FBE- Kimya Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Konu "3-aptms" ile FBE- Kimya Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeSilika Bazlı Taşıyıcıya Lipaz İmmobilizasyonunda Silanlama Ajanının Etkisi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016 -12-16) Kaptan, Yasemin ; Güvenilir, Yüksel ; 10115986 ; Kimya Mühendisliği ; Chemical EngineeringEndüstriyel uygulamalarda enzimatik sentez reaksiyonları, geleneksel kimyasal sentezlerle karşılaştırıldığında sahip olduğu avantajlar nedeniyle son yıllarda ilgi çekmiştir. Enzimlerin kullanımı, yüksek selektivite ve spesifisiteye ek olarak temiz ve çevre dostu prosesleri mümkün kılar. Ancak, enzimlerin endüstriyel uygulamalara adapte edilebilmesi için çeşitli işlemlerden geçmesi gerekmektedir. Enzimlerin immobilizasyonu bu mühendislik işlemlerinden biridir ve enzim stabilitesini ve aktivitesini iyileştirmek için cazip bir teknik olmuştur. İmmobilizasyon enzim aktivitesini ve stabilitesini iyileştirmek için uygulanan bir yöntemdir. Genel olarak, enzimin belirli bir bölgede sınırlandırılması için enzim ile katı destek materyali arasında kurulan etkileşimler istenir. Katalitik aktivite korunmasının yanı sıra artırılır. Buna ek olarak, immobilizasyon enzimin geri kazanma yoluyla tekrar tekrar kullanılmasına olanak sağlar. Bu durum, endüstriyel uygulamalar için sürekli ve ekonomik prosesleri mümkün kılar. Ayrıca, enzimin reaksiyon ortamından daha kolay uzaklaştırılmasını sağladığı için ürünün protein kontaminasyonuna da engel olur. Başlıca fiziksel adsorpsiyon, tutuklama, kovalent bağlama ve çapraz bağlama olmak üzere farklı immobilizasyon yöntemleri bulunmaktadır. Fiziksel adsorpsiyon en basit immobilizasyon yöntemidir. Enzim ile katı destek materyali arasında kurulan zayıf etkileşimlere dayanır. Ekonomik bir yöntem olmasına karşın, zayıf etkileşimlere bağlı olarak yaşanabilecek enzim sızıntısı sorunlara yol açabilir. Tutuklama enzimin bir polimer matriksine kapatılması ile gerçekleştirilir. Enzim bulunduğu ortamın neden olabileceği etkilerden korunur. Ancak, kütle transferi önünde engeller oluşur. Bu yöntemin diğer yöntemlerden farkı, enzimin polimer matriksine bağlanmıyor oluşudur. Kovalent bağlanma sırasında ise, enzimin fonksiyonel grupları güçlü kovalent bağlar oluşturur. Ancak, katalitik bölgelerin bu bağlanmalara katılmadığından emin olunması önemlidir. Çapraz bağlanma proteinlerin kendi arasında ya da proteinler ve katı destek materyali arasında kurulan moleküller arası bağlarla sağlanır. İmmobilizasyon işlemi için enzimin bağlanacağı bir katı destek materyali gereklidir. Uygun bir destek materyalinin bazı kriterler göz önünde bulundurularak seçilmesi gerekir. Fiziksel güçlere karşı dayanıklı olmalı, enzimle reaksiyona girmemelidir. Ayrıca ucuz ve kolay elde edilebilir bir malzeme olmalı, biyouyumlu ve mikrobiyel kontaminasyona karşı dirençli olmalıdır. Destek materyalleri iki gruba ayrılabilir: organik ve inorganik destek materyalleri. Destek materyalleri daha iyi sonuçlar elde etmek adına yüzey modifikasyonu uygulandıktan sonra kullanılabilir. En sık kullanılan yüzey modifikasyonu yöntemlerinden biri silanlamadır. Yüzeylerinde hidroksil grupları bulunan materyaller söz konusu olduğunda, yüzey modifikasyonu bu hidroksil grupları aracılığıyla gerçekleşir. Genellikle, organosilanlar silanlama ajanı olarak kullanılır. Pirinç kabuğu, pirinç üretim prosesinin yan ürünü olup yüksek silika içeriğine sahip bir materyaldir. Silika enzim immobilizasyonu için uygun bir destek materyali olarak kabul edilmektedir. Ayrıca, hem ucuz hem de yaygın bir prosesin yan ürünü olduğu için kolay ulaşılabilen bir materyaldir. Bu materyalden yararlanılması bir atık yönetimi stratejisi olarak da görülebilir. Lipaz enzimi farklı endütrilerde değişik uygulama alanları bulmaktadır. Örneğin, yağların hidroliz tepkimesini katalizledikleri için lipazlarlar deterjanlarda katkı maddesi olarak kullanılır ve yağ lekelerinin temizlenmesinden sorumludurlar. Kağıt endütrisinde ise lipazlar, biriktiğinde kağıt kalitesini düşüren zift maddelerinin arıtılmasında kullanılır. Ayrıca, gıda endüstrisinde, hem halihazırda kullanılan emülgatörler yerine ve tatlandırıcı olarak kullanlırlar. Enerji endüstrisinde, lipazlar fosil yakıtları yenilenebilir enerji kaynakları ile değiştirmek için başlıca biodizel üretiminde kullanılır. Lipaz enzimi biyouyumlu bir polimer olan polikaprolaktonun sentez tepkimesi olan halka açılması polimerizasyonunu katalizler. Polikaproklakton biyouyumlu olmasında dolayı özellikle medikal uygulamalar için oldukça sık çalışılan bir malzemedir. Bu çalışmada, serbest Candida antarctica lipaz B (CALB L) yüzey modifikasyonu yapılmış pirinç kabuğu külü üzerine immobilize edilmiştir. Bu işlem ile lipaz enziminin katalitik aktivitesi artırılmak ve stabilitesi iyileştirilmek istenmiştir. Pirinç kabuğu külü ucuz ve kolayca temin edilebilen bir materyal olduğu için destek materyali olarak seçilmiştir. Ayrıca, içerdiği yüksek silika miktarı pirinç kabuğu külünü uygun bir seçim yapar çünkü silikanın enzim immobilizasyonunda destek materyali olarak başarılı bir şekilde kullanıldığı bilinmektedir. İlk adım olarak, pirinç kabuğu külü, pirinç kabuklarının 6 saat boyunca 600 °C’ de yakılması ile elde edildi. Yüzey modifikasyonu iki farklı silanlama ajanı kullanılarak gerçekleştirildi, 3-glisidiloksipropil trimetoksisilan (3-GPTMS) ve 3-aminopropil trimetoksisilan (3-APTMS). Fiziksel adsorpsiyon yöntemi ile CALB immobilizasyonu için destek materyali olarak yüzey modifikasyonu yapılmış pirinç kabuğu külleri kullanılmıştır. Optimizasyon çalışmalırının bir parçası olarak enzim yükleme oranının ve silanlama ajanı konsantrasyonunun immobilizasyon üzerine etkisi incelendi. Ayrıca, enzim örneklerinin pH ve sıcaklık stabiliteleri test edilmiş, raf ömrü, tekrarlı kullanım stabilitesi ve optimum pH ve sıcaklık değerleri belirlenmiştir. Pirinç kabuğu külünün, yüzey modifkasyonu yapılmış pirinç kabuğu külü örneklerinin ve immobilize edilmiş lipaz örneklerinin karakterizasyonu Fourier transform kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termal gravimetrik analiz (TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Brunauer-Emmett-Teller (BET) yüzey alanı analizi kullanılarak yapıldı. FT-IR ve TGA sonuçları, 3-GPTMS ve 3-APTMS kullanılarak yapılan yüzey modifikasyonunun başarılı olduğunu göstermiştir. Lipazın bu taşıyıcılara immobilizasyonu da başarılı olmuştur; immobilizasyon verimleri sırasıyla 3-GPTMS ve 3-APTMS için % 88.5 ve % 90.8’ e ulaşmıştır. Katalitik aktivite korunmuş ve spesifik aktivite değerleri her iki tip immobilize enzim örneği için yaklaşık 1.8 kat artırılmıştır. Bu değer, ticari olarak mevcut immobilize CALB’nin (Novozyme 435®) spesifik aktivite değerine yakındır (serbest CALB’nin 2.2 katı). Stabilizasyon deneyleri, immobilize olmuş CALB örneklerinin dikkate değer pH ve termal stabiliteleri, raf ömürleri ve tekrarlı kullanım stabiliteleri olduğunu göstermiştir. Bu sonuçlara dayanarak, 3-GPTMS ve 3-APTMS ile yüzey modifikasyonu yapılmış pirinç kabuğu külü üzerine immobilize edilen lipaz enziminin ticari olarak mevcut bulunan immobilize lipazlara alternatif oluşturabileceği önerilebilir. İmmobilize lipazların ilgi çeken uygulamalarından biri lakton polimerizasyonu başta olmak üzere polimerizasyon reaksiyonlarının katalizlenmesidir. Son yıllarda enzimatik halka açılması reaksiyonu ile polikaprolakton (PKL) sentezi geniş ölçüde çalışılmıştır. PKL sentezinde etkili bir şekilde kullanıldığı bilinen ticari bir immobilize lipaz enzimin bulunmaktadır (Novozyme 435®). Daha ileri çalışmalarda, 3-GPTMS ve 3-APTMS ile silanlamış pirinç kabuğu külü üzerine immobilize edilen bu lipaz örnekleri PKL polimerizasyon reaksiyonlarında kullanımı için adapte edilebilir. Bu lipazlar ayrıca lakton monomerlerinin yanı sıra diğer monomer çeşitleri ile beraber kopolimerizasyon reaksiyonlarında kullanılabilir. Bu, hızlandırılmış kinetiğe ve yüksek molar ağırlıklı polimer zincirlerinin sentezlenmesine olanak sağlayabilir. Böyle bir çalışma literatürde bulunmaktadır.