Organik çözücü ortamlarında enzimler aracılığıyla yapılan sentezlerin model sistemlerde incelenmesi
An investigation of enzymatic synthesis in organic solvent media using model systems
- Tez No: 216362
- Danışmanlar: PROF.DR. ARİF ÇAĞLAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Enerji, Kimya Mühendisliği, Biotechnology, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Bu çalısmanın amacı, genelde sulu ortamda yapılan biyokatalizlemenin organik çözücü ortamlarında kullanılabilirliginin arastırılmasıdır. Tutuklanmıs bir lipaz olan Novozym 435 ile çalısılmıstır. Model substrat olarak bir trigliserit olan tribütirin seçilmistir. Novozym 435 ile tribütirin hidrolizi ve tribütirinin transesterlesme ve interesterlesme tepkimeleri incelenmistir. Hidroliz kısmında, tribütirinin suda çözünür halde ve emülsiyon halinde hidrolizi incelenmis, optimum pH, 7.0, optimum sıcaklık, 50 oC, optimum karıstırma hızı, 300 rpm, optimum enzim derisimi, 100 mg tutuklanmıs enzim/30 mL tepkime hacmi olarak belirlenmistir. Enzim aktivitesi, tribütirinin hem çözünür halde hem de emülsiyon halinde oldugu durumda, Michaelis&Menten kinetigine uygun davranıs göstermis, Michaelis&Menten parametreleri, Vm, 0.425 ?mol BA/(mg E.dak), Km ise, 15.736 mM olarak saptanmıstır. Novozym 435' in isletme kararlılıgını incelemek için tutuklanmıs enzim tepkime sonrası süzülüp tekrar aynı tepkime sartlarında kullanılmıs, enzim aktivitesi 6 kullanım sonrasında yaklasık % 60 oranında düsmüstür. Hidroliz tepkimesi ortamına katılan organik çözücülerin hidroliz hızını düsürdügü tespit edilmistir. Ancak, hidrofobiklik ile hidroliz hızı arasında dogrudan bir baglantı kurulamamıstır. Tribütirinin metanol ile transesterlesme ve metil asetat ile interesterlesme tepkimesi aynı anda gerçeklestirilmis ve metanol ile beraber metil asetat kullanımının yararları arastırılmıstır. % 100 fazla miktarda (1:6 mol oranında) metanol-metil asetat karısımı kullanımının enzim aktivitesinde negatif bir etki yapmadıgı görülmüstür. Tribütirin derisimi arttıkça baslangıç tepkime hızı azalmıstır. Dolayısıyla tribütirin yüksek derisimlerde inhibisyona neden olmaktadır. Tribütirin derisimi, sitokiyometrik oranın (1:3 mol oranı) üzerinde kullanıldıgı durumda, enzim aktivitesini düsürmektedir. Tribütirin ve metanol-metil asetat için Michaelis-Menten sabitleri (Km) sırasıyla 0.1 M ve 50 M olarak hesaplanmıs, tribütirinin yarı yarısmalı substrat inhibisyonu yaptıgı belirlenerek, tribütirin inhibisyon sabiti, KSI, 22.42 M olarak bulunmustur. Deneysel veriler substrat inhibisyonlu ping-pong bi-bi mekanizması sonucunda çıkarılan kinetik modelle uyum göstermektedir. Yarı-sürekli sistemde akıskan yatakta düsük enzim yüzdesiyle (% 1) % 90' lara varan dönüsümler gözlenmistir. Akıs hızı arttıkça dönüsüm azalmıstır. Anahtar kelimeler : Lipaz, hidroliz, transesterlesme (transesterifikasyon), organik çözücü, ping-pong bi-bi mekanizması.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to investigate the applicability of biocatalysis in organic solvent media rather than aqueous media. An immobilized lipase, Novozym 435, and a triglyceride, tributyrin as a model substrate were used. Tributyrin hydrolysis and transesterification / interesterification reactions by Novozym 435 were investigated. Hydrolysis reactions for both solution and emulsion of tributyrin were observed, and optimum pH, 7.0, optimum temperature, 50 oC, optimum mixing rate, 300 rpm, optimum enzyme concentration, 100 mg immobilized enzyme/30 mL were determined. The enzyme activity obeyed the Michaelis&Menten kinetics for both the solution and emulsion systems. Michaelis&Menten parameters were determined as, Vm, 0.425 ?mol BA/(mg E.min), Km, 15.736 mM. The operational stability of Novozym 435 was investigated, and the enzyme activity decreased by 60 % after 6 batch uses. The organic solvents added to the reaction media decreased the hydrolysis rate. However, there is no correlation between the hidrophobicity of organic solvents and hydrolysis rate. Transesterification reaction by methanol and interesterification reaction by methyl acetate were performed simultaneously, and the advantages of using methyl acetate with methanol were investigated. It was observed that 100 % excess amount (1:6 mole ratio) of methanol-methyl acetate makes no negative effect on the enzyme activity. The initial reaction rate decreases as the tributyrin concentration increases. Consequently, tributyrin causes an inhibition at high concentrations. When the tributyrin concentration was used above the sitoichiometric ratio (1:3 mole ratio), it decreased the activity of enzyme. Michaelis- Menten parameters (Km) for tributyrin, and methanol-methyl acetate were calculated as 0.1 M and 50 M, respectively. Uncompetitive substrate inhibition constant for tributyrin was determined as 22.42 M. Experimental results were found to correlate well with the results of kinetic model according to the ping-pong bi-bi mechanism. High conversions up to 90 % were observed in semi-continuous fluidized bed with low enzyme levels (1 %). Conversions decreased with increasing flow rates. Conversions decreased with increasing flow rates. Key words : Lipase, hidrolysis, transesterification, organic solvent, ping-pong bibi mechanism.
Benzer Tezler
- Candida diddensiae format dehidrogenaz enziminin rekombinant ekspresyonu ve karakterizasyonu
Recombinant expression and characterization of Candida diddensiae formate dehydrogenase enzyme
EDA ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyokimyaYıldız Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMEL ORDU
- Charged functionalized semi-ipn nanocomposite materials with enhanced physico-chemical properties
Gelişmiş fizikokimyasal özelliklere sahip fonksiyonel yarı-ıpn nanokompozit malzemeler
KÜBRA KARA ERSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Recombinant production and characterization of serine protease enzyme from Virgibacillus sp. AGTR strain using site directed mutagenesis
Virgibacillus sp. AGTR suşundan izole edilen serin proteaz enziminin bölgeye yönelik mutagenez yöntemi kullanılarak rekombinant üretimi ve karakterizasyonu
EVRİM KAPUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
- Glukoz oksidaz enziminin polimerler ile üçlü komplekslerinin hazırlanması ve kararlılıklarının incelenmesi
Preparation of triple complexes of glucose oxidase with polymers and investigation of their stabilities
ECEM BAYKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyokimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELDA ALTIKATOĞLU YAPAÖZ
- Süperkrtik CO2 ile ön işlem görmüş Candida rugosa ve Candida antarctica lipaz enzimlerinin çapraz bağlı enzim agregatları
Cross linked enzyme aggregates of Candida rugosa and Candida antarctica pretreatment with supercritical CO2
DERYA DİNÇYÜREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
BiyomühendislikCumhuriyet ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR SALGIN