Biszepoxid aktivált mezopórusos szilika részecskére rögzített Burkholderia cepacia lipáz és alkalmazása biodízel előállítására
Biszepoxid aktivált mezopórusos szilika részecskére rögzített Burkholderia cepacia lipáz és alkalmazása biodízel előállítására
Bugovics Péter, IV. évf. Bsc
Témavezető: Dr. Poppe László egyetemi tanár
BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék
Konzulens: Nagy Flóra PhD hallgató
BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék
Kutatási munkánk során egy olyan rögzített Lipáz PS (Burkholderia cepacia lipáz) készítményt fejlesztettünk, mely biokatalitikus tulajdonságai alapján hasonlónak, egyes tulajdonságaiban jobbnak bizonyult, mint a kereskedelmi forgalomban is kapható Lipobond Lipáz PS készítmény.
Az immobilizáláshoz hordozóként mezopórusos szilikát (Matspheres 540, rövidítve M540) alkalmaztunk, mely poláris és apoláris funkciós csoportokat tartalmaz a felületén. Első lépésként aktiváltuk a felületen lévő amino csoportokat különböző lánchosszúságú és hidrofobicitású biszepoxi vegyületekkel, majd az enzim kovalens rögzítése után vizsgáltuk a különböző biszepoxi aktiváló ágensek hatását az enzimkészítmény biokatalitikus tulajdonságaira. Tesztreakcióként a racém 1-feniletanol kinetikus reszolválási reakcióját választottuk vinil-acetáttal, mely gázkromatográfiás úton egyszerűen követhető. A vizsgálatok során a polietilén glikol diglicidil éter (PDE) bizonyult a leghatékonyabb aktiváló ágensnek, mely segítségével az enzimet sikeresen rögzítettük kovalensen a hordozó felületére, mely korábban nehézkesnek bizonyult.[1] Vizsgáltuk a hordozó enzimkötő kapacitását is, az optimális érték elérését követően pedig visszaforgathatósági teszteket végeztünk. A PDE aktivált M540 hordozóra rögzített Lipáz PS (M540-PDE-PS), jóval gyorsabb reakciósebességet (rbatch=42,8 U/g) és nagyobb enantiomer tisztaság értéket (ee(R)-2=99,1 %) produkált, mint a szabad enzim (rbatch=9 U/g; ee(R)-2=98,9 %).
A legsikeresebb általunk fejlesztett Lipáz PS készítményt oszlopba töltve átfolyásos reaktorban vizsgáltuk. Hőstabiltási vizsgálatokban összehasonlítottuk a kereskedelmi forgalomban is kapható immobilizált lipáz (Lipobond Lipáz PS) készítménnyel. A kísérletek során a MAT-PDE-PS hőmérsékleti optimuma a 70 °C-ot is elérte, míg a Lipobond PS esetén ez az érték 50 °C volt.
Ipari és hétköznapi felhasználhatóságát repce- és használt napraforgóolajból történő biodízel előállításában vizsgáltuk. Az átészterezéssel előállítható bioüzemanyag gyártást három különböző szénatomszámú alkohollal (metanol, etanol, n-propanol) is elvégeztük. A reakciókat vékonyréteg kromatográfiával és gázkromatográfiás vizsgálatokkal is követtük, mely során a legkisebb szénatomszámú alkohollal, a metanollal előállított biodízel képzés bizonyult a leggyorsabbnak.
[1] E. Abaházi, Z. Boros, L. Poppe, Molecules 2014, 19, 9818–9837.
szerző
-
Bugovics Péter
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Poppe László
egyetemi tanár, Szerves Kémia és Technológia Tanszék