Beta-galaktozidaz'ın hidrojellere enkapsülasyonu, karakterizasyonu ve uygulamaları
Encapsulation of beta-galactosidase into hydrogels, chracterization and applications
- Tez No: 919385
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEGÜL PEKSEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Biyokimya, Chemistry, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, ticari olarak temin edilen β-galaktozidaz enziminin kararlılığını arttırmak amacıyla hem polivinil alkol (PVA) hidrojele hem de polivinil alkol-karboksimetil selüloz (PVA-CMC) hidrojel karışımına enkapsülasyon yöntemi kullanılarak immobilize edilmiştir. Bu immobilizasyon işlemi sonucunda enzimin kazandığı özelliklerin belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu doğrultuda, immobilizasyon sonrası elde edilen enzimin pH, sıcaklık ve laktoz hidrolizi gibi önemli parametreler üzerindeki etkilerinin incelenmesi için serbest ve immobilize enzimlerin karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan hidrojellerin karakterizasyonu için Fourier Dönüşümlü-Infrared Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım X- ışını Spektroskopisi (EDS) ve X-Işını Kırınımı (XRD) teknikleri kullanıldı. Elde edilen sonuçları kıyaslayabilmek için hidrojel üretimi enzim içeren ve içermeyen şekillerde gerçekleştirildi. β-galaktozidazın karakterizasyonu için serbest ve immobilize enzimin katalitik aktivitesi üzerine pH, sıcaklık, anorganik tuz, asit, baz, organik bileşen, organik çözücü ve deterjan etkisi incelendi. Ayrıca, serbest ve hidrojellere immobilize edilen β-galaktozidazın laktoz ve süt hidrolizleme kapasitesi ölçüldü, pH kararlılığı ile termal kararlılığına bakıldı ve kinetik sabitleri (Km ve Vmax) hesaplandı. Hidrojellere [PVA (pH 7.0, t= 50°C) ve PVA-CMC (pH 5.0, t= 50°C)] immobilize edilen β-galaktozidazın optimum pH ve sıcaklık değerleri serbest enzim (pH 5.0, T= 40°C) ile kıyaslandığında önemli farklılıklar göstermiştir. Özellikle PVA'ya immobilize edilen enzimde optimum pH'ın 5'ten 7'ye yükselmesi, bu enzimi endüstride nötral ortamda uygulanması gereken prosesler için daha elverişli hale getirmiştir. Bu durum, immobilizasyon işleminin enzime sağladığı önemli bir üstünlük olarak değerlendirilmektedir. Çünkü β-galaktozidazın doğal kaynaklarının çoğu asidik pH'ta optimum aktivite gösterirken, immobilize enzim asidik alandan nötrale kaymıştır. Serbest enzim, PVA ve PVA-CMC hidrojellerine immobilize edilen enzimin Km değeri sırasıyla 0.205, 1.018, 0.298 mM olarak belirlenirken Vmax değerleri ise sırasıyla 0.398, 2.541 ve 1.795 U/mg protein olarak hesaplandı. Elde edilen bulgulara göre immobilizasyon sonrası aktivitedeki artış ve substrata olan ilginin artması yönünden hidrojellere immobilize edilen enzim daha fazla stabilite sergilemektedir ve bu özelliklerinden dolayı immobilize enzimin endüstride kullanımının olası olduğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, β-galactosidase enzyme, commercially obtained, was immobilized using the encapsulation method into both polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel and polyvinyl alcohol-carboxymethyl cellulose (PVA-CMC) hydrogel blend to enhance its stability. This immobilization process aimed to determine the properties gained by the enzyme. Accordingly, the characterizations of free and immobilized enzymes were performed to examine the effects of important parameters such as pH, temperature, and lactose hydrolysis on the enzyme after immobilization. For the characterization of the prepared hydrogels, Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), and X-Ray Diffraction (XRD) techniques were utilized. To compare the obtained results, hydrogel production was performed both with and without the enzyme. The catalytic activity of free and immobilized enzymes was analyzed for their response to pH, temperature, inorganic salts, acids, bases, organic components, organic solvents, and detergents. Additionally, the lactose and milk hydrolysis capacity of free and immobilized β-galactosidase enzymes on hydrogels were measured, and their pH stability, thermal stability, and kinetic constants (Km and Vmax) were determined. When the optimum pH and temperature values of β-galactosidase immobilized on hydrogels [PVA (pH 7.0, t=50°C) and PVA-CMC (pH 5.0, t=50°C)] were compared with those of the free enzyme (pH 5.0, T=40°C), significant differences were observed. Notably, the shift in the optimum pH from 5 to 7 for the enzyme immobilized in PVA made it more suitable for industrial processes requiring neutral conditions. This shift was considered a significant advantage provided by the immobilization process since most natural sources of β-galactosidase exhibit optimum activity in acidic pH ranges, while the immobilized enzyme shifted from acidic to neutral pH. The Km values for the free enzyme, PVA, and PVA-CMC hydrogels were determined as 0.205, 1.018, 0.298 mM, respectively, while their Vmax values were calculated as 0.398, 2.541 ve 1.795 U/mg protein, respectively. Based on the findings, the enzyme immobilized in hydrogels demonstrated greater stability in terms of increased activity and enhanced affinity for the substrate. These properties suggest the potential industrial applicability of the immobilized enzyme.
Benzer Tezler
- Atherosklerotik kalp hastalıklarında risk faktörleri
Risk factors in the coronary artery disease
MURAT SUHER
- Testosteron dihidrotestosteron ve östrojenin benign prostat hiperplazisindeki etyolojik rolleri
The roles of testosterone, dihydrotestosterone and estradiole on the etiology of benign prostatic hyperplasia
HALUK TOKUÇOĞLU
- Alloxan'ın sıçan pankreası üzerine etkilerinin ışık ve elektron mikroskobu seviyelerinde araştırılması
Investigation about the effect of alloxan on the rat at light and electronmicroscopical levels
SAİM ÖZDAMAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
BiyokimyaCumhuriyet ÜniversitesiMorfoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜRSOY
- Boğazdan izole edilen coliform bakterilerin B- laktamaz enzim aktivitelerinin tesbit edilmesi ve B-laktamaz pozitif coliformların penisilinetkisinin inaktivasyonunun in vitro deneylerle gösterilmesi
The Detection of beta-lactamasa activity of coliform bacteria isolated from th roat cultures and slovving the inactivation of penicilin by this beta lactamase produced by this caliform organisms
GÜVEN URAZ
Doktora
Türkçe
1986
MikrobiyolojiGazi ÜniversitesiGenel Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN BERKMAN