21366

21366

بررسي تجربي فرآيند آبكافت نشاسته با استفاده از آنزيم آميلاز تثبيت شده بر نانوذرات مغناطيسي

كارشناسي ارشد

بيوتكنولوژي

1394

1397/4/9

دكتر پريسا حجازي

مهندسي شيمي

امروزه آبكافت اسيدي نشاسته به دليل ايجاد واكنش¬هاي جانبي نامطلوب و عدم امكان كنترل شرايط واكنش كاربرد چنداني ندارد و آبكافت آنزيمي هم به دليل بالا بودن قيمت آنزيم بايد بهينه و اقتصادي گردد. تثبيت آنزيم روشي براي غليه بر چالش استفاده از آنزيم در صنعت است. لذا در اين پروژه تلاش شد تا آنزيم آلفا آميلاز كه هيدروليزكننده نشاسته است بر روي نانوذرات مغناطيسي به روش كوالانسي تثبيت شود. بعد از تثبيت آنزيم در دماي 30 درجه سانتي‌گراد، غلظت ppm1000 از آنزيم، 6 pH=و زمان 3 ساعت شرايط بهينه براي استفاده از آن در آبكافت نشاسته به كمك آناليزهاي مختلف بررسي شد و دما، pH، غلظت اوليه آنزيم و زمان مناسب براي آبكافت بدست آمد. در مرحله دوم اين تحقيق تلاش براي استفاده از اين آنزيم تثبيت¬شده بر نانوذرات مغناطيسي براي آبكافت نشاسته و امكان و توانايي استفاده مجدد از اين بيوكاتاليست صورت گرفت. در ابتدا بالاترين غلظت نشاسته محلول با توجه به حفظ خاصيت پايه¬هاي مورد استفاده در تثبيت، ميزان 5% وزني بدست آمد. سپس شرايط بهينه براي كاربرد آنزيم تثبيت¬شده در آبكافت نشاسته از منظر دما، pH، غلظت اوليه آنزيم، ميزان رهايش در حين هيدروليز و سينتيك جذب آنزيم بررسي شد. طبق اين تحقيقات دماي بهينه آبكافت نشاسته 5% درصد محلول، 40 درجه سانتي¬گراد در 6 pH= بدست آمد. ميزان رهايش آنزيم در حين آبكافت نشاسته بسيار ناچيز بود و سينتيك جذب هم گواه بر برتري آنزيم تثبيت¬شده در آبكافت نشاسته داشت. همچنين امكان استفاده مجدد آنزيم و ماندگاري آنزيم نيز بررسي شد كه 40 درصد فعاليت آنزيم تثبيت‌شده بعد از 6 سيكل حفظ شد و تنها 20 درصد رهايش بعد از گذشت 15 روز بدست آمد. واژه‌هاي كليدي: آنزيم آلفا-آميلاز، نانوذرات مغناطيسي، تثبيت كوالانسي، آبكافت نشاسته

1398/08/20

Empirical study on enzymatic hydrolysis of starch by immobilized alpha-amylase onto magnetic nanoparticles

11/11/2019 12:00:00 AM

Acidic Starch hydrolysis is not widely used today due to adverse side reactions and the impossibility of controlling reaction conditions, and enzymatic hydrolysis should be optimized due to the high price of the enzyme. Enzyme immobilization is a way to bump into the challenge of using the enzyme in the industry. Therefore, the project attempted to immobilize the alpha-amylase enzyme that is starch hydrolyzing on a covalent magnetic nanoparticle. After immobilization of this enzyme at 30 °C, 1000 ppm enzyme concentration, pH = 6 and 3 hours, optimum conditions for its use were investigated by various analyzes. Temperature, pH, initial enzyme concentration and appropriate time for hydrolysis were investigated. In the second phase of this study, attempts have been made to use this immobilized enzyme on magnetic nanoparticles for starch hydrolysis and the possibility and ability to reuse this biocatalyst. Initially, the highest concentration of starch was obtained, 5% by weight. The optimum conditions for the application of the immobilized enzyme in the starch hydrolysis were then evaluated in terms of temperature, pH, initial enzyme concentration, release rate during the hydrolysis, and the kinetics of enzyme adsorption. According to this study, the optimum temperature of 5% solution of starch hydrate was obtained at 40 °C and pH=6. The rate of enzyme release during starch hydrolysis was negligible and the absorption kinetics demonstrated the superiority of the immobilized enzyme in the starch hydrolysis. The possibility of enzyme reuse and enzyme stability was also investigated, with 40% of the immobilized enzyme activity retained after 6 cycles and only 20% of it released after 15 days. Keywords: Alpha-amylase enzyme, magnetic nanoparticles, covalent immobilization, starch hydrolysis