Applications of immobilized cellulases in the reactions of hydrolysis of model celluloses.

W przeprowadzonych badaniach enzymy celulolityczne immobilizowano na dwóch typach nośników polimerowych, otrzymanych na bazie N-winyloformamidu (NVF) metodą polimeryzacji suspensyjnej. Jeden z nich (nośnik p(NVF-EGDMA)) powstał w wyniku sieciowania N-winyloformamidu dimetakrylanem glikolu etylenowego (EGDMA), drugi natomiast (nośnik p(NVF-PVAm-EGDMA)) otrzymano z dwóch substratów: NVF i liniowej PVAm, sieciowanych EGDMA w celu uzyskania półprzenikających się sieci polimerowych (Semi-interpenetrating polymer networks SIPN). Fizykochemiczne metody charakterystyki otrzymanych nośników obejmowały analizę elementarną, spektroskopię FT-IR oraz spektroskopię ramanowską. Otrzymane układy polimerowe testowano, pod względem przydatności do immobilizacji enzymów: celulaz pochodzących z Aspergillus Species oraz mieszaniny enzymów celulitycznych pod nazwami handlowymi: Viscozme L i Novozym 476. Opracowano optymalną metodę immobilizacji bezpośrednio na nośniku, bez konieczności stosowania łączników. Uzyskane biokatalizatory wykorzystano w procesie hydrolizy celulozy mikrokrystalicznej, długołańcuchowej oraz α-celulozy. Porównano aktywność enzymów w formie wolnej i immobilizownej, a także z sukcesem zastosowano je w kolejnych cyklach reakcji (cyklu II i III). Biokatalizatory celulolityczne, otrzymane na bazie komercyjnych enzymów immobilizowanych na nośnikach polimerowych, wykazują wysoką aktywność katalityczną i w znaczący sposób mogą przyczynić się do obniżenia kosztów enzymatycznej hydrolizy celulozy.

In the presented researches cellulolytic enzymes were immobilized on two types of polymer carriers received on the basis of N-vinylformamide (NVF) by suspension polymerization. One of them (the carrier p(NVF-EGDMA)) is poly(N-vinylformamide) crosslinked with ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), and the other (the carrier p(NVF-PVAm-EGDMA)) was formed from two substrates: NVF and linear PVAm, crosslinked with EGDMA to obtain semi-interpenetrating polymer networks (SIPN). The structure of the investigated copolymers were examined by elemental analysis, FT-IR, and FT-RS (Fourier-transform Raman spectroscopy) methods. Both polymeric systems were tested as carriers for the immobilization of enzymes: cellulase from Aspergillus Species and cellulase mixtures under the trade names: Viscozme L and Novozym 476. The optimal method of immobilization directly on the support was developed. The obtained enzyme-carrier biocatalysts were used in the reactions of hydrolysis of the microcrystalline cellulose, the long-chain cellulose and α-cellulose. The results of the immobilization were evaluated based on analyses of the enzyme activity and stability prior and after immobilization. Successfully applied the biocatalysts in the subsequent reaction cycles (cycle II and III). The cellulolytic biocatalysts received on the basis of a commercial enzymes immobilized on polymeric carriers exhibit high catalytic activity and can significantly lead to lower costs of the enzymatic hydrolysis of cellulose.