hrvatski

Razvoj integriranog mikrosustava za kontinuiranu ekstrakciju enzima lakaza

Pročišćavanje enzima dugotrajan je, skup i zahtjevan proces koji najčešće rezultira s niskim prinosom i gubitkom aktivnosti enzima. Ekstrakcijske metode su među najraširenijim metodama pročišćavanja različitih molekula, međutim upotreba konvencionalnih otapala, kao što su organska otapala, dovodi do denaturacije enzima. Upotreba vodenih dvofaznih sustava u svrhu pročišćavanja biomolekula, pokazala se učinkovitom i ekološki prihvatljivom metodom. Između različitih vodenih dvofaznih sustava, posebnu pažnju privlače vodeni dvofazni sustavi na bazi eutektičnih otapala (engl. Deep Eutectic Solvents, DES) zbog svoje niske toksičnosti, visoke biorazgradivosti i ekonomičnosti. Posljednjih godina, pozornost se usmjerava i na upotrebi mikroekstraktora u svrhu pročišćavanje biomolekula zbog intenzifikacije proces i manje vjerojatnosti narušavanje strukture biomolekula. U ovom radu razvijen je integrirani sustav serijski povezanog mikroekstraktora i mikroseparatora za kontinuiranu mikroekstrakciju proteina, odnosno ekstrakciju enzima lakaza porijeklom iz Trametes versicolor korištenjem vodenog dvofaznog sustava na bazi DES-a. Ukupno je sintetizirano i karakterizirano 15 DES-ova. U seriji šaržih ekstrakcija ispitan je utjecaj sastava DES-ova i koncentracije soli (K2HPO4) na učinkovitost ekstrakcije enzima lakaza. Sustav koji se sastojao od eutektičnog otapala kolin- klorid:propilen-glikol:cinkov diklorid 1:4:0, 02 (ChCl:PG:ZnCl2 1:4:0, 02) i vodene otopine K2HPO4 koncentracije γ = 0, 5 g/mL pokazao se najučinkovitijim sustavom za ekstrakciju enzima lakaza. U sljedećem koraku, korištenjem odabranog sustava, ispitan je utjecaj koncentracije enzima na učinkovitost ekstrakcije, a dobiveni rezultati pokazali su da povećanje koncentracije enzima pozitivno utječe na učinkovitost ekstrakcije. U svrhu intenzifikacije procesa, ekstrakcija je provedena u mikroekstraktoru gdje su ispitani utjecaj promjera kanala i vremena zadržavanja na učinkovitost ekstrakcije. Najveća učinkovitost ekstrakcije enzima u mikroekstraktoru (d = 500 μm) iznosila je E = 88, 34 ± 1, 04 %, a ostvarena je za vrijeme zadržavanja od τ = 12 s. Proces ekstrakcije u mikroekstraktoru uspješno je opisan 2D matematičkim modelom. Nakon optimizacije procesa ekstrakcije, mikroekstraktor je serijski spojen s mikroseparatorom u kojem je provedena uspješna separacija ekstraktne i rafinatne faze. Na samom kraju, razvijena metoda ispitana je na sirovom enzimu lakaza proizvedenog fermentacijom Trametes versicolor, a ekstrahirani enzim upotrjebljen je za uklanjanje tekstilne boje na bazi anilina.

enzim lakaza, ekstrakcija, eutektična otapala, mikroekstraktor, mikroseparator, integrirani sustav

nije evidentirano