18366

۱۸۳۶۶

تثبتيت سلولاز بر نانوذرات مغناطيسي به روش تمايل فلزي با استفاده از يون مس

كارشناسي ارشد

بيوتكنولوژي

تيرماه ۱۳۹۶

دكتر حجازي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

چكيده استفاده از تثبيت آنزيم¬ به روش تمايل فلزي به دليل افزايش پايداري با حفظ فعاليت و توانايي استفاده مجدد آنزيم در صنايع مختلف مورد توجه مي¬باشد. در اين تحقيق، آنزيم سلولاز بر نانوذرات مغناطيسي اكسيد آهن (Fe3O4) به روش تمايل فلزي تثبيت شد. نانوذرات مغناطيسي اكسيد آهن به روش هم¬رسوبي سنتز شده و بخشي از آن با پوشش سورفكتانتي نمك دي¬اكتيل سولفوكسينات سديم (AOT) پوشش¬دهي شده و سپس يون فلزي مس بر روي آن¬ بارگذاري شد و بخش ديگر آن بدون پوشش با يون فلزي مس بارگذاري شد. پارامترهاي مؤثر بر بارگذاري يون مس با استفاده از طراحي آزمايش به روش يك فاكتور در يك زمان بررسي شد. با توجه به نتايج به دست آمده، يون مس بر نانوذرات مغناطيسي اكسيد آهن با و بدون پوشش AOT در بافر سديم فسفات با 8pH و نسبت 30 ميكرومول بافر به ميلي¬گرم مس در 30 دقيقه با تقريب خوبي در حدود 100% بارگذاري شد و تفاوت محسوسي در ميزان بارگذاري يون مس بين نمونه¬هاي با و بدون پوشش مشاهده نشد و در مراحل بعدي براي تثبيت آنزيم سلولاز به كار برده شد. در نهايت تثبيت سلولاز در دور rpm 200 و دماي 30 درجه سانتي¬گراد در بافر سديم فسفات با غلظت mM 30 و 5 pH انجام شد و ميزان فعاليت آنزيم سلولاز تثبيت شده در شرايط مختلف و هم¬چنين رهايش مس و AOT بررسي شد. بهترين زمان براي تثبيت سلولاز 60 دقيقه و مناسب¬ترين pH براي تثبيت 5pH به دست آمد. بررسي عملكرد سلولاز تثبيت شده، پايداري آن را نسبت به سلولاز آزاد با گذشت زمان نشان داد. بررسي رهايش مس و AOT‌، به ترتيب نشان داد كه در مراحل مختلف بارگذاري و تثبيت، رهايش مس 7% و پوشش حداكثر 57% در مرحله تثبيت بود. هم¬چنين بررسي تثبيت آنزيم سلولاز بر روي نانوذرات مغناطيسي اكسيد آهن پوشش¬دهي شده در برابر نانوذرات مغناطيسي بدون پوشش عملكرد بهتري را از خود نشان داد. در اين تحقيق بيش¬ترين تثبيت آنزيم سلولاز mg Enzyme/g MNPs 1097 به دست آمد و آنزيم تثبيت شده 5/87% فعاليت را در مقايسه با آنزيم آزاد حفظ كرد. در نهايت عملكرد سلولاز آزاد و تثبيت شده در برابر گذشت زمان، pH و دما سنجيده شد و pH و دماي بهينه به ترتيب 3 و 50 درجه سانتي¬گراد به دست آمد. نتايج اين آزمايش¬ها، پايداري بسيار زياد آنزيم¬هاي تثبيت شده بر نانوذرات مغناطيسي با پوشش AOT در مقابل آنزيم¬هاي تثبيت شده بر نانوذرات بدون پوشش را با گذشت زمان و در دماها و pHهاي مختلف نشان داد. هم¬چنين، بررسي¬ها نشان داد كه در مجموع آنزيم تثبيت شده پايداري بالاتري نسبت به آنزيم آزاد دارد. واژه‌هاي كليدي: تثبيت سلولاز، نانوذرات مغناطيسي اكسيد آهن، پيوند تمايل فلزي، ليگاند مس.

1396/11/01

1/21/2018 12:00:00 AM

Abstract: Nowadays, cellulase immobilization by metal affinity technique is considered in different industries because of its increased stability by maintaining activity and reusability. In the present study, cellulase was immobilized on iron oxide magnetic nanoparticle by metal affinity method. Fe3O4 magnetic nanoparticles were synthesized by co-precipitation method and then part of them was covered by docusate sodium salt (AOT) and the other part was not. Afterwards, copper ion was loaded on both parts. Affecting parameters on copper ion loading were investigated with one factor at a time experimental design method. According to the results, copper ion was loaded at about 100% on both Fe3O4-AOT and Fe3O4 in terms of using sodium phosphate buffer pH 8, 30 µmol buffer to mg copper in 30 minutes. Immobilization of celulase on Fe3O4-AOT and Fe3O4 was obtained by using sodium phosphate buffer 30 mM in 200 rpm and 30 °C. The highest cellulase immobilization were obtained at 60 min and pH 5 with maximum value of about 1097 mg enzyme/g MNPs and the immobilized cellulase maintained 87.5% of activity compared to the free cellulase. Then, affecting parameters on cellulase activity were investigated. The results of testing enzyme activity in different circumstances showed that the stability of immobilized cellulase was increased over time and in different temperatures and pHs compared to free cellulase. Also, immobilized cellulase on Fe3O4-AOT had better performance than immobilized cellulase on Fe3O4 without AOT coverage. Optimal pH and temperature in order to achieve the most activety of immobilize enzyme were obtained 3 and 50 °C, respectively. Keywords: Cellulase immobilization, Iron oxide magnetic nano particles, Metal affinity binding, Copper ligand.