Taşıyıcı içermeyen immobilize çoklu-enzimsistemlerinin tasarımı
Design of immobilized multi-enzyme systems without carrier
Yazar: HASAN ZEYNEL ENDOĞAN
Danışman: PROF. DR. SEMA SALGIN
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Alfa amilaz = Alpha amylase

Özet:
Çeşitli biyodönüşüm tepkimelerinin katalizlenmesinde tutuklanmış enzimlerin kullanımı günümüzde yaygın olarak kullanılan bir yaklaşımdır. Son yıllarda, çapraz bağlı enzim agregat (CLEA)'ları, yeni ve çok yönlü biyokatalizör tasarımı olarak ortaya çıkmıştır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, ticari amilaz ve lipaz enzimlerinden çoklu CLEA'nın biyokatalizörleri sentezlenmiştir. Bu çoklu enzimatik sistem yaklaşımı, kısa döngü süresi, üretimi artırma ve ardışık enzimatik reaksiyonlarda substratın etkili transferi gibi bazı avantajlar sağlayabilir. Bu çalışmada, ticari amilaz ve lipaz enzimlerini içeren çoklu-CLEA biyokatalizörlerinin hazırlanması için toplam enzim derişimi, çapraz bağlanma süresi, çapraz bağlayıcı gluteraldehit derişimi, presipitasyon ajanı türü ve derişimi, katkı maddelerinin derişimi parametreleri incelenmiştir. Çoklu-CLEA biyokatalizörü kinetik parametreler, ısıl kararlılık, pH kararlılığı ve tekrar kullanılabilirlik açısından karakterize edilmiştir. Sentezlenen biyokatalizörlerin morfolojisi ve kimyasal yapısı sırasıyla SEM ve FTIR analizi ile belirlenmiştir.
CLEA sentezi için optimum koşullar 150 mg/mL'lik toplam enzim konsantrasyonu, 30 dakikalık çapraz bağlama süresi, 32.6 mM GA konsantrasyonu, 0.60 g çökeltici PEG-6000 ve 6.66 mg/mL lizin katkı maddesidir. Ayrıca çoklu CLEA'nın kullanımı için en uygun pH ve sıcaklık değerleri sırası ile 7.5 and 35oC olarak belirlenmiştir.

Abstract:
The use of immobilized enzymes for catalyzing various biotransformations is now a widely used approach. In recent years, cross-linked enzyme aggregates (CLEAs) have emerged as a novel and versatile biocatalyst design. In this master's thesis study, the biocatalysts of multi-CLEA from commercial amylase and lipase enzymes were synthesized. This approach of multi-enzymatic systems can significantly offer some advantages such as short cycle time, production enhancement and efficient transfer of substrate in sequential enzymatic reactions etc. In this study, for the preparation of multi-CLEA containing amylase and lipase enzymes, the parameters of total enzyme concentration, cross-linking time, glutaraldehyde (GA) cross-linker concentration, the type of precipitant and concentration, the additive concentration have been examined. The multi-CLEA biocatalyst were characterized in terms of kinetic parameters, thermal and pH stability and reusability. The morphology and the chemical structure of the synthesized biocatalysts were determined by SEM and FTIR analysis, respectively.
The optimum conditions for CLEA synthesis are the total enzyme concentration of 150 mg/mL, the cross-linking time of 30 min, the GA concentration of 32.6 mM, the precipitant PEG-6000 of 0.60 g and the lysine additive of 6.66 mg/mL. In addition, the optimum pH and temperature values for the use of multi-CLEA were determined as 7.5 and 35oC, respectively.