Ultrasonik ortamda buğday nişastasının α-amilaz enzimi ile hidrolizi

Abstract

Nişasta önemli bir biyopolimer olup, gıda, tekstil gibi bir çok endüstri alanında kullanılmaktadır. Nişasta moleküllerini daha küçük boyutta moleküllere dönüştürmek ve tatlandırıcı elde etmek için yaygın olarak enzimler kullanılmaktadır. a-Amilaz enzimi, nişasta moleküllerinin hidroliz reaksiyonunu katalizleyen bir enzimdir. Bu nedenle, nişasta hidroliz prosesinin veriminin yüksek olması için a-amilaz enziminin stabilitesini koruması gerekir. Ultrasonikasyon işlemi, reaksiyonları hızlandırmak ve dönüşüm oranım arttırmak için kullanılmaktadır. Bu çalışmada, ultrasonikasyon işlemi uygulanarak buğday nişastası Bacillus species ve Bacillus licheniformis kaynaklı a-amilaz enzimleri ile hidroliz işlemine tabi tutulmuştur. Biyokatalitik bir reaksiyon olan bu hidroliz işlemi, ceketli cam bir reaktörde gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon sonunda, nişasta hidroliz derecesi ile enzim aktivitesinin, sonikasyon parametreleri (akustik güç ve frekans aralığı) ve sıcaklık ile değişimi incelenmiştir. Analizler spektrofotometeik yöntemle yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, 40°C'de 20 W ve 100 W'lik akustik güçlerde frekans aralığının %10'dan %80'e arttırılmasıyla enzim aktivitesi ve hidroliz derecesinde önemli bir değişiklik gözlemlenmemiştir. 40°C sıcaklıkta ultrasonikasyon işleminin uygulanması ile reaksiyon sonu enzim aktivitesi Bacillus species kaynaklı a-amilaz enzimi için 20 W ve 100 W'hk akustik güçlerde %7, Bacillus licheniformis kaynaklı a-amilaz enzimi için 20 W'da %7 ve 100 Wda %10 oranında azalmıştır. 50°C'de yapılan deneylerde ise, 20 W ve 100 W'hk akustik güçlerde frekans aralığının %10'dan %80'e arttırılmasıyla enzim aktivitesinde Bacillus species kaynaklı a-amilaz enzimi için %16 ve Bacillus licheniformis kaynaklı a-amilaz enzimi için %10'luk bir azalma görülmüştür. Yapılan modelleme sonucunda, deneysel verilerin sıfırıncı mertebe inaktivasyon modeline uyduğu saptanmıştır. Ayrıca, 50°C sıcaklıktaki hidroliz derecesinin 40°C'dekine göre Bacillus species kaynaklı a-amilaz enzimi için yaklaşık 3.4 kat ve Bacillus licheniformis kaynaklı a-amilaz enzimi için ise yaklaşık 2.4 kat arttığı tespit edilmiştir.