Katalaz enziminin silika partiküller üzerine basit ve etkili yeni bir yöntemle immobilizasyonu
Immobilization of catalase enzyme on the silica particles by a new facile and effective method
Yazar: AYŞENUR GENÇ
Danışman: PROF. DR. GÜLAY BAYRAMOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
İmmobilize enzim sisteminin başarılı bir şekilde uygulanabilmesi ve geliştirilebilmesi için, enzim taşıyıcısı olarak kullanılan destek materyal türünün seçimi önemli bir faktördür. Bu çalışmada geniş yüzey alanı, eşsiz gözenek yapısı , mikrobiyal saldırılara karşı yüksek direnci, üstün ısısal, kimyasal ve mekanik kararlılığından dolayı silika parçacıkları destek materyali olarak seçilmiştir. Silika yüzeyine enzimin kolay bir şekilde immobilizasyonunu sağlamak için yeni bir yöntem geliştirildi. Bu yönteme göre silika partikül yüzeyinde  reaktif duyarlı çift bağların oluşturulması için  tek aşamalı bir metod olan Micheal katılma reaksiyonu temel alındı.  Bu yöntem temelde alfa morfolin aşılanmış poli(vinil metil keton) p(VMK)'nın  ısıtılarak kendini yenileyebilen aşılanmış polimer yüzeyinde reaktif ince film oluşturulmasına dayanır. Silika partikül yüzeyi alfa morfolin aşılanmış  p(VMK) ile kaplandı. Silika yüzeyinde oluşturulan çift bağlar Michael katılma yoluyla enzimin hızlı bir şekilde bağlanması için etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir. Micheal katılma reaksiyonu ile reaktif film yüzeyler üzerine immobilizasyon yönteminin verimini test etmek için referans olarak katalaz enzimi kullanıldı. İmmobilize enzim miktarı ve kinetik parametrelerin yanı sıra çeşitli koşullar altında hem serbest enzimin hemde immobilize enzimin aktiviteleri karşılaştırıldı. Son olarak düzensiz akış tipi immobilize enzim reaktörü hidrojen peroksitin ayrışma oranını hesaplamak için kullanıldı. Son derece kararlı olan enzim sistemi 120 saat boyunca 30⁰C' da sürekli çalıştığında başlangıç aktivitesinin yalnızca %36'sını kaybettiği gözlendi.

Abstract:
To apply and develop immobilized enzyme systems successfully, the choice of support material which is used as the enzyme carrier is an important factor. In this work the support material is selected as the silica particles, due to a large surface area, unique pore structure, high resistance against microbial attack, superior thermal, chemical and mechanical stability. A novel method was developed for facile immobilization of enzymes on silica surfaces. According to this method, single step Micheal addition reaction, which is used for making reactive sensitive double-bond on the surface of silika particles, was used. This method was based on reactive thin film generation on the surfaces by heating of impregnated self-curable polymer, alpha-morpholine substituted poly(vinyl methyl ketone) p (VMK). Silica particle surface were coated with Alpha morpholin grafted p (VMK). The generated double bonds was demonstrated to be an efficient way for rapid incorporation of enzymes via Michael addition. Catalase was used as reference enzyme in order to test the effect of immobilization methodology by the reactive film surface through Michael addition reaction. The amount of immobilized enzyme on the support, the activities of both the free and immobilized enzyme under various experimental conditions were compared as well as kinetic parameters. Finally, a plug flow type immobilized enzyme reactor was used to estimate decomposition rate of hydrogen peroxide. The enzyme system, which was very stable, could operate continuously for 120 h at 30 ⁰C with only a loss of about 36 % of its initial activity.