| Popis: |
Тамбасова Дарья Павловна, инженер-исследователь лаборатории органического синтеза инновационного центра химико-фармацевтических технологий, Химико-технологический институт, Уральский федеральный университет (г. Екатеринбург), d.p.tambasova@urfu.ru Любякина Полина Николаевна, аспирант кафедры «Технологии органического синтеза», Химико-технологический институт, Уральский федеральный университет (г. Екатеринбург), lubiakina.polina@urfu.ru Антонов Денис Олегович, аспирант кафедры «Технологии органического синтеза», Химико-технологический институт, Уральский федеральный университет (г. Екатеринбург), d.o.antonov@urfu.ru Ковалева Елена Германовна, кандидат химических наук, профессор кафедры Технологии органического синтеза, Химико-технологический институт, Уральский федеральный университет (г. Екатеринбург), e.g.kovaleva@urfu.ru Daria P. Tambasova, Research Engineer of the Laboratory of Organic Synthesis of the Innovation Center for Chemical and Pharmaceutical Technologies, Institute of Chemical Engineering, Ural Federal University, Yekaterinburg, d.p.tambasova@urfu.ru Polina N. Lyubyakina, Post-graduate student of the Department of Organic Synthesis Technolo-gies, Institute of Chemical Engineering, Ural Federal, Yekaterinburg, lubiakina.polina@urfu.ru Denis O. Antonov, Post-graduate student of the Department of Organic Synthesis Technologies, Institute of Chemical Engineering, Ural Federal, Yekaterinburg, d.o.antonov@urfu.ru Elena G. Kovaleva, Candidate of Chemical Sciences, Professor of the Department of Organic Synthesis Technologies, Institute of Chemical Engineering, Ural Federal University, Yekaterinburg, e.g.kovaleva@urfu.ru В данной работе были получены гетерогенные катализаторы на основе порошкового γ-оксида алюминия с иммобилизованным ферментом ксиланазой и проведено исследование их каталитической активности возможности их многократного использования. Целью работы являлось создание эффективной гетерогенной каталитической системы на основе γ-оксида алюминия с иммобилизованным ферментом для разложения природного полисахарида ксилана с максимальным выходом целевого продукта. В ходе работы проводилась иммобилизация ксиланазы на γ-Al₂O₃ двумя способами, а именно, физической адсорбцией и ковалентным связыванием с использованием глутарового альдегида как сшивающего агента. Реакции ферментативного гидролиза ксилана, исследование каталитической активности и операционной стабильности иммобилизованного фермента в 4-х циклах проводились на полученных систе-мах. Образец оксида алюминия синтезирован золь-гель методом с температурой обжига 550 °С в течение 4 часов, что соответствует γфазе оксида алюминия. Заряд поверхности по-лученного образца был охарактеризован методом ЭПР pH-чувствительных нитроксильных радикалов. Установлено, что по сдвигам кривых ЭПР титрования поверхность γ-Al₂O₃ имеет положительный заряд, что подразумевает наличие центров Льюиса на поверхности. Было ус-тановлено, что каталитическая активность ксиланазы, иммобилизованной на поверхности γ-Al₂O₃ методом ковалентного присоединения через глутаровый альдегид выше, чем при им-мобилизации посредством физической адсорбции в 1,83 раза и составляет 12,23U/мг. Найдено, что, ферментативная активность ковалентно иммобилизованной ксиланазы при первых двух циклах достаточно высока, на третьем цикле она снижается до 37,5 % и выходит на плато. При иммобилизации фермента физической адсорбцией активность продолжает снижаться до 23 % в 4-м цикле. Разложение ксилана гетерогенными каталитическими системами на основе γ-Al₂O₃ и иммобилизованного на нем различными способами фермента ксиланазы, и проведение сравнительного анализа полученных данных, позволяет сделать вывод о перспективности дальнейшего использования полученных систем, например, в птицеводстве в силу эффективности применения иммобилизованной ксиланазы в высвобождении редуцирующих сахаров. In this work, heterogeneous catalysts based on powdered γ-alumina with an immobilized xylanase enzyme were obtained and a study of their catalytic activity and the possibility of their repeated use was carried out. The aim of this research work was to create an effective heterogeneous catalytic system based on γ-alumina with an immobilized enzyme for the decomposition of the natural polysaccharide xylan with the maximum yield of the target product. In the course of the work, xylanase was immobilized on γ-Al₂O₃ by two methods, namely, physical adsorption and covalent binding using glutaraldehyde as a cross-linking agent. The reactions of enzymatic hydrolysis of xylan, the study of the catalytic activity and operational stability of the immobilized enzyme in 4 cycles were carried out on the obtained systems. An alumina sample was synthesized by the sol-gel method with a temperature of calcination of 550 °C for 4 hours, which corresponds to the γ -phase of alumina. The surface charge of the obtained sample was characterized by EPR of pH-sensitive nitroxide radicals. According to the shifts of the EPR titration curves, the surface of γ-Al₂O₃ was found to have a positive charge which implies the presence of Lewis centers on its surface. The catalytic activity of xylanase immobilized on the γ-Al₂O₃ surface by the method of covalent attachment through glutaraldehyde is 1.83 times higher than in case of immobilization by physical adsorption and is equal to 12.23 U / mg. The enzymatic activity of covalently immobilized xylanase in the first two cycles was found to be quite high, in the third cycle it decreases to 37.5 % and reaches a plateau. When the enzyme is immobilized by physical adsorption, the activity continues to decrease to 23 % in the 4th cycle. The decomposition of xylan by heterogeneous catalytic systems based on γ-Al₂O₃ and the xylanase enzyme immobilized on it by various meth-ods, and a comparative analysis of the data obtained, allows us to conclude that further use of the obtained systems is promising, for example, in poultry farming due to the effectiveness of the use of immobilized xylanase in the release of reducing sugars. Статья подготовлена при финансовой поддержке гранта РФФИ по научному проекту № 18-29-12129 мк. |
