بهینه‌سازی تثبیت آنزیم پکتیناز بر سیلیکا آئروژل و‌کاربرد ‌آن در استخراج ترکیبات فنلی‌تفاله انگور

یکی از کاربردهای تجاری آنزیم پکتیناز، پکتین زدایی و شفاف سازی آب میوه ها و استخراج ترکیبات فنلی از میوه ها است. تثبیت پکتیناز یکی از روشهای پایدارسازی آن است که امکان جداسازی آنزیم از واکنش و استفاده مجدد از آن را فراهم ساخته و در نتیجه هزینه استفاده آنزیم در صنعت را کاهش می دهد. در این تحقیق آنزیم پکتیناز حاصل از آسپرژیلوس نایجر بر روی سیلیکا آئروژل آبدوست به روش جذب سطحی تثبیت گردید. جذب سطحی شامل برهمکنش های هیدروژنی، آبگریز و وان دروالس بین حامل جامد و مولکول های جذب شونده هستند و به دلیل سادگی، باقی ماندن فعالیت کاتالیستی بالا و قابلیت استفاده مجدد حامل ها بعد از غیر فعال شدن آنزیم های تثبیت شده، پتانسیل اقتصادی بالاتری را در مقایسه با سایر روش های تثبیت دارد. پایه های سیلیکا آئروژل حاوی پکتیاز توسط آزمون های طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین خواص شدند. پارامترهای تاثیرگذار در تثبیت آنزیم (زمان تثبیت، نسبت آنزیم به پایه و ph) با استفاده از روش سطح پاسخ مطالعه و کاربرد آنزیم تثبیت شده در استخراج ترکیبات فنلی از تفاله انگور بررسی گردید. نتایج بدست آمده از آزمونهای تعیین خواص و اندازه گیری بازده تثبیت، نشان از تثبیت موثر آنزیم بر پایه سیلیکا آئروژل داشت. شرایط بهینه برای تثبیت، در ph معادل 5، نسبت آنزیم به پایه معادل 0/1 و زمان 89/2 دقیقه بدست آمد. بازده تثبیت در این شرایط 78/1 درصد بود. نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی تفاوت معناداری با هم نداشتند که نشان از کفایت مدل بدست آمده داشت. میزان استخراج ترکیبات فنلی توسط آنزیم پکتیناز تثبیت شده بر پایه سیلیکا آئروژل از تفاله انگور، %78/7 و درصد گیرندگی رادیکال آزاد %55/7، نسبت به حالتی که تیمار آنزیمی انجام نگرفت، افزایش یافت.

optimization of pectinase enzyme immobilization on silica aerogel and its application in the extraction of phenolic compounds of grape pomace

one of the commercial applications of the pectinase enzyme is pectinization and clarification offruit juices and extraction of phenolic compounds from the fruits. pectinase immobilization isone of the stabilization methods that makes it possible to separate the enzyme from the reactionand reuse it, thus reducing the cost of using the enzyme in the industry. in this study, thepectinase enzyme from aspergillus niger was immobilized on hydrophilic silica aerogel by theadsorption method. adsorption involves hydrogen, hydrophobic, and van der waals interactionsbetween solid carriers and adsorbed molecules, and due to their simplicity, high catalyticactivity, and reusability of carriers after inactivation of immobilized enzymes, has highereconomic potential, compared to other immobilization methods. properties of silica aerogelcontaining pectinase were determined by fourier transform infrared spectroscopy (ftir) andfield emission scanning electron microscope (fesem) analysis. effective parameters inenzyme immobilization (immobilization time, enzyme to support ratio, and ph) were studiedusing the response surface methodology (rsm) and the application of immobilized enzyme inthe extraction of phenolic compounds from the grape pomace was investigated. results obtainedfrom properties analysis and measurement of immobilization efficiency showed effectiveimmobilization of the enzyme on the silica aerogel supports. optimal conditions forimmobilization were obtained at ph 5, enzyme to support ratio of 0.1, and time of 89.2 minutes.the immobilization efficiency in these conditions was 78.1%. experimental results andmodeling were not significantly different, which showed the adequacy of the model. extractionof phenolic compounds from the grape pomace by pectinase immobilized on silica aerogelsupports, increased by 78.7% and free radical scavenging by 55.7%, compared to the casewithout enzymatic treatment.