| dc.contributor.advisor | Aksöz, Nilüfer | |
| dc.contributor.author | Diken Gür, Sinem | |
| dc.date.accessioned | 2017-01-13T12:07:18Z | |
| dc.date.available | 2017-01-13T12:07:18Z | |
| dc.date.issued | 2016 | |
| dc.date.submitted | 2016-12-09 | |
| dc.identifier.citation | Diken Gür S., Aksöz N., Atıksu Ön Arıtımı için Koimmobilize Enzim Tasarımı, Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016. | tr_TR |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/3058 | |
| dc.description.abstract | ABSTRACT
CO-IMMOBILISED ENZYME DESIGNING FOR WASTEWATER
PRETREATMENT
SİNEM DİKEN GÜR
Doctor of Philosophy, Department of Biology
Supervisor: Prof. Dr. Nilüfer AKSÖZ
December 2016, 90 Pages
Immobilized enzymes are defined as enzymes physically confined or localized in a particular
region with retention of their catalytic activities, and which can be used continuously and stored
for a long period; take the place of harsh chemical agents and long-lasting biological processes in
the wastewater treatment process.
In this study Na alginate, Na alginate-κ carrageenan hydrogels, Na alginate activated with
glutaraldehyde, grafted Na alginate and chitosan activated with glutaraldehyde were used with
intent to co-immobilization of protease, pectinase and α amylase enzymes. The study was
continued by using Na alginate beads and glutaraldehyde-activated chitosan beads in which three
enzymes could be successfully co-immobilized. The enzymes were covalently bond to the surface
of chitosan beads activated by glutaraldehyde while entrapped into the Na alginate beads.
Characterization studies were performed with scanning electron microscopy and Fourier transform
infrared spectroscopy.
Enzymes, co-immobilized using two different support materials and methods, were compared with
each other in terms of temperature and pH stability, reusability and storage stability characteristics.
Wastewater pretreatment process was performed by using glutaraldehyde-activated chitosan beads
which have a higher immobilization yield and relative activity and are more appropriate in respect
iv
to reproducibility and storage stability. For this purpose, synthetic manucipial wastewater, real
wastewater sample and sea water were used in which waste materials were added. In sea water,
while pectinase enzyme was inhibited, the maximum removal quantity was determined by α
amylase and protease. In terms of synthetic and municipal wastewater, while the removal rates of
co-immobilized α amylase and protease enzymes showed very close results, it was determined that
the product formation of pectinase in manucipal wastewater was higher.
In this study, pectinase, protease and α amylase enzymes were co-immobilized using
glutaraldehyde activated chitosan beads for pre-treatment of wastewater. We believe that this
developed material will be a model for the design of multi enzyme co-immobilization studies and
will shed light on future researches on this topic. | tr_TR |
| dc.description.tableofcontents | İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET ................................................................................................................................................ i
ABSTRACT ................................................................................................................................... iii
TEŞEKKÜR .................................................................................................................................... v
İÇİNDEKİLER…………………………………………………………………………………..vi
SİMGELER VE KISALTMALAR ................................................................................................. x
ŞEKİLLER DİZİNİ ...................................................................................................................... xiii
ÇİZELGELER DİZİNİ ................................................................................................................ xvi
1. GİRİŞ .......................................................................................................................................... 1
2. GENEL BİLGİ ............................................................................................................................ 4
2.1. Enzimler ................................................................................................................................... 4
2.1.1. Atıksu Arıtımında Enzimler .................................................................................................. 4
2.1.2. α amilaz Enziminin Özellikleri ve Atıksu Arıtımında Kullanımları ..................................... 5
2.1.3. Pektinaz Enziminin Özellikleri ve Atıksu Arıtımında Kullanımları ..................................... 7
2.1.4. Proteaz Enziminin Özellikleri ve Atıksu Arıtımında Kullanımları ....................................... 8
2.2. Enzim İmmobilizasyonu .......................................................................................................... 9
2.2.1. Enzim İmmobilizasyonunun Avantajları ............................................................................ 10
2.2.2. Enzim İmmobilizasyon Metotları ........................................................................................ 10
2.2.2.1. Taşıyıcıya Bağlanma ........................................................................................................ 11
2.2.2.1.1. Fiziksel Adsorbsiyon ..................................................................................................... 11
2.2.2.1.2. Kovalent Bağlanma ....................................................................................................... 11
2.2.2.1.3. İyonik Bağlanma ........................................................................................................... 12
2.2.2.2. Çapraz Bağlanma ............................................................................................................. 13
2.2.2.3. Tutuklama ve Kapsülleme ................................................................................................ 14
2.2.3. Enzim İmmobilizasyonunda Destek Materyal Olarak Kullanılan Bazı Doğal Polimerler . 14
2.2.3.1. Aljinat ............................................................................................................................... 15
2.2.3.2. Karragenan ....................................................................................................................... 16
2.2.3.3. Kitosan ............................................................................................................................. 17
2.2.4. Destek Materyallerin Aktive Edilmesinde Kullanılan Bazı Ajanlar ................................... 18
2.2.4.1. Glutaraldehit ..................................................................................................................... 18
2.2.4.2. Polietilenimin ................................................................................................................... 20
2.2.5. Enzim Ko-immobilizasyonu ............................................................................................... 20
vii
3. MATERYAL VE YÖNTEM .................................................................................................... 22
3.1. Kullanılan Enzimler ............................................................................................................... 22
3.2. Enzimatik Aktivite Tayini ...................................................................................................... 22
3.2.1. α amilaz Aktivite Tayini ...................................................................................................... 22
3.2.2. Pektinaz Aktivite Tayini ...................................................................................................... 22
3.2.3. Proteaz Aktivite Tayini ....................................................................................................... 22
3.3. İmmobilizasyon Verimi ve Yükleme Etkinliği Değerlerinin Hesaplanması ......................... 23
3.4. α amilaz, Pektinaz ve Proteaz Enzimlerinin Ko-immobilizasyonu için Uygun Destek
Materyal ve İmmobilizasyon Metodunun Seçimi ................................................................. 23
3.4.1. Enzimlerin Aljinat-κ Karragenan Hidrojel ile Tutuklama Yöntemiyle Ko-immobilizasyonu
............................................................................................................................................... 23
3.4.2. Enzimlerin Glutaraldehit ile Aktive Edilen Na Aljinat Boncuklarda Kovalent Bağlanma ile
Ko-immobilizasyonu ............................................................................................................. 24
3.4.3. Enzimlerin Ekleme Yapılmış Na Aljinat Boncuklar ile Ko-immobilizasyonu ................... 24
3.4.4. Enzimlerin Na aljinat Jelde Tutuklama Yöntemiyle Ko-immobilizasyonu ........................ 25
3.4.5. Na Aljinat Jelde Tutuklama Yöntemiyle Ko-İmmobilizasyon Koşullarının Optimizasyonu
............................................................................................................................................. 26
3.4.5.1. Na aljinat Konsantrasyonu ............................................................................................... 26
3.4.5.2. CaCl2 Konsantrasyonu ..................................................................................................... 26
3.4.5.3. Enzim Konsantrasyonları ................................................................................................. 27
3.4.6. Enzimlerin Glutaraldehit Aracılığıyla Kitosan Boncuk Yüzeyine Kovalent Bağlanma
Yöntemiyle Ko-immobilizasyonu ........................................................................................ 27
3.4.6.1. Kitosan Boncukların Hazırlanması .................................................................................. 27
3.4.6.2. Kitosan Boncukların Glutaraldehit ile Aktivasyonu ........................................................ 27
3.4.6.3. α amilaz, Pektinaz ve Proteaz Enzimlerinin Aktive Kitosan Boncuklara Koİmmobilizasyonu
................................................................................................................. 28
3.4.7. Ko-İmmobilizasyon Koşullarının Optimizasyonu .............................................................. 29
3.4.7.1. Kitosan Konsantrasyonu .................................................................................................. 29
3.4.7.2. Glutaraldehit Konsantrasyonu .......................................................................................... 29
3.4.7.3. Aktivasyon süresi ............................................................................................................. 30
3.4.7.4. İmmobilizasyon Süresi ..................................................................................................... 30
3.4.8. Kitosan Boncukların Karakterizasyonu .............................................................................. 30
3.4.8.1. Kitosan Boncukların Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Analizi ............................. 30
viii
3.4.8.2. Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ..................................................... 30
3.5. Serbest ve İki Farklı Destek Materyal Kullanılarak Ko-immobilize Edilen Enzimlerin Bazı
Özelliklerinin Saptanması ..................................................................................................... 30
3.5.1. Optimum Çalışma Sıcaklıklarının Belirlenmesi ................................................................. 30
3.5.2. Optimum Çalışma pH’ larının Belirlenmesi ....................................................................... 31
3.5.3. Termal Kararlılıklarının Saptanması ................................................................................... 31
3.5.4. pH Kararlılıklarının Saptanması .......................................................................................... 31
3.5.5. Depolama Karaklılıklarının Saptanması ............................................................................. 31
3.5.6. Operasyon Kararlılıklarının Saptanması ............................................................................. 32
3.6. Aktive Edilmiş Kitosan Boncuklara Ko-immobilize Enzimlerle Atıksu Ön Arıtımı ............ 32
4. SONUÇ ve TARTIŞMA ........................................................................................................... 34
4.1. α amilaz, Pektinaz ve Proteaz Enzimlerinin Ko-immobilizasyonu İçin Uygun Destek
Materyal ve İmmobilizasyon Metodunun Seçimi ................................................................. 34
4.2. α amilaz, Pektinaz ve Proteaz Enzimlerinin Na aljinat Jelde Tutuklama Yöntemiyle Koimmobilizasyonu
.................................................................................................................... 35
4.2.1. İmmobilizasyon Koşullarının Optimizasyonu .................................................................... 36
4.2.1.1. Na Aljinat Konsantrasyonu .............................................................................................. 36
4.2.1.2. CaCl2 Konsantrasyonu ..................................................................................................... 37
4.2.1.3. Yüklenen Enzim Konsantrasyonu .................................................................................... 39
4.3. Enzimlerin Glutaraldehit Aracılığıyla Kitosan Boncuk Yüzeyine Kovalent Bağlanma
Yöntemiyle Ko-immobilizasyonu ........................................................................................ 40
4.3.1. Kitosan Boncukların Hazırlanması ..................................................................................... 40
4.3.2. Kitosan Boncukların Glutaraldehit ile Aktivasyonu ........................................................... 41
4.3.3.1 Kitosan Konsantrasyonu ................................................................................................... 42
4.3.3.2. Glutaraldehit Konsantrasyonu .......................................................................................... 44
4.3.3.3. Aktivasyon Süresi ............................................................................................................ 46
4.3.3.4. İmmobilizasyon Süresi ..................................................................................................... 47
4.3.4. Glutaraldehit ile Aktive Edilmiş Kitosan boncukların karakterizasyonu ............................ 49
4.3.4.1. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Analizi ............................................................... 49
4.4. Serbest ve İki Farklı Destek Materyal Kullanılarak Ko-immobilize Edilen Enzimlerin Bazı
Özelliklerinin Saptanması ..................................................................................................... 53
4.4.1. Optimum Çalışma Sıcaklıklarının Belirlenmesi ................................................................. 53
4.4.2. Optimum Çalışma pH’ larının Belirlenmesi ....................................................................... 57
4.4.4. pH Kararlılıklarının Saptanması .......................................................................................... 62
4.4.5. Depolama Kararlılıklarının Saptanması .............................................................................. 63
4.4.6. Tekrar Kullanım Kararlılıklarının Saptanması .................................................................... 68
4.4.7. Atıksuda Ko-immobilize Enzimlerle Ön Arıtım ................................................................. 72
5.YORUM ..................................................................................................................................... 75
KAYNAKLAR .............................................................................................................................. 77
ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................................. 89 | tr_TR |
| dc.language.iso | tur | tr_TR |
| dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
| dc.subject | Ko-immobilizasyon | tr_TR |
| dc.subject | Atıksu | |
| dc.subject | Ön arıtım | |
| dc.subject | Aljinat boncuk | |
| dc.subject | Glutaraldehit ile aktive edilen kitosan boncuk | |
| dc.subject | Pektinaz | |
| dc.subject | α amilaz. | |
| dc.subject | Proteaz | |
| dc.title | Atıksu Ön Arıtımı için Koimmobilize Enzim Tasarımı | tr_TR |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis | tr_TR |
| dc.description.ozet | ÖZET
ATIKSU ÖN ARITIMI İÇİN KO-İMMOBİLİZE ENZİM TASARIMI
SİNEM DİKEN GÜR
Doktora, Biyoloji Bölümü
Tez Danışmanı: Prof. Dr. Nilüfer AKSÖZ
Aralık 2016, 90 Sayfa
Belirli bir bölgeye katalitik aktivitesini koruyarak yerleştirilmiş, sürekli kullanılabilir ve uzun süre
saklanabilir enzimler olarak tanımlanan immobilize enzimler, atıksu arıtım işlemlerinde sert
kimyasal ajanların ve uzun süren biyolojik işlemlerin yerini almaktadır.
Bu çalışmada proteaz, pektinaz ve α amilaz enzimlerinin ko-immobilizasyonu amacıyla Na aljinat,
Na aljinat-κ karragenan hidrojel, glutaraldehit ile aktive edilen Na aljinat, ekleme yapılmış Na
aljinat ve glutaraldehit ile aktive edilen kitosan boncuklar kullanıldı. Üç enzimin de başarılı bir
şekilde ko-immobilize edilebildiği Na aljinat boncuklar ve glutaraldehit ile aktive edilen kitosan
boncuklar kullanılarak çalışmaya devam edildi.
Enzimler, Na aljinat boncuklara hapsedilirken glutaraldehit kullanılarak aktive edilen kitosan
boncukların yüzeyine kovalent olarak bağlandılar. Karakterizasyon çalışmaları taramalı elektron
mikroskobu (SEM) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ile gerçekleştirildi. İki
farklı destek materyal ve metot kullanılarak ko-immobilize edilen enzimler sıcaklık ve pH
stabilitesi, tekrarlanabilirlik ve saklama stabilitesi gibi özellikleri bakımından birbirleriyle
karşılaştırıldılar.
İmmobilizasyon verimi ve bağıl aktivitesi daha yüksek olan, tekrarlanabilirlik ve saklama
stabilitesi bakımından daha uygun olan enzim ko-immobilize kitosan boncuklar kullanılarak atıksu
ii
ön arıtım işlemi gerçekleştirildi. Bu amaçla sentetik evsel atıksu, gerçek bir atıksu örneği ve deniz
suyu içerisine atık maddeler eklenerek kullanıldı. Deniz suyunda pektinaz enzimi inhibe olurken,
α amilaz ve proteazda maksimum giderim miktarları saptandı. Sentetik ve gerçek evsel atıksu
örneklerinde ise, ko-immobilize α amilaz ve proteaz enzimlerinin giderim oranları birbirlerine
yakın sonuçlar gösterirken, pektinaz için gerçek evsel atıksudaki ürün oluşumu daha yüksek olarak
saptandı.
Bu çalışmada atıksu ön arıtımı için glutaraldehit ile aktive kitosan boncuklar kullanılarak α amilaz,
proteaz ve pektinaz enzimleri ko-immobilize edildi. Geliştirilen bu materyalin çoklu enzim koimmobilizasyon
çalışmalarının tasarlanması için bir model olacağına ve gelecekte bu konuda
yapılacak çalışmalara ışık tutacağına inanmaktayız. | tr_TR |
| dc.contributor.department | Biyoloji | tr_TR |
| dc.contributor.authorID | TR116802 | tr_TR |
