Tutuklama ve kovalent bağlama ile immobilize edilmiş lipaz örneklerinin armut aroması sentezindeki performanslarının karşılaştırılması

Comparison of the performance of entrapped and covalently immobilized lipase in the synthesis of pear flavor

Abstract

Introduction: Although aroma esters are produced mostly by a chemical method that requires the use of aggressive chemical catalysts, enzymatic esterification has been very favored during previous two decades. The main aim of this study was to investigate the commercially important pear flavor, hexyl acetate (HAc), by the catalysis of immobilized lipase samples and to optimize the immobilization and operational conditions in detail.Methods: Lipases from Candida rugosa (CRL) and porcine pancreas (PPL) were immobilized using biodegradable polysaccharides, by entrapment in calcium alginate/chitosan composite gel (CRLCa-Alg/Chi and PPLCa-Alg/Chi) and by covalent binding onto the chitosan (CRLChi and PPLChi) carrier.Results: Among the several organic media, the highest esterification activites were observed in heptane. HAc yield decreased when substrate concentrations were higher than 50 or 75 mM. Yield increased with increase in reaction time up to the 5th hour in the batch type reactor while it increased during the 8 h reaction time for fixed bed reactors with lower yields.Discussion and conclusions: As well as synthesis conditions, immobilization parameters also affected HAc productivity. The amount of water in the microenvironment of lipase is so important not only for gaining its active conformation but only for the reaction direction

Özet

Giriş ve Amaç: Aroma esterleri çoğunlukla agresif kimyasal katalizör kullanımını gerektiren kimyasal yöntemlerle üretilmesine ragmen, son yirmi yıldır enzimatik üretimleri oldukça tercih edilmektedir. Bu çalışmanın esas amacı ticari olarak önemli armut aromasının hekzil asetat olarak immobilize lipaz katalizinde üretiminin ve immobilizasyon ile üretim şartlarının optimizasyonunun ayrıntılı olarak araştırılmasıdır. Yöntem ve Gereçler: Candida rugosa (CRL) ve domuz pankreası kaynaklı (PPL) lipaz enzimleri biyobozunur polisakkaritler kullanılarak kalsiyum alginate-kitosan kompozit jeline tutuklama (CRLCa-Alg/Chi and PPLCa-Alg/Chi) ve kitosan taşıyıcıya kovalent bağlama (CRLChi and PPLChi) yöntemleriyle immobilize edilmiştir. Bulgular: Bir çok organik ortam arasından en yüksek esterleşme aktivitesi heptanda gözlenmiştir. HAc verimi 50 veya 75 mM substrat derişiminin üzerinde azalmıştır. Kesikli reaktörde 5 saat reaksiyon süresine kadar verim artmış, dolgu yataklı reaktörde ise daha düşük verimle de olsa 8 saat reaksiyon boyunca ester verimi artmıştır. Tartışma ve Sonuç: HAc üretimini sentez koşulları kadar immobilizasyon parametreleri de etkilemiştir. Lipazın mikroçevresinde bulunan su miktarı sadece enzimin aktif formu kazanmasında değil reaksiyonun yönünde de oldukça önemlidir. Sonuç olarak, enzim molekülünü içeren taşıyıcının içinde/yüzeyinde adsorplamış olduğu su miktarı, lipaz enziminin aktif formunu kazandıracak ancak ester bağını hidroliz etmeyecek miktarda olması gereklidir.