Gliserinden lipaz katalizli gliserin karbonat üretimi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SELDA AYDOĞDU

Danışman: Nurcan Kapucu

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada gliserinin katma değerli bir ürünü olan gliserin karbonatın (GlyC) gliserin ve dimetilkarbonat (DMC) ile enzimatik üretimi amaçlanmıştır. Bu amaç kapsamında çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada kitosan ve çok duvarlı karbonnanotüp (ÇDKNT) ile hazırlanmış olan biyonanokompozit desteğe Candida antartica B (CalB) ve Novozyme 51032 enzimleri çapraz bağlayıcı ajanı gluteraldehit (Gla) yardımı ile tutuklanmıştır. Tutuklamaya etki eden parametreler ve tutuklanan enzimlerin çözücülü/çözücüsüz ortamdaki tekrar kullanımı araştırılmıştır. CalB için en uygun tutuklama koşullarında (%4 Gla, 3 saat Gla ile bekleme süresi, 35 ⁰C, 400 µL enzim, pH 7, %0,2 ÇDKNT (w/w), 0,5 g destek ve 22 saat) tutuklama verimi %82,47, hidrolitik enzim aktivitesi 3,38 U/mg destek ve adsorplanan protein miktarı (APM) 20,66 mg/g olarak belirlenmiştir. Novozyme 51032 enzimi için belirlenen en uygun tutuklama koşullarında (300 µL enzim, pH 8, 40 ⁰C ve 20 saat, diğer koşullar CalB ile aynı) ulaşılan tutuklama verimi %64,06, hidrolitik enzim aktivitesi 9,43 U/mg destek ve APM 10,63 mg/g olarak elde edilmiştir. 2. aşamada her iki enzimin adsorpsiyon prosesi incelenerek, adsorpsiyon sürecine ait izotermler, adsorpsiyon kinetiği ve termodinamik parametreler belirlenmiştir. 3. aşamada ise, tutuklanmış CalB ve Novozyme 51032 ile enzimatik GlyC üretimine sıcaklık, enzim miktarı, DMC/Gly mol oranı, süre, su miktarı, çözücü (tert-butanol) ve tekrar kullanım etkisi incelenmiştir. Çözücüsüz ortamda, CalB enzimi ile GlyC üretim ön denemelerinde belirlenen en uygun çalışma koşullarında (50 ⁰C sıcaklık, 3/1 DMC/Gly mol oranı, %10 enzim miktarı, 24 saat süre) Gly dönüşümü ile GlyC seçimliliği ve verimi sırasıyla, %60,9, %44,5 ve %27,1 olarak elde edilmiş, enzimin beş tekrarlı kullanımı sonunda GlyC verimindeki düşme %31 olmuştur. Ayrıca CalB enzimi ile GlyC üretimi Yanıt Yüzey Yöntemi (YYY) kullanılarak optimize edilmiş; ön denemelerle belirlenen üç bağımsız değişkenin (sıcaklık:40-60oC, DMC/Gly mol oranı:2/1-4/1 ve enzim miktarı:%5-15) 24 saat süre sonunda yanıt değişkenlerine (Gly dönüşümü ile GlyC seçimliliği ve verimi) etkisi araştırılmıştır. YYY tarafından önerilen optimum tepkime koşullarında (52,2 ⁰C sıcaklık, 2,79/1 DMC/Gly mol oranı ve %11,7 enzim miktarı) belirlenen Gly dönüşümü ile GlyC seçimliliği ve verimi sırasıyla, %63,4, %45,3 ve %28,7 olmuş; bu koşullarda yapılan deney sonucunda elde edilen bu değerler ise sırasıyla, %64,7, %44,9 ve %29 olarak belirlenmiştir. 2. dereceden kuadratik modelin R2 değeri ise 0,99'dur. Novozyme 51032 enzimi ile GlyC üretimi için ise 50⁰C sıcaklık, 10/1 DMC/Gly mol oranı, %10 (w/w) enzim kullanılarak, ortama su ve çözücü eklemesi olmadığı durumda 24 h süre sonunda %80,3 Gly dönüşümü, % 99,8 GlyC seçimliliği ve %80 GlyC verimi elde edilmiş, enzimin beş tekrarlı kullanımı sonunda GlyC verimindeki düşme %28 olmuştur. Bu enzim ile yüksek değerlerde GlyC seçimliliği ve verimi elde edilmesi nedeniyle YYY kullanılmamıştır. Novozyme 51032, CalB enzimine kıyasla GlyC üretimi için daha yüksek seçimlilik ve verim değerlerine sahip olması nedeniyle ticari enzimlere alternatif ve umut verici olarak değerlendirilmiştir.