روابط عمومی

عضو هيات علمي دانشگاه اصفهان با بهره‌گيري از نانوصفحات اكسيد گرافن موفق به بهبود عملكرد كاتاليستي و پايداري آنزيم پركاربرد در صنايع غذايي، كشاورزي و توليد كاغذ شد.

 

به گزارش وب سايت خبري uinews و به نقل از ايسنا،  آنزيم به كاتاليستي اطلاق مي‌شود كه سرعت فرايندهاي زيستي را افزايش مي‌دهد. مهندسي آنزيم در واقع اصلاح آنزيم‌ها است به نحوي كه در عملكرد آن بهبود حاصل شود.

يكي از خصوصيات آنزيم‌ها عمر كوتاه آنها است كه مي‌توان با اصلاح آن و يا به عبارتي با مهندسي آنزيم بر اين عيب غلبه كرد. در سال‌هاي گذشته از مواد گوناگوني از جمله ذرات مغناطيسي، مواد پليمري و نانولوله‌هاي كربني جهت مهندسي آنزيم و افزايش كارايي آن‌ها استفاده شده است.

دكتر اصغر طاهري كفراني عضو هيات علمي دانشگاه اصفهان و از محققان اين طرح تحقيقاتي با اشاره به آنزيم زايلانار و كاربردها و محدوديت‌هاي آن گفت: آنزيم زايلاناز در فرايندهاي صنعتي مختلفي مانند شفاف‌سازي آب ميوه، رنگ‌زدايي خمير كاغذ، بهبود خمير نان، شيرين‌كننده‌ نوشابه و كمك به استخراج روغن از گياهان كاربرد دارد.

وي عمر كوتاه، پايداري كم، بازيابي مجدد دشوار و فرايند خالص‌سازي پرزحمت محصول، از محدوديت‌هاي اصلي آنزيم‌ها نام برد و يادآور شد: از اين ‌رو هدف اصلي از اين پژوهش اصلاح آنزيم است، به‌ نحوي‌كه عمر آنزيم افزايش ‌يافته و بازيابي آن نيز آسان شود. روش اصلاح آنزيم در اين پژوهش بر پايه تثبيت آنزيم بر روي نانوحامل بوده است.

كفراني، خاطرنشان كرد: آنزيم تثبيت شده پايداري بالاتري نسبت به آنزيم آزاد و هزينه‌ سنتز پايين‌تري نسبت به ديگر روش هاي تثبيت آنزيمي دارد. همچنين استفاده از اين آنزيم در صنايع مختلف، اثرات جانبي مضر و سمي نخواهد داشت.

اين محقق، كوچكي و نظم صفحات گرافن و همچنين ظرفيت بالاي اتصال گروه‌هاي كربني و مساحت سطح بالاي آنها موجب شده است از اين ماده به ‌عنوان بستر تثبيت آنزيم استفاده شود. به ‌علاوه نانو ذرات مغناطيسي اكسيد آهن جهت اعطاي قابليت بازيابي و استفاده مجدد به آنزيم اضافه شده است.

وي با اشاره به مراحل اصلاح و بررسي عملكرد آنزيم زايلاناز يادآور شد: براي اين منظور ابتدا با تبديل صفحات گرافيت به گرافن اكسيد به‌وسيله‌ واكنش هامر و مغناطيسه كردن بستر توسط نانوذرات اكسيد آهن، تغييراتي در سطح ايجاد كرديم. آنزيم به‌وسيله‌ گروه‌هاي سيانوريك كلرايد به صورت كووالانسي بر بستر متصل شد.

عضو هيات علمي دانشگاه اصفهان اضافه كرد: در طول مراحل سنتز از روش‌هاي ميكروسكوپي SEM و TEM و ساير روش‌ها جهت بررسي مواد سنتز شده استفاده  و شرايط بهينه‌ دمايي و pH با فعاليت بيشينه آنزيمي براي هر دو آنزيم آزاد و تثبيت شده تعيين شد.

وي اظهار كرد: نتايج نشان داده‌اند كه آنزيم اصلاح شده در دماي 60 درجه سانتيگراد بيشترين فعاليت و پايداري خود را به نمايش مي‌گذارد. همچنين اين آنزيم در طي سه ماه و نيم نگهداري در دماي 4 درجه سانتيگراد، 70 درصد فعاليت كاتاليتكي خود را حفظ كرده است.

اين محقق اضافه كرد: از آنزيم تثبيت شده مي‌توان طي 10 چرخه فعاليت آنزيمي استفاده كرد به نحوي كه ميزان كاهش فعاليت آنزيم در استفاده مجدد محسوس نباشد. اين نانوصفحات مي توانند جهت تثبيت آنزيم‌هاي ديگر نيز مورد استفاده قرار گيرد.

اين تحقيقات حاصل تلاش‌هاي دكتر اصغر طاهري كفراني و دكتر امير لندران اصفهاني از اعضاي هيأت علمي دانشگاه اصفهان و شيما محمدي و مريم رويوران دانشجويان كارشناسي ارشد اين دانشگاه است و نتايج اين كار در مجله‌ Chemical Engineering Journal (جلد 288، سال 2016، صفحات 414 تا 422) به چاپ رسيده است