Monodispers poli (akrilamid) jel mikrokürelere a-kemotripsin immobilizasyonu ve immobilize enzim sistemin kesikli ve sürekli sistem performansı

ÖZET Bu çalışmada, a-kemotripsin fiziksel tutuklama yolu ile eş boyutlu ve yaklaşık 3mm çaplı küresel poli(akrilamid), poli(AA), partiküller içerisine tutuklanmıştır. Jel partiküller, kalsiyum aljinat jel'in polimerizasyon kalıbı olarak kullanıldığı sulu dağıtma ortamında hazırlanmıştır. Bu çalışmada potasyum persulfat/tetrametilendiamin, sodyum- alj inat/kalsiyum klorür sırası ile redoks başlatıcı ve stabilizör olarak kullanılmıştır. Enzim-jel partiküllerinin hazırlanması sırasında sulu partikül oluşturma ortamı, önemli bir enzim kaçağına neden olmamıştır. Immobilize enzim sisteminin aktivitesini belirleyebilmek amacıyla benzoil-L-tirosin etil ester (BTEE) sentetik substrat olarak seçilmiştir. Immobilize enzim sisteminin performansı ilk olarak kesikli reaktörde incelenmiştir. Çalışmanın bu bölümünde BTEE başlangıç derişimi, reaktör sıcaklığı ve hidroliz ortamındaki alkol derişimi değiştirilmiştir. Bu deney grubunda elde edilen sonuçlar kesikli reaktörde gözlenen BTEE hidroliz hızının partikül içi difuzyon basamağı tarafından kontrol edildiğini göstermiştir. Enzim-jel partiküllerin aktivitesi sürekli karıştırmalı bir reaktörde de incelenmiştir. Sürekli reaktörde yapılan deneylerde, besleme çözeltisindeki BTEE derişimi, besleme akış hızı ve reaktör sıcaklığı değişken olarak seçilmiştir. Herbir değişken, farklı enzim yüklemeleri ile hazırlanan iki ayrı enzim-jel partikül örneği kullanılarak incelenmiştir. Polimerik matriks içerisindeki substrat etkin difuzyon katsayısının belirlenmesi amacıyla, yatışkın durumda çalıştırılan sürekli karıştırmalı reaktör sisteminde enzim-jel partikülleri ile farklı sıcaklıklarda elde edilen görünür reaksiyon hızları, difüzyon-reaksiyon modelinde kullanılmıştır. 11 ABSTRACT In this study, ct-chymotrypsin was immobilized via physical entrapment within monosize poly(Acrylamide), poly(AA), beads. The gel beads were prepared in an aqueous dispersion medium by using Ca-alginate gel as the polymerization mold. In this preparation, potassium persulfat/tetramethylethylene diamine and sodium- alginate/calcium chloride were used as the redox initiator and the stabilizer systems, respectively. The use of aqueous bead forming medium did not cause a significant enzyme leakage during the preparation of enzyme-gel beads. Benzoyl-L-tyrosine ethyl ester, BTEE, was chosen as syntethic substrate to determine the immobilized enzyme activity. Firstly, the performance of immobilized enzyme was examined in a batch reactor. BTEE initial concentration, reaction temperature and alcohol concentration of the reaction medium were changed at these experiments. The results showed that, BTEE hydrolysis rate was controlled by internal mass transfer resistance against the substrate diffusion. The activity of enzyme-gel particles was also determined in a continously stirred tank reactor. BTEE feed concentration, feed flow rate and the reaction temperature were changed in this reactor. Two different enzyme-gel particles including different amounts of enzyme were used in these experiment. Apparent reaction rates of enzyme-gel particles, which were determined in the continous stirred tank reactor at different temperatures, were used for diffusion-reaction model to determine effective diffusion of substrate in the polymeric matrix. 76