Selülaz enziminin immobilizasyonu, karakterizasyonu ve uygulamaları

Lignoselülozik biyokütle, monomerik şekerlerin selülotik enzimle hidrolizi ile üretiminde, potansiyel yenilenebilir kaynaklardır. Endoglukanaz, ekzoglukanaz ve β-glikozidaz enzim karışımlarından oluşan selülaz enzimi, bu enzimlerin sinerjik etkileriyle selülozu glikoza parçalar. Bu enzimler başta mantarlar olmak üzere çok çeşitli mikroorganizmalar ile üretilebilmektedir. Bu çalışmada Trichoderma reesei ATCC 26921'den saflaştırılan ticari selülaz, iki farklı çapraz bağlama maddesi: glutaraldehit ve genipin kullanılarak sentezlenen kitosan ve manyetik kitosan boncukları üzerine immobilize edildi. İmmobilize selülazın fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal özellikleri ve bunun lignoselülozik biyokütle sakkarifikasyonunda kullanımı kapsamlı bir şekilde araştırıldı. Sentezlenen kompozit boncukların yapısı ve morfolojisi SEM, TGA, FTIR ve VSM analizleriyle karakterize edildi. Serbest ve immobilize selülazın optimum sıcaklık ve pH değeri sırasıyla 50oC ve pH 5.0 olarak bulundu. Genipin ve glutaraldehit ile aktive edilmiş kompozit boncuklar üzerine immobilize edilmiş selülazın pH ve sıcaklıktaki değişikliklere karşı daha yüksek tolerans gösterdiği gözlendi. Aynı zamanda kompozit boncuklar üzerine immobilize edilen selülaz, serbest selülaza göre daha iyi depolama stabilitesi gösterdi. Optimizasyon çalışmalarında en yüksek aktivitenin gözlendiği optimum konsantrasyon genipin ve glutaraldehit için sırasıyla % 0.6 (w/v) ve % 4 (v/v) olarak belirlendi. Yüzde geri kazanılan enzim aktivitesi, genipin ve glutaraldehit ile aktive edilmiş manyetik kitosan boncuklar için sırasıyla % 82 ve % 76 olarak bulundu. İmmobilize enzimlerin katalitik performansınn tahlil edilmesi için yapılan sakkarifikasyon çalışmasında genipin ve glutaraldehit ile aktive edilen boncukların 5 kullanımdan sonra aktivitesi sırasıyla % 78 ve %74 olarak belirlendi ve taşıyıcı morfolojisi değişmediği gözlendi. Sakkarifikasyon işlemi sonrası yapılan hesaplamalar neticesinde mısır yapraklarının, enginar yapraklarının ve çam ağacı kabuklarının sakkarifikasyon oranının sırasıyla % 92, % 79, % 68 olduğu belirlendi. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar enzim immobilizasyonunda çapraz bağlayıcı olarak çok sık kullanılan glutaraldehit yerine alternatif bir çapraz bağlanma eko-dostu olarak genipinin kullanılabileceğini desteklemekte ve her iki immobilize enzimin sakkarifikasyon işleminde kullanılabilirliğini göstermektedir.