Laktaz enziminin immobilizasyonu
Immobilization of lactase enzyme
Yazar: ONUR SARSAR
Danışman: PROF. DR. AYŞE OGAN ; DOÇ. DR. SERAP DEMİR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Genel olarak laktaz olarak bilinen β-Galaktosidaz (EC 3.2.1.23) özellikle glukoz ve galaktozun aynı oranda karışımının üretilmesinde kullanılır. Laktaz besin endüstrisinde özellikle süt ürünlerinde tatlılık, çözünürlük, lezzet ve sindirilebilirliğin arttırılmasında yoğun olarak kullanılır. Laktaz ayrıca biyoteknoloj, tıbbi kimya ve analitik kimyada da kullanılmaktadır. Laktoz hidrolizinde immobilize laktazın kullanılması ekonomik olarak uygulanabilir olmasına rağmen enzim maliyeti ve immobilizasyon prosesi açısından düşündürücüdür. 
Bu çalışmada glisidil metakrilat içeren epoksi fonksiyonaliteli UV ile sertleşen polimer UV ışığı kullanılarak hazırlandı. Escherichia coli'den elde edilmiş laktaz enzimi bu hazırlanan polimere kovalent bağlanma ile immobilize edildi. Polimerik desteğin morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier Dönüşümlü Infrared (FT-IR) spektroskopisi yardımıyla karakterize edildi. İmmobilizasyon işlemi ile enzimin sıcaklık direnci artırıldı ve 60ºC'de maksimum aktivite gözlendi. Serbest ve immobilize enzimlerin pH'a bağlı aktiviteleri incelendi ve serbest enzim pH 7.0'de maksimum aktivite gösterirken immobilize enzim için bu değer 6.5 olarak bulundu. 12 deneme sonrasında immobilize enzim ilk aktivitesininin %51'ini korumuştur. Serbest enzim aktivitesini 5 haftada kaybederken immobilize enzim yalnızca %18.7'sini kaybetmiştir. Serbest enzim için Michaelis-Menten sabiti Km ve Vmaks değerleri sırasıyla 0,647 mM, 0.7263 mM/dakika bulunurken immobilize enzim için 1.109 mM, 0.08318 mM/dakika olarak bulunmuştur.
Enzim epoksi fonksiyonlu glisidil metakrilat polimerine immobilize edildiğinde serbest enzime göre uzun saklama kararlılığı, tekrar kullanım ve termal dirençlilik gibi üstünlükler kazanmıştır.

Abstract:
β-Galactosidase (EC 3.2.1.23), commonly known as lactase, can be used to produce equimolar of glucose and galactose mixture. Lactase is comprehensively used in food industry to promote solubility, sweetness, taste and digestibility of dairy products. Lactase is also being used in biotechnology, medicinal and analytical chemistry. Immobilized lactase is economically feasible for lactose hydrolysis but the cost of the enzyme and the immobilization process should also be considered.  
In this study, glycidyl methacrylate monomer containing epoxy functionality UV-curable polymer was prepared by using UV light. Lactase from Escherichia coli was immobilized onto this polymer by covalent binding. The morphology of the polymeric support was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spectroscopy.  By the immobilization process, the temperature resistance of the enzyme was improved and the enzyme displayed a maximum activity at 60ºC. pH dependent activities of the free and immobilized enzymes were also investigated, and it was found that the   pH for the maximum activity of the free enzyme  was 7.0 for the  immobilized enzyme, was 6.5. The immobilized enzyme retained 51% of its activity after 12 runs. The free enzyme lost its activity completely within five weeks, while the immobilized enzyme lost only 18.7% of its activity.  The Michaelis–Menten constants Km, and Vmax, for the free and immobilized enzyme were found as 0.647 mM, 1.109 mM/min and 0.7263 mM, 0.08318 mM/min respectively. 
When the enzyme was immobolized onto glycidil methacyrlate having epoxy functionality gained advantages over the free enzyme through the reusability and longer storage stability and thermal resistance.