Titelaufnahme

Titel
Oriented immobilization of Zbasic <[Z tief basic]> tagged sucrose phosphorylase and its application in a microchannel reactor / Ernestine Leitner
Verfasser/ VerfasserinLeitner, Ernestine
Begutachter / BegutachterinNidetzky, Bernd
Erschienen2011
UmfangXXV, 71 Bl. : Zsfassung ; graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Masterarb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Biokatalysator / Trägerkatalysator / Saccharose / Phosphorylase / Biokatalysator / Trägerkatalysator / Saccharose / Phosphorylase / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-25429 Persistent Identifier (URN)
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Oriented immobilization of Zbasic <[Z tief basic]> tagged sucrose phosphorylase and its application in a microchannel reactor [0.78 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Das Ziel dieser Arbeit war es, einen stabilen und aktiven Biokatalysator auf einem wiederverwertbaren Träger zu generieren. Hierzu wurde Zbasic-Saccharose Phosphorylase (Zbasic-SPase) nicht kovalent (durch ionische Wechselwirkungen) aus dem Rohextrakt an verschiedene Trägermaterialen gebunden. Die Qualität des Präparats wurde einerseits durch die Bindungskapazität des Trägers andererseits durch den Effektivitätsfaktor bestimmt. Hierzu wurden verschiedene Träger, die kommerziell erworbenen Sepabeads, die spezifisch funktionalisierten Glasperlen und ein Microchannelreaktor miteinander verglichen. Durch die Oberflächenmodifikation der Glasperlen mit einer 3-Schritt Funktionalisierungsprozedur konnte mit steigender Linkerlänge der Aminosilane die GG Ausbeute erhöht werden. Eine 1-Schritt Funktionalisierungsprozedur mit einem kommerziell erworbenen Sulfonsäuresilan erwies sich als beste Strategie, da ca. 9200 U SPase Aktivität und 88 mg Protein auf 1 g funktionalisierte Glasperlen binden konnten. Weiters führte dieses Enzympräparat zu guten Ergebnissen in den Transglucosylierungsstudien mit einem Effektivitätsfaktor von 0.38 bei 40% GG Umsatz, als auch bei den Proteineluierungen und den Wiederbeladungsexperimenten. Da die Microchanneloberfläche mit derselben Methode funktionalisiert wurde, konnten 500 U SPase Aktivität und 5 mg Protein pro Platte gebunden werden. Bei einer Verweilzeit von 24 Minuten wurden 23% von 900 mM Saccharose in GG umgesetzt.Im Gegensatz zu dem Microchannelreaktor mit einem Effektivitätsfaktor von 0.01 zeigten die Enzympräparate auf Sepabeads und Glasperlen einen annähernd vergleichbaren Effektivitätsfaktor von 0.4.Durch diese Arbeit konnten wir demonstrieren, dass die zielgerichtete Immobilisierung eine neue Technik mit industrieller Bedeutung darstellt. In Bezug auf den Microchannelreaktor sind weitere Optimierungen nötig.

Zusammenfassung (Englisch)

We report on an immobilization method to ensure the oriented binding of Zbasic tagged sucrose phosphorylase (Zbasic-SPase) on different carriers out of the crude extract.To generate a stable and active biocatalyst on a reusable support, Zbasic-SPase was non-covalently (ionic interactions) attached to various carriers. The quality of the enzyme preparation was determined by the binding capacity of the carrier as well as by the effectiveness factor. Commercially available Sepabeads, specifically functionalized glass beads and a microchannel reactor were compared regarding their performance. Through modifying the glass beads surface by a multiple functionalization procedure the GG formation was increased at longer linker lengths. A one step functionalization procedure using a commercially available sulfono silane turned out to be very useful because 9200 U SPase activity and 88 mg protein could bind to 1 g functionalized glass beads. The obtained enzyme preparation showed a good performance in transglucosylation studies with an effectiveness factor of 0.38 at 40% GG formation as well as in the protein elution and re-immobilization experiments. Therefore this technique was used for functionalization of the microchannel plate and an enzyme loading capacity of 500 U SPase activity and 5 mg protein per plate was obtained. Using a residence time of 24 min, 23% of 900 mM sucrose were converted into GG.While the enzyme preparations immobilized on Sepabeads and glass beads showed a very well comparable effectiveness factor of approximately 0.40, it turned out to be very low (0.01) in case of the microchannel reactor.Although, referring to the microchannel reactor, further optimization is needed; we could clearly demonstrate that oriented immobilization can be regarded as a new technique of industrial relevance.