Search the digital library catalog

Abstract: V okviru diplomskega dela smo raziskovali vpliv pretoka, pH in temperature na presnovo saharoze z encimom invertaza. Cilj raziskovanja je bila optimizacija eksperimentalnih pogojev za čim večjo učinkovitost encimske razgradnje saharoze v pretočnem reaktorju. Saharozo smo razgrajevali z encimom invertaza, ki smo ga imobilizirali na silika gelu. Uspešnost imobilizacije smo določili z Bradfordovo metodo, pri kateri smo sprektrofotometrično določili količino encima, ki se je vezal na silika gel. Reakcije smo izvajali pri različnih temperaturah, pH-jih in pretokih s konstantno koncentracijo substrata (saharoze) v pretočnem mikroreaktorju pri čemer smo temperaturo zagotavljali z vodno kopeljo. Koncentracijo smo določili na podlagi rezultatov iz HPLC analize in jih vnesli v računalniški program. Podatek o presnovi smo ocenili iz koncentracije nastale fruktoze, ki je eden izmed produktov razpada saharoze. Tako smo potrdili hipotezo, da lahko z encimom invertaza uspešno razgrajujemo saharozo v pretočnem reaktorju. Dobili smo polinom, ki je predstavljal izhodno koncentracijo fruktoze kot funkcijo treh spremenljivk: pH, temperature in pretoka. Polinom predstavlja model, ki ga uporabljamo za napoved rezultatov v definiranih območjih veljavnosti. Prav tako nam je uspelo dokazati tudi dodatno hipotezo in sicer, da lahko z metodo odzivnih površin (centralno kompozitna metoda) zadovoljivo, natančno ter z izbranimi parametri opišemo model, ki opisuje nastanek fruktoze kot rezultat razgradnje saharoze z uporabo encima invertaze. Model lahko uporabimo tudi za optimizacijo procesa in izračunamo optimalne pogoje, pri katerih bi dosegli najvišjo presnovo oz. najvišjo koncentracijo fruktoze. Iz rezultatov je razvidno, da ima največji vpliv na koncentracijo fruktoze pH in da lahko dosežemo optimalno presnovo pri pH 4,76, temperaturi 40,39 °C in pretoku 1,20 mL/min.
Keywords: invertaza, saharoza, presnova, fruktoza, metoda odzivnih površin
Published in DKUM: 18.09.2025; Views: 0; Downloads: 15
Full text (2,03 MB)

Abstract: V okviru magistrskega dela smo raziskovali vpliv magnetnega polja na hidrolizo saharoze z dodatkom imobilizirane invertaze. Laboratorijski postopek imobilizacije invertaze in hidrolize saharoze ter analize glukoze kot končnega reakcijskega produkta smo pripravili z visoko ponovljivostjo, da so bili pari reakcij z in brez magnetnega polja ustrezno primerljivi. Izveden je bil niz parov (z in brez magneta) pri različnih temperaturah in pH za določitev optimalnih reakcijskih pogojev. V območju pH od 4 do 5 in temperature od 30 °C do 45 °C smo ugotovili, da sta optimalna reakcijska pogoja pH = 4,5 in temperatura 35 °C. Reakcijska raztopina je bila neposredno izpostavljena istosmernemu magnetnemu polju, kjer je bila sredica raztopine izpostavljena jakosti 0,45 T, na obodu pa 0,35 T. Iz rezultatov je razvidno, da je magnetno polje pri optimalnem pH razširilo optimalno temperaturno območje. Najizrazitejši vpliv smo opazili pri temperaturi 30 °C, kjer je bila po dveh urah reakcije v magnetnem polju koncentracija glukoze kar 47 % višja, kot pri reakciji brez magneta. Pozitivni učinek magneta smo opazili tudi pri temperaturi 40 °C, razlika v koncentraciji glukoze je znašala 24 %, kar je bistveno več od eksperimentalne ponovljivosti.
Keywords: invertaza, saharoza, hidroliza, UV-Vis spektroskopija, magnetno polje
Published in DKUM: 24.11.2023; Views: 522; Downloads: 44
Full text (2,29 MB)

Abstract: Hidroliza saharoze je reakcija, ki lahko poteka s kemijskim ali encimskim katalizatorjem. Z raziskavami v okviru diplomskega dela smo to reakcijo izvajali v kemijskem in biološkem reaktorju z nasutjem. Namen dela v prvi fazi je bil ugotoviti, s katerim katalizatorjem, kemijskim ali encimskim, dosežemo najvišjo presnovo reakcije hidrolize saharoze. Za načrtovanje reaktorjev je potrebno poznati vpliv procesnih spremenljivk na potek reakcije. Zato smo izbrano reakcijo izvajali pri različnih temperaturah, volumskih pretokih reaktanta in pri različnih začetnih koncentracijah encima. Uporabili smo laboratorijski reaktor z nasutjem. Pri delu smo dali večji poudarek biološkemu reaktorju. Uporabili smo encim invertazo in študirali reakcijo hidrolize saharoze. Osrednji cilj drugega dela raziskav je bila določitev osnovnih kinetičnih parametrov encimske reakcije, kot so aktivacijska energija, predeksponentni faktor, Michaelis—Menten-ova konstanta itd. Pri izvajanju reakcije v kemijskem reaktorju smo uporabili katalizator Amberlite IR—120, s povprečno zrnavostjo delcev, d = 533 µm. V tem primeru smo reakcijo izvajali pri različnih temperaturah. Na osnovi eksperimentalnih meritev v kemijskem reaktorju smo določali le presnovo reakcije, saj so bile kinetične študije izvedene že predhodno. Z meritvami v biološkem reaktorju smo dokazali, da izbrana encimska reakcija dobro sledi Michaelis—Menten-ovi kinetiki. Določili smo vrednost aktivacijske energije, Ea = (17,9 — 20) kJ/mol in Michaelis—Menten-ove konstante, KM = (27,2 — 28,5) mmol/L. Obe vrednosti kažeta dobro ujemanje z literaturnimi. Primerjava kemijskega in biokemijskega reaktorja pokaže, da je presnova pri uporabi encimskega katalizatorja mnogo višja, kar za 20 %, gledano pri srednji koncentraciji encima. Kljub temu, da je encimski katalizator dražji in da je potreben daljši čas za vzpostavitev stacionarnega stanja, bi se odločili za uporabo biokemijskega reaktorja, saj so obratovalne temperature pri encimskem katalizatorju bistveno nižje kot pri kemijskem katalizatorju.
Keywords: hidroliza saharoze, invertaza, katalizator, aktivacijska energija, reaktor z nasutjem.
Published in DKUM: 20.07.2010; Views: 3794; Downloads: 432
Full text (1,74 MB)