rising after pH 6.0 and reached maximum at pH 6.5. The effects of metal ions and various chemicals on XynA-7 were determined. Enzyme activity was decreased by Hg+2 and Mercaptoethanol, however enzyme activity was increased by Mn+2, Co+2, Ba+2. It was observed that Mg+2 and EDTA didn?t affect the enzyme activity, therefore XynA-7 is not a metalloenzyme. XynA-7?s hydrolysis products were determined by thin layer chromotography, as a result of enzyme reaction mainly xylotriose, xylotetraose, and a small quantity of xylobiose was observed. The results of zymogram showed that there is only one enzyme smaller than 45 kDa that shows xylanase activity.237 nm absorbing chromophore quantities released from XynA-7 treated eucalyptus and wheat straw pulp was increased by the increase of enzyme dose. In red pine pulp 237 nm absorbing chromophore release reached maximum at 3 U/g pulp dose, chromophore release was decreased over this dose. While lowest dose XynA-7 released high level 465 nm absorbing chromophore from wheat straw pulp, for other pulps higher XynA-7 doses were needed. The ISO brightness, opacity and whiteness rates were increased for all three pulps treated by XynA-7. As a result after treating all three pulps, which are hard to bleach, with XynA-7 an increse in bleachability was observed.