İmmobilize çoklu enzim sistemlerinin meyve suyu berraklaştırma potansiyelinin araştırılması
Investigation of the fruit juice clarification potential of immobilized multi enzyme systems
- Tez No: 934122
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT UYGUN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 232
Özet
Bu tezde, meyve suyu işlemede berraklaştırma aşamasında polisakkaritlerin gideriminde kullanılan ve pastörizasyon sonrası çöktürme işlemiyle denatüre edilerek atılmakta olan pektinaz (PG) ve α-amilaz (A) gibi çoklu enzim sistemlerinin immobilize edilerek tekrar kullanımını sağlamak amaçlanmaktadır. Sunulan tezde pektinaz ve α-amilazın kriyojel üzerine birlikte bağlanarak, çoklu enzim sitemi meyve suyu berraklaştırma potansiyeli araştırıldı. Elde edilen çoklu enzim sistemi ile enzim kullanımının azaltılması, maliyetin düşürülmesi ve atık miktarının azaltılması ve bu yolla sürdürülebilirlik için katkı sağlamak amaçlandı. Gıda endüstrisinde meyve suyu üretimi aşamasında pektin ve nişasta gidermek amacıyla kriyojeller üzerine bu enzimlerin tek ve ikili immobilizasyonu gerçekleştirildi ve kriyojel kullanımı ile sürekli sistem uygulamaları yapıldı. Bu çalışmada, kriyojel sentezi için biyolojik olarak uyumlu iki monomer olan 2-hidroksietilmetakrilat (HEMA) ve 1,2-epoksi-5-hekzen (EH) kullanıldı. İmmobilize formdaki ve serbest haldeki pektinaz ve α-amilaz enzimlerinin kinetik parametreleri (Km ve Vmax) ile optimum çalışma koşulları tespit edildi. İmmobilize enzimin endüstriyel potansiyelini göstermek için meyve suyu örneklerinde uygulamalar yapıldı. Bu tezde meyve suyu berraklaştırma işleminde kullanılması amaçlanan ko-immobilize pektinaz ve α-amilaz enzimleri için çoklu enzim sistemi poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojel sentezlendi. Isıl kararlılığın pektinaz enzimi için immobilizasyonla yüksek sıcaklıkta (55 °C'de) arttığı tespit edildi. Bu durum yüksek sıcaklıkta denatüre olan enzimler için immobilize enzimi tercih etme nedenini destekledi. Poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojeldeki immobilize pektinazın Vmax ve Km değerleri serbest pektinazın sırasıyla % 11,3 ve % 75,7 katı bulundu. Vmax azalışı enzim hızının azaldığını gösterdi. Km azalışı enzimin substrata ilgisinin arttığını gösterdi. Substrat moleküllerinin büyük moleküller olması sebebiyle enzimle buluşamamasının difüzyonel sınırlamalara neden olduğu düşünüldü. 25 °C'de 15 dakikalık tekrarlarla immobilize pektinazın tekrar kullanılabilirliği çalışıldı. Poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojelde pektinaz enzimi aktivitesinin 10 kullanım sonunda % 70 aktivitesini koruyabildiği tespit edildi. Portakal suyu berraklaştırma uygulamasında substrattan daha iyi bir sonuç elde edildi ve poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojelin 7. kullanım sonunda % 97 pektinaz aktivitesinin koruduğu, 10 kullanım sonunda % 70'in üzerinde pektinaz aktivitesini koruduğu ve 13. kullanım sonunda % 56'nın üzerinde aktivitenin koruduğu belirlendi. 25 °C'de 15 dakikalık tekrarlarla yapılan immobilize α-amilazın tekrar kullanılabilirliği için, poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojelin 14 kullanım sonunda % 70 aktivitesini koruyabildiği tespit edildi. 25 °C'de 15 dakikalık tekrarlarla yapılan elma suyu uygulamasında poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojelin 9. kullanım sonunda % 81 aktivitesini koruduğu ve 13. kullanım sonunda % 57 aktivitesini koruduğu belirlendi. Poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojelle portakal ve elma suyunun 15 dakikalık berraklaştırma işlemi sonuçlarına göre berraklaştırma işlemi sonrası her iki meyve suyunda da bulanıklıklarının azaldığı görsel ve % berraklaştırma miktarları ile tespit edildi. +4 °C'de muhafaza edilen kriyojellerde immobilize pektinaz enziminin depo kararlılığının poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojelde 35 gün (% 90) ve poli(HEMA-EH)-PG kriyojelde 28 gün (% 85) olduğu tespit edildi. İmmobilize pektinaz için α-amilaz ile ko-immobilizasyonun depo kararlılığını artırdığı belirlendi. +4 °C'de muhafaza edilen kriyojellerde immobilize α-amilaz enziminin depo kararlılığının poli(HEMA-EH)-A-PG kriyojelde 21 gün (% 46) ve poli(HEMA-EH)-A kriyojelde 21 gün (% 52) olduğu tespit edildi. Tezde sentezlenen kriyojeller meyve suyu berraklaştırma işlemleri dışında, katı atık azaltmada, tekstil ve kağıt endüstrisinde kullanılabilir. Sentezlenen poli(HEMA-EH)-A-PG çoklu enzim sisteminin hızı serbest enzime göre düşük değerde olmasına rağmen, inkübasyon süresi uzatılarak reaksiyon veriminin artırılabilir olduğu ve immobilize çoklu enzim sistemleri için örnek teşkil ettiği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, it is aimed to immobilize and reuse multiple enzyme systems such as pectinase (PG) and α-amylase (A), which are used in the removal of polysaccharides in the clarification stage of fruit juice processing and are denatured and discarded by precipitation after pasteurization. In this thesis, the potential of multi-enzyme system for fruit juice clarification was investigated by binding pectinase and α-amylase together on cryogel. With the obtained multi-enzyme system, it was aimed to reduce the use of enzymes, reduce the cost and reduce the amount of waste and thus contribute to sustainability. In this thesis, single and dual immobilization of these enzymes on cryogels was carried out in order to remove pectin and starch during fruit juice production in the food industry and continuous system applications were performed with the use of cryogels. In this study, 2-hydroxyethylmethacrylate (HEMA) and 1,2-epoxy-5-hexene (EH), two biocompatible monomers, were used for cryogel synthesis. The kinetic parameters (Km and Vmax) and optimum working conditions of the immobilized and free pectinase and α-amylase enzymes were determined. Applications were made in fruit juice samples to demonstrate the industrial potential of the immobilized enzyme. In this thesis, a multi-enzyme system poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel was synthesized for co-immobilized pectinase and α-amylase enzymes intended to be used in fruit juice clarification. Thermal stability was found to increase at high temperature (55 °C) with immobilization for pectinase enzyme. This supported the reason to prefer immobilized enzyme for enzymes denatured at high temperature. The Vmax and Km values of immobilized pectinase in poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel were 11.3% and 75.7% times of free pectinase, respectively. The decrease in Vmax indicated a decrease in enzyme velocity. The decrease in Km indicated an increase in the enzyme's affinity for the substrate. Since the substrate molecules were large molecules, they could not meet the enzyme, which was thought to cause diffusional limitations. The reusability of immobilized pectinase was studied at 25 °C for 15 min repetitions. It was found that pectinase enzyme activity in poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel could maintain 70% activity after 10 uses. In the orange juice clarification application, a better result was obtained than the substrate and it was determined that the poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel retained 97% pectinase activity at the end of the 7th use, retained over 70% pectinase activity at the end of 10 uses and retained over 56% activity at the end of the 13th use. For the reusability of immobilized α-amylase at 25 °C with 15 min repetitions, it was determined that poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel could maintain 70% activity up to 14 uses. In apple juice treatment at 25 °C with 15 min repetitions, it was determined that poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel retained 81% activity until the 9th use and 57% activity at the end of the 13th use. According to the results of the 15-minute clarification process of orange and apple juice with poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel, it was determined that the turbidity of both juices decreased after the clarification process with visual and % clarification amounts. The storage stability of immobilized pectinase enzyme in cryogels stored at +4 °C was 35 days (90%) in poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel and 28 days (85%) in poly(HEMA-EH)-PG cryogel. It was determined that co-immobilization with α-amylase increased the storage stability of immobilized pectinase. The storage stability of immobilized α-amylase enzyme in cryogels stored at +4 °C was 21 days (46%) in poly(HEMA-EH)-A-PG cryogel and 21 days (52%) in poly(HEMA-EH)-A cryogel. The cryogels synthesized in the thesis can be used in solid waste reduction, textile and paper industry, except for fruit juice clarification processes. Although the rate of the synthesized poly(HEMA-EH)-A-PG multi-enzyme system is lower than that of the free enzyme, it is thought that the reaction yield can be increased by extending the incubation time and that it is an example for immobilized multi-enzyme systems.
Benzer Tezler
- Hastalık tanısı için polimer tabanlı mikroçiplerde protein tayini
Protein analysis in polymer based microfludic chips for diagnostic purposes
ECEM SAYGILI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyomühendislikEge ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM YEŞİL ÇELİKTAŞ
- Production of antibacterial biobased blends for biomedical use
Biyomedikal alanlarda kullanılmak üzere antibakteriyel özellikli biyobazlı harmanların eldesi
METE DERVİŞCEMALOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Controlled release of tetracycline hydrochloride from copolymer/gelatin nanofibers
Kopolimer/jelatin nanoliflerinden tetrasiklin hidroklorür antibiyotiğinin kontrollü salımı
AYŞE METİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR