Investigation of the kinetic parameters of extracellular a-amylase from bacillus subtilis sdp1 immobilized on alginate beads

Abstract

ALGİNAT KÜRELER ÜZERİNE İMMOBİLİZE EDİLMİŞ, Bacillus subtilis SDP1’DEN ELDE EDİLEN ALPHA-AMİLAZIN KİNETİK PARAMETLERİNİN ARAŞTIRILMASI Enzimler ve enzim ürünlerinin endüstride kullanımları 1900’lü yıllarda başlamış, bu gün ise dev bir pazar haline gelmiştir. En önemli enzimlerden biri olan alfa amilazlar, nişastayı α-1,4-glikozit bağlarınından hidrolize edip parçalayarak gıdadan, fırıncılığa, kağıt endüstrisinden deterjan endüstrisine, hayvan yemi üretiminden sağlık sektörüne kadar pek çok alanda, farklı amaçlarla kullanım alanına sahiptirler. Maltooligosakkarit üretme yetisine sahip yeni bir alfa amilaz enzimini sentezleyen Bacillus subtilis SDP1, Türkiye’de Çukurova bölgesinde bulunan Akasya ağacı (Acacia cyanophylla Lindley) toprağından elde edilmiştir Maltooligosakkaritler (MOS) 2-10 adet α-D-glikopiranoz birimlerinin α-1,4 bağlarıyla bağlanmasıyla meydana gelen makromoleküllerdir, gıda ve ilaç sanayindeki etkin olarak kullanabilmelerinden dolayı dünya çapında MOS’lara karşı olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Enzim immobilizasyonu ise serbest ya da çözünebilir enzimin inert, çözünmeyen bir madde içine ya da üzerine bağlanarak hareketinin kısıtlandırılması veya tamamen hareketsizleştirilmesi olarak tanımlanabilir. İmmobilizasyon iki ana amaç için yapılır; enzimi üründen kolayca ayırabilmek ve enzimin tekrar tekrar kullankullanımını sağlayabilmek.Bu tez kapsamında SDP1 suşu tarafından üretilen alpha amilaz enzimi alginate küreler üzerine immobilize edilmiş ve kinetik parametleri incelenmiştir. İmmobilizasyon için entrapment teknik ve kovalent bağlama teknikleri kullanılmış, kovalent bağlama tekniğiyle yapılan immobilizasyonun çalışılan enzimin aktivitesi için daha uygun olduğu rapor edilmiştir. Tıpkı saf enziminde olduğu gibi immobilize enzimin de optimum pH ve sıcaklık değerleri, sırasıyla 7.0 ve 60°C olarak ölçülmüştür. İmmobilize enzimin ince tabaka kromatografi sonuçlarına göre, immobilize enzimin çözünebilir nişastayı saf enzyme kıyasla daha hızlı maltotrioz ve maltotetroza indirgediği ve son ürün olarak daha kısa sürede maltoz ürettiği gözlenmiştir. Ayrıca farklı nişasta kaynakları üzerinde yapılan çalışmalar patates nişastasının MOS üretiminde immobilize enzim için daha uygun olduğu saptanmıştır.

INVESTIGATION OF THE KINETIC PARAMETERS OF EXTRACELLULAR A-AMYLASE FROM Bacillus subtilis SDP1 IMMOBILIZED ON ALGINATE BEADS The usage of enzymes and enzyme products in industry started in 1900s and today, it has become a huge market. Alpha amylases are the enzymes which hydrolyses starch from α-1,4-glicosydic linkages are the most important enzymes and they widely use in food, bakery, detergent, feeds and health industries with a many different purpose. A maltooligosaccaride-forming α-amylase producer, Bacillus subtilis SDP1, was isolated on the rhizosphere of Acacia cyanophylla Lindley form Çukurova region of Turkey . Maltooligosaccarides (MOS) are the macromolecules which formed of 2-10 units of α-D-glycopyranose linked by α-1,4 bond and there is a growing interest about maltooligosaccharides around the world because of their ability to use in food and pharmaceutical industry. In food industry, they can be used instead of sucrose or corn syrup in various foods as sweetener, a crystallization inhibitors and an antifirming agent in retrogradation process. Enzyme immobilization can be defined as the attachment of free or soluble enzymes to different types of supports or incorporated onto/ into an inert, insoluble material resulting in reduction or loss of mobility of the enzyme. There are two main targets of immobilization; easy separation of the enzyme from the product, and provide to reuse of the enzyme. To overcome the costs, instability and reusability limitations of the enzyme, immobilization is used Whit in the scope of this thesis, the kinetic parameters of immobilized alpha amylase which produced by strain SDP1 was investigated. Alginate beads were used as an immobilization matrix. Covalent binding and entrapment immobilization techniques were compared and it was reported that immobilization by covalent binding was more effective and useable for enzyme activity. Like crude α-amylase enzyme, the optimum temperature and pH values of immobilized enzyme were measured as respectively 60°C and pH 7.0. According to the TLC report of immobilized enzyme, it was observed thatthe enzymedegrades soluble starch into maltotriose and maltotetraose quickly and producesmaltose more faster than crude alpha amylase do. In studies with different starch sources showed that potato starch is more suitable for MOS production.