21281

21281

بررسي عوامل موثر بر پيش تيمار نشاسته براي افزايش راندمان هيدروليز آنزيمي با آميلاز تثبيت‌شده بر نانوذرات مغناطيسي

كارشناسي ارشد

بيوتكنولوژي

1398-1396

1398/6/31

دكتر پريسا حجازي

مهندسي شيمي

نشاسته فراوان¬ترين پلي¬ساكاريد موجود در طبيعت بعد از سلولز است. اين ماده به دليل تمايل بالا به تشكيل كلوئيد و عدم انحلال در آب محدوديت¬هايي را جهت استفاده در صنايع مختلف ايجاد مي¬كند. چنانچه بتوان با استفاده از روش¬هاي فيزيكي، شيميايي و آنزيمي به اصلاح نشاسته پرداخت مي¬توان از آن به‌صورت گسترده در صنايع مختلف غذايي، دارويي، آرايشي، بهداشتي استفاده نمود. در اين تحقيق به بررسي روش¬ فيزيكي استفاده از امواج فراصوت، روش شيميايي هيدروليز اسيدي-حرارتي و روش آنزيمي با استفاده از آلفاآميلاز تثبيت¬شده بر نانوذرات مغناطيسي (به دليل سهولت در جداسازي و استفاده مجدد) پرداخته شد تا بتوان با استفاده از اين نوع نشاسته و محصولات آن محدوديت¬هاي موجود در صنايع دارويي و بسته¬بندي را رفع نموده و به بازدهي بالاتري دست يافت. در اين پژوهش ابتدا به هيدروليز اسيدي- حرارتي نشاسته در pHهاي مختلف (5/5 ،5/4 ،5/3) در دماي پايين (C˚70 ،65 ،60) و بالاي ژلاتينه شدن (C˚90) با استفاده از امواج فراصوت پرداخته شد و خاصيت مغناطيسي نانوذرات در حضور نشاسته¬هاي هيدروليز اسيدي شده بررسي شد. شرايط بهينه پيش¬تيمار نشاسته از لحاظ بيش¬ترين ميزان توليد قند احيا، بيش¬ترين ميزان رها¬سازي آميلوز و حفظ خاصيت مغناطيسي نانوذرات در هيدروليز اسيدي-حرارتي 5/0% نشاسته با 5/4=pH با دماي بالاي ژلاتينه¬شدن و 30 دقيقه تحت تاثير امواج فراصوت مشخص گرديد. سپس متغيرهاي غلظت (1 و 5/0%) و pH اوليه نشاسته (5/5 و 5/4 ،5/3)، دما (40 و C˚ 50)، زمان (10، 15 و min 20) و حجم آنزيم تثبيت‌شده (ml 1 - 1/0) در هيدروليز آنزيمي با استفاده از طرح يك فاكتور در يك ‌زمان بررسي شد. درنهايت با استفاده از طرح فاكتوريل 23 تاثير هم‌زمان پيش¬تيمار و هيدروليز آنزيمي نشاسته در مدت 15 دقيقه بررسي شد و غلظت 5/0 % و pH اوليه برابر با 5/4 نشاسته و دماي C˚50 به ‌عنوان شرايط بهينه مشخص گرديدند كه در اين شرايط به بازدهي برابر با 39/53 % در هيدروليز ذرات نشاسته دست¬يافته شد. هم¬¬¬چنين در آزمايش امكان استفاده چندين¬باره از آنزيم تثبيت¬شده مشخص گرديد كه اين آنزيم تثبيت¬شده مي¬تواند 40 درصد توانايي خود را در توليد قند احيا و خاصيت مغناطيسي را بعد از 6 سيكل حفظ نمايد.

1398/08/19

An investigation into the factors affecting the starch pretreatment in order to enhance the enzymatic hydrolysis efficiency of the immobilized amylase onto magnetic nanoparticles

9/21/2020 12:00:00 AM

Starch after cellulose is the most abundant polysaccharide in the world. However, due to the high tendency of colloid formation and insolubility in water there are many limitations for using in industry. If starch can be modified by using physical, chemical and enzymatic method, it can be used extensively in various industries such as food, pharmaceuticals and and health. In this experiment we study use of ultrasonic waves, thermal-acidic hydrolysis and enzymatic hydrolysis by immobilization of alpha-amylase on magnetic nanoparticle as physical, chemical and enzymatic methods, respectively. First, the thermal-acidic hydrolysis of starch at different pHs (3.5, 4.5, 5.5) at low (60, 65, 70 ˚C) and high (90 °C) gelatinization temperature by using ultrasonic waves was investigated. The magnetic features of the nanoparticles were investigated in the presence of acidic hydrolysis starches. Optimal conditions of starch modification in terms of redusing sugar production, maximum release of amylose and preservation of magnetic properties of nanoparticles in thermal-acidic hydrolysis of starch 0.5% with pH=4.5 at high gelatinization temperature and affected by ultrasonic waves for 30 minutes were determined. Then the parameters of concentration (0.5 and 1%) and initial starch pH (3.5, 4.5, 5.5), temperatures (40 and 50 ˚C), time (10, 15, 20 minute) and immobilized enzyme volume (0.1-1 ml) in enzymatic hydrolysis was investigated using one factor at a time design. Finally, modification and enzymatic hydrolysis of starch were investigated simultaneously for 15 minutes using factorial design 23. Concentration of starch 0.5% and starch initial pH=4.5 and temperature=50 ˚C were determined as optimum conditions. The experiment also showed the possibility of immobilized enzyme reusing, which can retain 40% of its ability to produce redusing sugar and retain magnetic features of nanoparticles after 6 cycles.