İmmobilize çoklu enzim sistemlerinin meyve suyu berraklaştırma potansiyelinin araştırılması

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.