Aspergillus niger inülinazın karbon nano tüpler ile immobılızasyonu
Immobilization of aspergillus niger inulinase with carbon nano tubes
Yazar: İPEK ALPER
Danışman: DOÇ. DR. YAKUP ASLAN
Siirt Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tezin konusu, inülinden fruktooligosakkarit (FOS) üretiminde kullanmak için Aspergillus niger inülinaz (ANI) enzimini karboksillenmiş çok duvarlı karbon nano tüpler (c-MWCNT) üzerine kovalent bağlama yöntemi ile immobilize etmektir. ANI çapraz bağlayıcı reaktif glutaraldehit aracılığıyla c-MWCNT üzerine kovalent bağlama yöntemiyle % 100 bağlanma verimi ve % 82.6 aktvite verimi ile immobilize edildi. Serbest ve immobilize ANI karakterize edilerek optimum pH, optimum sıcaklık, pH kararlılığı, ısıl kararlılığı ve Michaelis-Menten Sabitleri (Km ve Vmax) tayin edildi. İmmobilizasyon enzimin optimum pH aralığını (5.5-6.5) ve optimum sıcaklık aralığını (55-65 oC) değiştirmezken, enzimin pH kararlılığı ve ısıl kararlılığını artırdı. İmmobilize enzimin düşük ve yüksek pH aralıklarında serbest enzime göre daha yüksek aktiviteye ve kararlılığa sahip olduğu saptandı. İmmobilizsyon enzimin maksimum hızını ve substrat olarak inüline ilgisini azaltmıştır. Serbest ve immobilize enzimler için elde edilen maksimum hız (Vmax) sırasıyla 671.1 μmol/mg.dk ve 568.2 μmol/mg.dk iken ve Km sabiti sırasıyla 662.3 g/L ve 699.3 g/L olarak hesaplandı. Km arttıkça enzimin substrata olan ilgisi azalmaktadır. İmmobilize enzim optimum aktivite koşullarında başlangıçtaki aktivitesini peş peşe 30 kullanım boyunca korudu. İmmobilize enzim optimum depolama koşullarında (bir sonraki kullanıma kadar buzdolabında +4 oC'de 0.1 M'lık ve pH'sı 6.0 olan sodyum fosfat tampunu çözeltisinde depolandı) 20 gün boyunca başlangıçtaki aktivitesini korudu. İmmobilize enzim kullanılarak 600 g/L inülin çözeltisinden % 91.15 dönüşüm oranıyla 546.9 g/L derişiminde FOS şurubu elde edildi. Sonuç olarak, bu çalışmada elde edilen immobilize enzimin endüstriyel olarak inülinden FOS üretiminde kullanılabileceği söylenebilir.

Abstract:
The subject of this thesis is to immobilize Aspergillus (ANI) enzyme on carcilated multi-walled carbon nanotubes (c-MWCNT) by covalent bonding method for the application of fructooligosaccharide (FOS) from inulin. ANI was immobilized on c-MWCNT by crosslinker reagent glutaraldehyde by covalent bonding method with 100% binding efficiency and 82.6% activity efficiency. By characterizing free and immobilized ANI, optimum pH, optimum temperature, pH stability, thermal stability and Michaelis-Menten Constants (Km and Vmax) were determined. While immobilization did not change the optimum pH range (5.5-6.5) and optimum temperature range (55-65 oC) of the enzyme, it increased the pH stability and thermal stability of the enzyme. It was observed that the immobilized enzyme had higher activity and stability than the free enzyme at low and high pH ranges. Immobilization reduced the enzyme's maximum rate and affinity for inulin as a substrate. The maximum velocity (Vmax) obtained for free and immobilized enzymes was 671.1 μmol/mg.min and 568.2 μmol/mg.min, respectively, and the Km constant was determined as 662.3 g/L and 699.3 g/L, respectively. As the Km increases, the affinity of the enzyme for the substrate decreases. The immobilized enzyme maintained its initial activity under optimum activity conditions for 30 consecutive uses. The immobilized enzyme retained its initial activity for 20 days under optimum storage conditions (stored in a 0.1 M sodium phosphate buffer solution with pH 6.0 at +4 °C in the refrigerator) until next use. Using immobilized enzyme, FOS syrup was obtained at 546.9 g/L concentration from 600 g/L of inulin solution with 91.15% conversion rate. As a result, it can be said that the immobilized enzyme obtained in this study can be used industrially in the production of FOS from inulin.