Immobilizacja enzymów celulolitycznych na mezoporowatych materiałach krzemionkowych

Celem prowadzonych badań było opracowanie ścieżki syntezy hybrydowego biokatalizatora z enzymami hydrolitycznymi unieruchomionymi przez wiązanie kowalencyjne na sferycznych ziarnach komercyjnie dostępnej krzemionki. Ziarna krzemionki modyfikowano chemicznie 3–amino propyl(trietoksysilanem) (APTES) w celu wygenerowania na ich powierzchni reaktywnych grup –NH2. W kolejnym etapie przygotowania nośnika do immobilizacji enzymów, powierzchnię aktywowano aldehydem glutarowym (GA), który w procesie immobilizacji enzymów pełnił rolę łącznika (ang. spacer). Jako fizykochemiczną metodę charakteryzacji zastosowano analizę elementarną CHN. Strukturę chemiczną nośnika na etapie funkcjonalizacji APTES i aktywacji GA badano przy pomocy spektroskopii w podczerwieni – DRIFT. Powierzchnię właściwą i kształt porów wyznaczono na postawie niskotemperaturowej sorpcji azotu (BET). Na otrzymanym nośniku immobilizowano handlowe enzymy hydrolityczne: α–amylazę, Aspergillus sp. i Novozym 476®. Aktywność biokatalizatorów amylolitycznych oznaczano w procesie hydrolizy handlowej skrobi ziemniaczanej, natomiast celulolitycznych w reakcji hydrolizy celulozy mikrokrystalicznej. Wykazano, że hybrydowe biokatalizatory z immolizowaną α–amylazą i celulazą Aspergillus sp. charakteryzują się wyższą aktywnością niż enzymy natywne. Takiego efektu nie zaobserwowano dla hybrydowego biokatalizatora z immoblilizowanymi enzymami celulolitycznymi Novozym 476®.

The purpose of the reserch was synthesis for a hybrid biocatalyst with a hydrolytic enzyme immobilized by covalent bonding on spherical granules of commercially available silica. Silica grains chemically modify 3-aminopropyl (triethoxysilane) (APTES) to generate reactive -NH2 groups on their surfaces.In the next step of preparation the carrier for the enzyme immobilization, to activate glutaraldehyde (GA) was used which in the enzyme immobilization process was a spacer. As a physico-chemical characterization method, CHN elemental analysis was used. The chemical structure of the carrier at the APTES functionalization stage and GA activation was investigated by Infrared spectroscopy – DRIFT. The proper surface and pore shape were determined based on low temperature nitrogen sorption (BET).Hydrolysed commercial enzymes: α-amylase, Aspergillus sp. And Novozym 476®, were immobilized on the obtained carrier. The activity of amylolytic biocatalysts was determined by hydrolysis of commercial potato starch while cellulolytic reactions by hydrolysis of microcrystalline cellulose. Hybrid biocatalysts with immolized α-amylase and cellulase Aspergillus sp. Have been shown to exhibit higher activity than native enzymes.Such effect was not observed for the hybrid biocatalystWith Novozym 476® immobilized cellulolytic enzymes.