Naslov
Studij fumaraze i alkohol dehidrogenaze u biotransformacijama
(Study of fumarase and alcohol dehydrogenase in the biotransformations)

Autori
Vrsalović Presečki, Ana

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
19.10

Godina
2006

Stranica
112

Mentor
Vasić-Rački, Đurđa

Ključne riječi
fumaraza; alkohol dehidrogenaza; kvasac; regeneracija NAD+; modeliranje
(fumarase; alcohol dehydrogenase; yeast; NAD+ regeneration; modelling)

Sažetak
Biotehnologija se trenutačno smatra korisnom alternativom konvencionalnim tehnološkim procesima u industriji. Razlog tome je, što je enzimima, za razliku od kemijskih katalizatora, moguće provesti kompleksne kemijske reakcije pri blagim i za okoliš prihvatljivim uvjetima sa velikom selektivnošću i efikasnošću. Unatoč navedenim prednostima, upotreba enzima u industriji, ograničena je zbog njihove visoke cijene, nestabilnosti, te dostupnosti u malim količinama. Intenzivna istraživanja, u posljednjih nekoliko desetljeća, na području enzimske tehnologije, ponudila su brojna rješenja koja bi olakšala njihovu praktičnu primjenu. Jedno od njih je biokataliza uz cijele stanice koje mogu ponuditi širu i ekonomski isplativiju eksploataciju biokatalizatora u industriji, zbrinjavanju otpada, medicini i razvoju biosenzora. Naime, osim što se upotrebom cijelih stanica izbjegava dugotrajan i skupi proces izolacije, enzim se čuva u svom prirodnom okruženju čime se smanjuje mogućnost njegove deaktivacije. Nedostatak upotrebe ovog oblika katalizatora je difuzija supstrata i produkata kroz staničnu membranu, te neželjene sporedne reakcije zbog prisutnosti drugih enzima u stanici. Neki nedostaci mogu se izbjeći postupkom permeabilizacije stanica. Stoga je u ovom radu uspoređena upotreba izoliranih enzima: fumaraze i alkohol dehidrogenaze i permeabiliziranih stanica koje ih sadrže. Za odabir cijelih stanica ispitano je više kvasaca. Ispitivanje enzima fumaraze provedeno je u reakciji fumarne u L-jabučnu kiselinu. Korišten je komercijalni izolirani enzim iz svinjskog srca, permeabilizirane stanice kvasca Saccharomyces bayanus (UVAFERM BC), te permeabilizirane stanice pekarskog kvasca. Optimiran je postupak permeabilizacije ispitivanjem utjecaja vrste i koncentracije detergenta, te vremena permeabilizacije na aktivnost enzima fumaraze u permeabiliziranim stanicama kvasca. Za sva tri oblika katalizatora ispitana je reakcijska kinetika metodom početnih brzina i procijenjeni su kinetički parametari. Provedena je ocjena valjanosti postavljenih reaktorskih modela u različitim reaktorskim sustavima. U šaržnom reaktoru je postignuta 80 %-tna konverzija fumarne kiseline uz sva tri ispitana biokatalizatora. Prilikom nastajanja L-jabučne kiseline uz permeabilizirane stanice kvasaca nije došlo do nastajanja sporednih produkata. Ispitivanje enzima alkohol dehidrogenze provedeno je u reakciji oksidacije heksanola. Kao izolirani enzim korištena je komercijalna kvaščeva alkohol dehidrogenaza, a kao cijele stanice permeabilizirane stanice pekarskog kvasca. U ovoj reakciji je uz heksanol kao drugi supstrat sudjelovao koenzim NAD+. Zbog visoke cijene koenzima, ispitano je više načina njegove regeneracije. U svim je sustavima ispitana reakcijska kinetika i procijenjeni su kinetički parametri. Postavljeni su modeli biokatalitičke oksidacije heksanola uz oba tipa biokatalizatora, te regeneracije koenzima. Ocjena valjanosti modela je provedena u kotlastom reaktoru. Uz permeabilizirane stanice pekarskog kvasca dobivena je 100 %-tna konverzija heksanola u svim ispitanim sustavima s regeneracijom koenzima. Najviša konverzija uz izolirani enzim ADH je ostvarena kada je regeneracija koenzima provedena uz istovremenu redukciju piruvata kataliziranu L-laktat dehidrogenazom (L-LDH).

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Biotehnologija

POVEZANOST RADA