Title of article :
Synthesis and Characteristics of Mesoporous Sol-gels for Lipase Immobilization
Author/Authors :
Nickpour, M Department of Energy - Materials and Energy Research Center, Meshkin Dasht, Karaj, Iran , Pazouki, M Department of Energy - Materials and Energy Research Center, Meshkin Dasht, Karaj, Iran
Abstract :
Enzyme cost is the major problem for industrial scale application. Immobilization is a promising
approach to moderate the enzyme cost factor and increase its stability and activity. In this study, sol-gel
method was used to prepare the immobilization platform and entrapped lipase as one of the most used
enzyme in dairy processing, cosmetics and pharmaceutical industries. Lipase from Candida rugosa
was immobilized onto glycidoxypropyltrimethoxysilane(GPTMS) and tetramethoxysilane (TMOS)
derived sol-gels and its characteristics and hyrdrolytic activity were investigated. Michaelis-Menten
kinetic properties reveal that although free enzyme can catalyze the reaction faster, but it has lower
affinity for substrate molecules compared to sol-gel immobilized lipase. Entrapped lipase retained 67
% of its initial activity after six reaction cycles. It showed 100% activity compared to free lipase
powder at 40-45°C. In pH 9, as free enzyme lost 90 % of its initial activity, immobilized lipase lost
only 29% of its activity. Immobilized enzyme was more stable toward different pHs (100% activity at
pH 7.5 compared to free form). Morphological characteristics of the immobilized enzyme were
investigated by SEM images and BET. The sample had specific surface area and mean pore diameter
of 2.599 m2/g and 46.13 nm, respectively.
Farsi abstract :
قيمت بالاي بهعنوان چالش اصلي براي استفاده آنزيمها در مقياس صنعتي مطرح است. در سالهاي اخير، تثبيت آنزيم بهعنوان راهكاري براي متعادلسازي هزينه و بهبود فعاليت و پايداري آنزيم موردمطالعه قرارگرفته است. در اين تحقيق، روش سل ژل بهمنظور آمادهسازي پايه تثبيت و محبوس سازي آنزيم ليپاز بهعنوان يكي از پركاربردترين بيوكاتاليست ها در صنايع غذايي، داروسازي و توليد محصولات آرايشي بهداشتي بررسي شده است. آنزيم ليپاز تهيهشده از منبع ميكروبي كنديدا روگوسا ابتدا روي سل ژل سنتز شده از گلايسيدوكسي پروپيل تري متوكسي سيلان (GPTMS) و تترامتوكسي سيلان (TMOS) تثبيتشده و سپس فعاليت و مشخصات ساختاري آن مورد بررسي قرار گرفت. سينتيك واكنش هيدروليز روغن توسط آنزيم ليپاز نيز بر اساس مكانيسم ميكائيليس - منتن مشخص شد، كه بر اساس آن آنزيم آزاد سريعتر واكنش را كاتاليز ميكند اما تمايل كمتري به مولكول سوبسترا دارد. آنزيم محبوس شده پس از شش دوره واكنش 33 درصد فعاليت اوليه خود را از دست داد. فعاليت نسبي آنزيم تثبيتشده در بازه دمايي 45-40 درجه سانتيگراد، ميزان 100 % بود. در 9=pH، آنزيم آزاد 90 درصد فعاليت خود را از دست ميدهد، در حاليكه در همان شرايط آنزيم تثبيتشده، تنها 29 % فعاليت اوليه خود را از دست ميدهد. اين ويژگي براي كاربرد آنزيم در توليد صنعتي شويندهها با توجه به شرايط قليايي شستشو حائز اهميت است. آنزيم تثبيتشده در pH هاي مختلف داراي ثبات فعاليت بيشتري بوده (100% فعاليت نسبي در pH =7/5). مورفولوژي و خصوصيات كاتاليست تثبيتشده توسط آناليزهاي SEM و BET بررسي شد. سل ژل سنتز شده به همراه آنزيم ليپاز داراي سطح ويژه 2/599 مترمربع بر گرم و ميانگين قطر تخلخل 46/13 نانومتر است
Keywords :
Enzymes , Sol-gel Process , Hydrolysis , Immobilization , Kinetics , Mesoporous
Journal title :
Astroparticle Physics