Beta-galaktozidaz'ın hidrojellere enkapsülasyonu, karakterizasyonu ve uygulamaları
Encapsulation of beta-galactosidase into hydrogels, chracterization and applications
- Tez No: 919385
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEGÜL PEKSEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Kimya, Biochemistry, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 158
Özet
Bu tez çalışmasında, ticari olarak temin edilen β-galaktozidaz enziminin kararlılığını arttırmak amacıyla hem polivinil alkol (PVA) hidrojele hem de polivinil alkol-karboksimetil selüloz (PVA-CMC) hidrojel karışımına enkapsülasyon yöntemi kullanılarak immobilize edilmiştir. Bu immobilizasyon işlemi sonucunda enzimin kazandığı özelliklerin belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu doğrultuda, immobilizasyon sonrası elde edilen enzimin pH, sıcaklık ve laktoz hidrolizi gibi önemli parametreler üzerindeki etkilerinin incelenmesi için serbest ve immobilize enzimlerin karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan hidrojellerin karakterizasyonu için Fourier Dönüşümlü-Infrared Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım X- ışını Spektroskopisi (EDS) ve X-Işını Kırınımı (XRD) teknikleri kullanıldı. Elde edilen sonuçları kıyaslayabilmek için hidrojel üretimi enzim içeren ve içermeyen şekillerde gerçekleştirildi. β-galaktozidazın karakterizasyonu için serbest ve immobilize enzimin katalitik aktivitesi üzerine pH, sıcaklık, anorganik tuz, asit, baz, organik bileşen, organik çözücü ve deterjan etkisi incelendi. Ayrıca, serbest ve hidrojellere immobilize edilen β-galaktozidazın laktoz ve süt hidrolizleme kapasitesi ölçüldü, pH kararlılığı ile termal kararlılığına bakıldı ve kinetik sabitleri (Km ve Vmax) hesaplandı. Hidrojellere [PVA (pH 7.0, t= 50°C) ve PVA-CMC (pH 5.0, t= 50°C)] immobilize edilen β-galaktozidazın optimum pH ve sıcaklık değerleri serbest enzim (pH 5.0, T= 40°C) ile kıyaslandığında önemli farklılıklar göstermiştir. Özellikle PVA'ya immobilize edilen enzimde optimum pH'ın 5'ten 7'ye yükselmesi, bu enzimi endüstride nötral ortamda uygulanması gereken prosesler için daha elverişli hale getirmiştir. Bu durum, immobilizasyon işleminin enzime sağladığı önemli bir üstünlük olarak değerlendirilmektedir. Çünkü β-galaktozidazın doğal kaynaklarının çoğu asidik pH'ta optimum aktivite gösterirken, immobilize enzim asidik alandan nötrale kaymıştır. Serbest enzim, PVA ve PVA-CMC hidrojellerine immobilize edilen enzimin Km değeri sırasıyla 0.205, 1.018, 0.298 mM olarak belirlenirken Vmax değerleri ise sırasıyla 0.398, 2.541 ve 1.795 U/mg protein olarak hesaplandı. Elde edilen bulgulara göre immobilizasyon sonrası aktivitedeki artış ve substrata olan ilginin artması yönünden hidrojellere immobilize edilen enzim daha fazla stabilite sergilemektedir ve bu özelliklerinden dolayı immobilize enzimin endüstride kullanımının olası olduğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, β-galactosidase enzyme, commercially obtained, was immobilized using the encapsulation method into both polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel and polyvinyl alcohol-carboxymethyl cellulose (PVA-CMC) hydrogel blend to enhance its stability. This immobilization process aimed to determine the properties gained by the enzyme. Accordingly, the characterizations of free and immobilized enzymes were performed to examine the effects of important parameters such as pH, temperature, and lactose hydrolysis on the enzyme after immobilization. For the characterization of the prepared hydrogels, Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), and X-Ray Diffraction (XRD) techniques were utilized. To compare the obtained results, hydrogel production was performed both with and without the enzyme. The catalytic activity of free and immobilized enzymes was analyzed for their response to pH, temperature, inorganic salts, acids, bases, organic components, organic solvents, and detergents. Additionally, the lactose and milk hydrolysis capacity of free and immobilized β-galactosidase enzymes on hydrogels were measured, and their pH stability, thermal stability, and kinetic constants (Km and Vmax) were determined. When the optimum pH and temperature values of β-galactosidase immobilized on hydrogels [PVA (pH 7.0, t=50°C) and PVA-CMC (pH 5.0, t=50°C)] were compared with those of the free enzyme (pH 5.0, T=40°C), significant differences were observed. Notably, the shift in the optimum pH from 5 to 7 for the enzyme immobilized in PVA made it more suitable for industrial processes requiring neutral conditions. This shift was considered a significant advantage provided by the immobilization process since most natural sources of β-galactosidase exhibit optimum activity in acidic pH ranges, while the immobilized enzyme shifted from acidic to neutral pH. The Km values for the free enzyme, PVA, and PVA-CMC hydrogels were determined as 0.205, 1.018, 0.298 mM, respectively, while their Vmax values were calculated as 0.398, 2.541 ve 1.795 U/mg protein, respectively. Based on the findings, the enzyme immobilized in hydrogels demonstrated greater stability in terms of increased activity and enhanced affinity for the substrate. These properties suggest the potential industrial applicability of the immobilized enzyme.
Benzer Tezler
- Production of thermostable beta-galactosidase from thermophilic fungi for use in low lactose milk production
Düşük laktozlu süt üretimi amacı ile termofilik küflerden beta-galaktosidaz üretimi
MELTEM SOYDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜMRÜT BEGÜM ÖGEL
PROF. DR. HALUK HAMAMCI
- Beta-galaktozidaz aktivitesinin belirlenmesinde biyosensör temelli ölçüm sistemlerinin geliştirilmesi
Development of measurement systems based on biosensors for activity determination of beta-galactosidase
MUSTAFA KEMAL SEZGİNTÜRK
- Ağır metal ve antibiyotiklerin Escherichia coli'nin üremesi ve beta-galaktozidaz enzim biyosentezi üzerindeki inhibisyon etkileri
The Inhibition effects of heavy metals and antibiotics on growth of Escherichia coli and beta-galactosidase enzyme biosynthesis
FİKRET ÇELİK
- Peynir altı suyundan elde edilen laktozun enzimatik hidrolizinin incelenmesi ve modellenmesi
The investigation and modelling of enzymatic hydrolysis of lactose recovered from whey
ELÇİN DEMİRHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELMA KIN ÖZBEK
- Bazı toprak bakterilerinin transglutaminaz, levansukraz ve beta galaktozidaz üretim yeteneklerinin taranması ve elde edilen enzimin kısmi karakterizasyonu
Sacanning the transglutaminase, levansucrase and beta galactosidase production of some soil bacteria and partial characterization of enzymes
ELİF GÜLŞEN KARABACAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gıda MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET HİLMİ ÇON