Biyokömür/kitosan kompozitlerinde horseradish peroxidase enziminin immobilizasyonu, karakterizasyonu ve uygulamaları
Immobilization, characterization, and applications of horseradish peroxidase enzyme on biochar/chitosan composites
- Tez No: 995507
- Danışmanlar: PROF. DR. TÜLİN AYDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Peroksidaz, bitkilerde, hayvanlarda ve mikroorganizmalarda bulunan önemli bir oksidoredüktaz enzimdir. Bu enzim, çevresel kirleticilerin, özellikle fenolik bileşikler, poliaromatik hidrokarbonlar, böcek ilaçları ve herbisitlerin biyolojik olarak parçalanmasında rol oynamaktadır. Özellikle yaban turpu peroksidazı (HRP), ticari anlamda en çok kullanılan bitki peroksidazıdır ve bilimsel araştırmalarda yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu enzim, hidrojen peroksit gibi bir elektron alıcısı eşliğinde çeşitli substratların oksidasyonunu katalizler ve böylece, içme suyu kaynaklarından ve endüstriyel atıklardan zararlı kimyasalların arındırılmasında etkili olmaktadır. Bu çalışmada, enginar yaprağı atıkları kullanılarak piroliz işlemi ile biyokömür elde edilmiştir. Biyokömür, bitkisel ve hayvansal atıkların veya diğer organik biyokütle materyallerinin düşük oksijen ve yüksek sıcaklıklarda elde edilen karbon bakımından zengin, gözenekli bir malzemedir ve bunun yanında düşük maliyeti, çevre dostu yapısı, yüksek özgül yüzey alanı gibi avantajlarından dolayı kirletici giderimi ve enzim immobilizasyon çalışmalarında adsorban veya destek maddesi olarak yaygın kullanılmaktadır. Enginar yaprağı atıklarından piroliz yolu ile elde edilen biyokömür (BC), kitosan (CS) ve Fe3O4 içeren biyokömür temelli (BC-CS, BC-CS- Fe3O4) kompozit boncuklar sentezlenerek HRP enziminin immobilizasyonunda taşıyıcı olarak kullanılmıştır. Sentezlenen kompozit boncukların yapısı ve morfolojisi SEM, TGA, FTIR ve EDX analizleriyle karakterize edildi. Serbest ve immobilize HRP'nin optimum sıcaklık ve pH değeri sırasıyla 40oC ve pH 6.0 olarak bulundu. Glutaraldehit ile aktive edilmiş kompozit boncuklar üzerine immobilize edilmiş HRP serbest enzime göre pH ve sıcaklıklardaki değişikliklerine karşı daha yüksek tolerans göstermiştir. Bu çalışmada, hazırlanan immobilize enzimlerle (HRP-BC-CS ve HRP-BC-CS-Fe₃O₄) amarant ve tartrazin boyalarının sulu çözeltilerden giderimi çalışılmıştır. Deneysel sonuçlara göre, 2,5 saatlik süre sonunda amarant boyası için sırasıyla %74 ve %79 oranlarında giderim sağlanırken, tartrazin boyası için bu oranlar %81 ve %84 olarak belirlenmiştir. Çalışma kapsamında immobilize enzimlerle boya giderimi sağlandıktan sonra fitotoksisite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İmmobilize enzimler kullanılarak gerçekleştirilen fitotoksisite çalışması sonucunda, amarant ve tartrazin boyalarının giderimi sonrasında çimlenme endeksi değerleri HRP-BC-CS için sırasıyla %71 ve %70 olarak, HRP-Fe₃O₄-BC-CS için ise %89 ve %78 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen bulgular, bitkisel atıkların değerlendirilerek endüstriyel ürünlere dönüştürülmesinin mümkün olduğunu ve bu yaklaşımın hem ekonomik hem de çevresel açıdan önemli kazanımlar sağlayarak çevre kirliliğinin azaltılmasına yönelik etkili bir çözüm sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Peroxidase is an important oxidoreductase enzyme found in plants, animals and microorganisms. This enzyme is involved in the biodegradation of environmental pollutants, especially phenolic compounds, polyaromatic hydrocarbons, pesticides and herbicides. Horseradish peroxidase (HRP), in particular, is the most commercially used plant peroxidase and is widely used in scientific research. This enzyme catalyzes the oxidation of various substrates in the presence of an electron acceptor such as hydrogen peroxide and is thus used to purify harmful chemicals from drinking water sources and industrial wastes. n this study, biochar was produced from artichoke leaf waste through a pyrolysis process. Biochar is a carbon-rich, porous material obtained from plant and animal wastes or other organic biomass materials under low-oxygen and high-temperature conditions. Due to its advantages such as low cost, environmentally friendly nature, and high specific surface area, biochar is widely used as an adsorbent or support material in pollutant removal and enzyme immobilization studies. Biochar obtained from artichoke leaf waste via pyrolysis (BC) was used to synthesize biochar-based composite beads containing chitosan (CS) and Fe₃O₄ (BC-CS and BC-CS-Fe₃O₄), which were employed as carriers for horseradish peroxidase (HRP) enzyme immobilization. The structure and morphology of the synthesized composite beads were characterized by SEM, TGA, FTIR, and EDX analyses. The optimum temperature and pH values for both free and immobilized HRP were determined as 40 °C and pH 6.0, respectively. It was observed that HRP immobilized onto glutaraldehyde-activated composite beads exhibited higher tolerance to changes in pH and temperature compared to the free enzyme. In this study, the removal of amaranth and tartrazine dyes from aqueous solutions was investigated using the prepared immobilized enzymes (HRP-BC-CS and HRP-BC-CS-Fe₃O₄). According to the experimental results, after a reaction time of 2.5 hours, removal efficiencies of 74% and 79% were achieved for amaranth dye, respectively, while these values were determined as 81% and 84% for tartrazine dye. Within the scope of the study, phytotoxicity tests were carried out after dye removal using the immobilized enzymes. As a result of the phytotoxicity studies conducted with immobilized enzymes, the germination index values after the removal of amaranth and tartrazine dyes were calculated as 71% and 70% for HRP-BC-CS, respectively, and 89% and 78% for HRP-Fe₃O₄-BC-CS. The obtained findings demonstrate that it is possible to valorize plant-based wastes by converting them into industrial products and that this approach offers an effective solution for reducing environmental pollution by providing significant economic and environmental benefits.
Benzer Tezler
- Azot yüklü biyokömür /kitosan kompozitlerinin atık sulardan boyar madde adsorpsiyonunda kullanımının incelenmesi
Investigation of the use of nitrogen-loaded biochar/chitosan composites for adsorption of organic dyes from waste waters
FATİH MEHMET SEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiFırat ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR DEMİR
- Manyetik montmorillonit-biyokömür / kitosan biyokompozitlerinin atık sulardan ağır metal adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of heavy metal adsorption characteristics of magnetic montmorillonite-biochar / chitosan biocomposites from waste waters
VOLKAN BAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiFırat ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR DEMİR
- Synthesis and characterization of amide containing polybenzoxazines from bio-based compounds
Biyo bazlı bileşiklerden amid içeren polibenzoksazinlerin sentezi ve karakterizasyonu
EMİNE YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ KIŞKAN
- Portakal küspesinden hidrotermal yöntemle biyokömür eldesi
The production of biochar from orange pomace by hydrothermal method
BUSE ATİLA
- Biyokömür ve vermikompostun mısır bitkisinin (Zea Mays L.) kök bölgesindeki enzim aktiviteleri üzerine etkisi
The effect of biochar and vermicompost on the enzyme activity in the root zone of corn (Zea Mays L.)
SAFİYE KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
ZiraatOrdu ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FUNDA IRMAK YILMAZ