رايزوپوس اوريزا تثبيت‌يافته بر لوفا اسفنجي و نقش آن در توليد ليپاز درون‌سلولي

Immobilization of Rhizopus oryzae on loofa sponge affects interacellularly produced lipases

سابقه و اهداف: آنزيم ليپاز (EC.3.1.1.3) به عنوان عضوي از گروه كربوكسيليك استر هيدرولازها، كاتاليز آبكافتي تري‌آسيل‌گليسرول را جهت آزاد سازي اسيدهاي چرب، گليسريدها و گليسرول به عهده دارد. با شناخت توانايي ليپاز جهت كاتاليز واكنش استريفيكاسيون، فصل گسترده‌اي در زمينه كارايي‌هاي اين آنزيم آغاز شده است. قارچ رايزوپوس اوريزا، از جمله منابع ميكروبي شناخته شده در توليد آنزيم ليپاز است. تمركز مطالعه حاضر بر روي تعيين زمان بهينه رشد قارچ جهت توليد و نگه‌داشت آنزيم ليپاز درون‌-سلولي است و همچنين فعاليت استريفيكاسيون سلول‌هاي كشت يافته به فرم آزاد و تثبيت‌يافته مقايسه شد. بيوكاتاليست سلولي توليدي جهت كاتاليز واكنش سنتز استر نرمال-بوتانول و اولييك اسيد تنظيم شد و پيشرفت واكنش مذكور در حضور و عدم حضور غربال‌هاي مولكولي مورد بررسي قرار گرفت. مواد و روش‌ها: سلول هاي رايزوپوس اوريزا تثبيت يافته بر پايه لوفاي اسفنجي جهت مقايسه با فرم كشت آزاد سلول تهيه شد. سنجش فعاليت استريفيكاسيون از روش كدورت سنجي و با تعيين ميزان اسيد چرب با‌قي مانده در محلول واكنش انجام شد. يافته‌ها: بر طبق سنجش‌هاي انجام شده بيوكاتاليست سلولي به هر دو فرم تثبيت‌يافته و آزاد در زمان كشت 48 ساعت حداكثر فعاليت استريفيكاسيون ‌دارند. همچنين تثبيت سلولي سبب افزايش فعاليت استريفيماسيون سلولي مي‌شود (4 برابر). ماكزيمم بازده توليد استر پس از برقراري تعادل در 9 ساعت %86 گزارش شده است كه در حضور غربال‌هاي مولكولي اين بازده تا %96 بهبود مي‌يابد. نتيجه‌گيري: تثبيت سلولي اثر به سزايي در بهبود فعاليت سنتزي آنزيم ليپاز درون سلولي دارد. هم چنين زمان كشت سلول از اهميت ويژهاي در تعيين ميزان ترشح آنزيم ليپاز به خارج از سلول برخوردار است. حذف آب توسط غربال‌هاي مولكولي يك روش مناسب جهت افزايش بازده فرايندهاي استريفيكاسيون است.

Introduction: lipase is a carboxylic ester hydrolase enzyme (EC.3.1.1.3), which acts on triglycerides to release fatty acids, monoglycerides, diglycerides and glycerol. With respect to the biological process advantages against chemical process plus the ability of lipase to catalyze the revers reaction (i.e., esterification) a vast chapter on this enzyme scientific applications was started. The focusing point in this study was to determine the optimum cultivation time for free and immobilized form of Rhizopus oryzae with regard to producing membrane-bound lipase. With the usage of n-butanol and oleic acid in a non-polar environment (n-hexane as solvent) the esterification reaction was carried out while the effect of molecular sieves on the final yield was considered. Materials and methods: Rhizopus oryzae cells in the form of immobilized on cellulose support particles or free cells are used as a whole cell bicatalyst. Colorimetric method was used for measuring the esterification activity (i.e., determination of residual free fatty acid in reaction media). Results: Membrane-bound lipasees which are produced by both, immobilized and free form of the cell reach their maximum activity after 48 hour. Also the biocatalyst esterification activity was improved approximately 4-folds by the immobilization of fungal cell on loofa sponge. More than 96% efficiency was gained in synthesis of 1-butyl-oleate ester in the presence of 4 g molecular sieve. Conclusion: Immobilization could improve the membrane-bound lipase esterification activity. The lipase secretion to the culture media significantly affected by cultivation time. To reach a complete esterification reaction (approximately 100%), water adsorption with use of molecular sieve is an appropriate method.