مدلسازی رفتار سینتیکی آنزیم گلوکز اکسیداز تثبیت شده در حامل کتیرا
محورهای موضوعی : بیوشیمی
1 - دانشجو
2 - استادیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی، تهران، ایران
کلید واژه: آنزیم و فعالیت آنزیمی, مدلسازی آنزیمی, آنزیم تثبیت شده, گلوکز اکسیداز, سینتیک آنزیمی,
چکیده مقاله :
آنزیم گلوکزاکسیداز از آنزیم‌های پر مصرف در صنعت است و در گروه اکسیدوردکتازها قرار دارد. آنزیم گلوکزاکسیداز کاتالیزور واکنش تبدیل گلوکز به گلوکونیک اسید و آب اکسیژنه است. در این تحقیق، ابتدا آنزیم گلوکز اکسیداز، عملکرد و ساختمان آن، پلیمر کتیرا، روشهای تثبیت آنزیمی و روشهای مختلف مدلسازی آماری معرفی شده است. برای بررسی فعالیت آنزیم گلوکز اکسیداز با استفاده از طراحی آزمایش‌ها (DOE) با روش پاسخ سطح (RSM)، از نتایج 19 آزمایش انجام شده در تحقیق قبلی استفاده شد. برای مدلسازی و بهینه‌سازی فعالیت آنزیمی از 3 متغیر pH، دما و زمان تثبیت با استفاده از نرم‌افزار Design Expert استفاده شده است. سپس بر اساس مدلسازی آماری، تابعی برای میزان فعالیت آنزیم گلوکز اکسیداز تثبیت شده در حامل کتیرا بر حسب 3 متغیر انتخابی ارائه شده است. بر طبق نتایج به دست آمده هر سه متغیر مورد بررسی در فعالیت آنزیم گلوکز اکسیداز تثبیت شده قویاً اثرگذار بوده‌اند و همچنین اثرات تداخلی آنها نیز تأثیرگذار بوده است. با استفاده از روش پاسخ سطح، بهینه‌سازی فعالیت آنزیمی انجام شد. شرایط بهینه برای بیشترین میزان فعالیت آنزیم گلوکزاکسیداز در pH برابر 98/5، دمای 37 درجه سانتی‌گراد و مدت زمان تثبیت 33/28 دقیقه تعیین شد که در این حالت ماکزیمم میزان فعالیت آنزیم گلوکزاکسیداز تثبیت‌شده به میزان μmol/min 2/1116 به دست آمد. از طرفی مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل نشان داد که نتایج به دست آمده از مدل موجود با نتایج آزمایشگاهی سازگاری خوبی داشته است و برای این تحقیق، متوسط خطا 2% محاسبه شده است.
Abstract The glucose-oxidase enzyme is widely used in industry. Glucose oxidase is an oxido-reductase enzyme that catalyses the oxidation of glucose to hydrogen peroxide and gluconic acid. In this study, the glucose oxidase enzyme, its structure and function, tragacanth polymer, different methods of enzyme immobilization and statistical modeling methods have been introduced. To investigate the enzyme activity of glucose oxidase using design of experiments (DOE) and response surface methodology (RSM), the results of 19 experiments, have been conducted in previous research, were used. For modeling and optimization of enzymatic activity, three variables of pH, temperature and immobilization time were selected and examined using the Design Expert software. Then, based on statistical modeling, a correlation was proposed that be able to determine the enzyme activity of the glucose oxidase. Using response surface methodology, maximum enzyme activity (1116.2 μmol/min) of the glucose oxidase was achieved at pH of 5.98, 37 ° C and 33.28 minutes. Finally we observed that our model results are accurately agreed with the experimental results.
_||_