İmmobilize lipaz kullanarak değişik bitkisel yağlardan yağ asidi üretimi

Abstract

Yağların hidrolizi ile elde edilen yağ asitleri, boya, vernik, polimer, ilaç, kozmetik ve gıda sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yağların hidrolizi yaygın olarak kimyasal yöntemlerle yüksek sıcaklık (250°C) ve basınç altında (30-60atm) gerçekleştirilmektedir. Lipaz kullanılarak yağ hidrolizi düşük sıcaklıklarda (25-60°C) yapılabilmektedir. İmmobilize enzimle yağ asitleri kimyasal metodlara göre daha yüksek verimle ekonomik olarak üretilebilmektedir. Bu çalışmada enzimatik olarak değişik bitkisel yağların (ayçiçek, zeytin ve mısır yağı) hidroliziyle yağ asitlerinin üretimi çalışılmıştır. Detaylı çalışmalarda ayçiçek yağı kullanıldı. Enzim immobilizasyonu, stiren, divinil benzen ve poliglutaraldehit kullanılarak hazırlanan ve yapısında aldehit fonksiyonel grupları ihtiva eden bir ko-polimer üzerinde gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasında, immobilizasyon işlemi ve hidroliz reaksiyonunun optimizasyonlarıyla bu enzimin ayçiçek yağının hidrolizinde başarılı bir şekilde kullanılabileceği gösterildi. İmmobilizasyon şartları optimize edilerek, Thermomyces lanuginosa lipazı bu ko-polimer üzerine kovalent olarak %100 immobilizasyon ve % 85.6 aktivite verimleriyle immobilize edildi. Gram matriks başına 16.5 mg protein immobilize edildi. pH, tampon çözelti konsantrasyonu, tampon çözelti miktarı, sıcaklık, organik çözücü ve tuz etkileri çalışılarak hidroliz reaksiyonu optimize edildi. İmmobilize sistemin depolama ve tekrarlı kullanımı araştırıldı ve 30 günlük depolama sonunda immobilize enzimin aktivitesinin %8.1 oranında ve 20 tekrarlı kullanım deneylerinde aktivitede %38.5 oranında azalma olduğu bulundu. Aktivite kayıplarının bir kısmı (%50) süzme esnasında oluşmaktadır. Bu tez çalışmasında geliştirilen metot basit olmasına rağmen çok etkilidir ve yağ asidi üretiminde kullanılabilme potansiyeli vardır.Fatty acids, obtained from hydrolysis of oils, have been widely used in such industries as paint, varnish, polymer, medicine, cosmetic, and food. They are produced in large quantitaties with chemical and enzymatic catalysts or without catalysts. In the process without catalyst, high pressure (150 bar) and temperatures (250°C) are required for the hydrolysis of oils. Fatty acids could be produced at lower pressure (1-60 atm) and temperatures (23-60°C) if the hydrolysis is catalyzed by chemical or biological catalysts. Lipases from various sources have been used in hydrolysis of oils to produce fatty acids. Economic production of fatty acids requires the usage of immobilized lipases. Many different methods have been developed for the immobilization of these biocatalysts. In this study, production of fatty acids from sunflower, olive, and corn oils were studied using immobilized lipase from Thermomyces Lanuginosa. This enzyme was covalently immobilized onto a porous copolymer, formed using styrene, divinylbenzene and polyglutaraldehyde. Immobilization of the enzyme onto this co-polymer was optimized. Immobilization gave rise to 100% immobilization and 85.6% activity yields. In immobilization, 16.5mg protein per gram matrix was covalently bound. The hydrolysis of sunflower oil by immobilized lipase resulted in fatty acids more than olive and corn oil. Thus, hydrolysis optimizations were carried out using sunflower oil. In hydrolysis optimization studies, such parameters as pH, buffer solution concentration, buffer solution quantity, temperature, organic solvent, and salt were studied. It was shown that the immobilized lipase could be used in hydrolysis of sunflower oil. The immobilized enzyme retained 61.5 and 91.9% initial activities in 20 batch reactions and at storage for 30 days at 4°C, respectively. 50% of the activity loss in batch reactions was due to filtering process. The method developed in this study is simple, yet effective and could be used in production of fatty acids.