Selülaz enziminin kovalent bağlanma yöntemi ile epoksi metakrilat ve epoksi butil metakrilat ile immobilizasyonu ve karakterizasyonu
Immobilization and characterization of cellulase enzyme on epoxy metacrylate and epoxy butyl metacrylate by covalent binding method
Yazar: FATMA NÜKTE ÇÖLKESEN
Danışman: PROF. DR. GÜZİDE YÜCEBİLGİÇ
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Son yıllarda nanopolimerik malzemelerle yapılan immobilizasyon çalışmaları yaygınlaşmıştır. Bu nanopolimerik malzemelerin yüzey özellikleri, immobilizasyonun hangi yöntem ile gerçekleştirileceğinin de en önemli etkenidir.
Bu çalışmada, aspergillus suşundan elde edilen selülaz enziminin daha önce denenmemiş olan epoksi grubu ile zenginleştirilmiş, epoksi metakrilat ve epoksi butil metakrilat polimerleri ile kovalent immobilizasyonu araştırılmıştır. Ayrıca serbest ve immobilize selülazların termal ve depolama kararlılıkları ile immobilize selülazların tekrar kullanım kararlılıkları araştırılmıştır. Serbest ve immobilize enzimlerin aktivite ölçümleri yapılarak optimum sıcaklık, optimum pH, termal ve depolama kararlılıkları ile kinetik parametreleri belirlenmiş immobilize selülazların tekrar kullanılabilirlikleri ölçülmüştür. Serbest selülaz için optimum pH 5,5 , optimum sıcaklık 60⁰C, immobilize enzimler için optimum pH 6,5 , optimum sıcaklık 50⁰C olarak belirlendi. Serbest ve immobilize selülazların belli bir sıcaklıkta bir süre bekletilerek belirlenen termal kararlılıkları karşılaştırıldı ve immobilize enzimlerin serbest enzime göre daha dayanıklı olduğu gözlemlendi. Serbest ve immobilize enzimlerin 35 gün boyunca 5⁰C ve 25⁰C' lerdeki depolama kararlılıları gözlemlendi.
5⁰C' de bekletilen serbest selülazın 15. günde kalan aktivitesinin %4,07 olduğu, 25⁰C'de bekletilen serbest selülazın ise 3. günden sonra denatüre olup aktivite göstermediği gözlemlendi. Epoksi metakrilat ile immobilize edilmiş enzimin 5⁰C'de
30. günde aktivitesinin %37,5'ini, 25⁰C'de 25. günde %22,5'ini koruduğu, 30. günde aktivite göstermediğini gözlemledik. Epoksi butil metakrilat ile immobilize edilmiş enzimin ise 5⁰C' 30. günde aktivitesinin %44,7'sini, 25⁰C'lerde 25. günde %32'sini koruduğu, 30. günde ise yaklaşık %6'lık bir aktivite gösterdiğini gözlemledik. İmmobilize selülazların optimum koşullardaki tekrar kullanılabilirliği tayininde ise kalan aktiviteler EMA için 4. kullanımda %24,65 , EBMA için 6. kullanımda %8,58 olarak ölçülmüştür. Belirlenen optimum koşullarda Km ve Vmax değerleri ise serbest selülaz için Km 0,626 mg/mL, Vmax 0,964 U/g; immobilize selülazlar için ise sırasıyla Km 1,703 mg/mL (EMA) , 4,545 mg/mL(EBMA) , Vmax 4,019 U/g (EMA) , 0,507 U/g (EBMA) olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
In recent years, immobilization studies with nanopolymeric materials have become widespread. The surface properties of these nanopolymeric materials are the most important factors in which method of immobilization is performed.
In this study, the covalent immobilization of cellulase enzyme obtained from aspergillus strain with epoxy methacrylate and epoxy butyl methacrylate polymers was investigated. In addition, thermal and storage stability of free and immobilized cellulases and re-use stability of immobilized cellulases were investigated. The activity measurements of free and immobilized enzymes were measured and the reusability of immobilized cellulases with optimum temperature, optimum pH, thermal and storage stability and kinetic parameters were determined. The optimum pH for free cellulase was 5.5, the optimum temperature was 60⁰C, for the immobilized enzymes the optimum pH was 6.5 and the optimum temperature was 50⁰C. The thermal stability of the free and immobilized cellulases was determined by standing at a certain temperature for a period of time and it was observed that the immobilized enzymes were more resistant than the free enzyme. Storage stability of free and immobilized enzymes at 5⁰C and 25⁰C were observed for 35 days. It was observed that the activity of free cellulase which was kept at 5ºC on the 15th day was 4.07% and the free cellulase, which was kept at 25⁰C, was denatured after 3 days and did not show any activity. The enzyme immobilized with epoxy methacrylate is retained 37.5% of its activity at day 30 at 5⁰C, 22.5% at day 25 at 25⁰C and did not show activity at day 30. The enzyme immobilized with epoxy butyl methacrylate is maintained 44.7% of its activity at 5⁰C 30th day, 32% at 25⁰C at 25⁰C, and showed an activity of approximately 6% at 30th day. Km and Vmax values under the optimum conditions determined for free cellulase Km 0,626 mg/mL, Vmax 0,964 U/g ; for immobilized cellulases, Km 1,703 mg/mL (EMA), 4,454 mg/mL (EBMA), Vmax 4,019 U/g (EMA), 0,507 U/g (EBMA) respectively.