Immobilizacja enzymów hydrolitycznych na mezoporowatych materiałach krzemionkowych

Hydrolytic enzymes are important proteins having diverse applications in wide range of industries such as fuel, food, pharmaceutical and many others. The aim of this study was to investigate ability of mesostructured cellular foams – MCF as a media in the hydrolytic enzymes immobilization process. α-amylase and cellulase from Aspergillus sp were immobilized on MCF. The material was synthesized using a Pluronic P-123 surface-active reagent. Then the surfaces of material was modified with (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES) to join the amino groups -NH2. The surface was activated with glutaraldehyde to enable covalent bonding between MCF and protein. The characteristics of materials were based on elemental analysis, low temperature sorption of N2, thermogravimetric analysis and IR spectroscopy. All synthesized biocatalysts were used in hydrolysis of starch and cellulose to check their biological activity. Based on the results obtained, the best medium is MCF1_APTES_AG1:1 with MCF: APTES ratio of 1: 1. The important conclusion of this work is that MCF material can be successfully used as a media for the immobilization of both smaller molecules such as α-amylase and larger cellulases.

W niniejszej pracy zaprezentowano badania prowadzone nad immobilizacją dwóch enzymów z rodziny hydrolaz: α-amylazy oraz celulazy Aspergillus sp. Materiałem wykorzystanym jako nośnik w procesie unieruchamiania białka była mezoporowata krzemionka typu MCF. Przeprowadzono syntezę materiału MCF stosując jako templat odczynnik powierzchniowo czynny jakim jest Pluronic P-123. Następnie powierzchnie powstałego preparatu poddano modyfikacji (3-aminopropyl)trietoksysilanem (APTES) w celu wprowadzenia grup aminowych –NH2. Otrzymaną powierzchnię aktywowano aldehydem glutarowym. Tak wytworzony nośnik miał na celu związać kowalencyjnie białka w procesie immobilizacji. Charakterystykę wytworzonych nośników oparto na pomiarach analizy elementarnej, niskotemperaturowej sorpcji N2, analizy termograwimetycznej oraz spektroskopii IR. W oparciu o wyniki wszystkich metod stwierdzono, że otrzymano 6 materiałów zdolnych do wykorzystania w procesie immobilizacji kowalencyjnej.Przeprowadzone badania katalityczne sugerują, że otrzymane biokatalizatory heterogeniczne wykazują aktywność biologiczną. Na podstawie otrzymanych wyników, wybrano najlepiej działający nośnik jakim jest MCF1_APTES_AG1:1 o stosunku MCF:APTES wynoszącym 1:1. Ważnym wnioskiem płynącym z tej pracy jest fakt, że materiał MCF może być pomyślnie zastosowany jako nośnik w procesie immobilizacji zarówno mniejszych molekuł jakimi są cząsteczki α-amylazy jak i większych – celulaz.