پديد آورنده :
دهقان نيري، مژگان
عنوان :
تثبيت آنزيم سلولاز بر روي صفحه هاي اكسيد گرافن پوشيده شده از نانوذرات مغناطيسي اكسيد آهن يا نيكل فريت و هيدروليز كاه برنج پيش فرآوري شده به روش حلال آلي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، ۸۹ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حميد زيلويي، مهدي بازرگاني پور
توصيفگر ها :
تثبيت آنزيم , سلولاز , نانوذرات مغناطيسي , اكسيد آهن , نيكل فريت , اكسيد گرافن , كاه برنج
استاد داور :
كيخسرو كريمي، عليرضا علافچيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/11/17
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1397/11/21
چكيده فارسي :
چکیده به منظورکاهش وابستگي به منابع تجديد ناپذير انرژی و نيز کاهش مشکالت ناشي از انباشت بقايای کشاورزی و آلودگيهای حاصل از احتراق آنها توليد سوخت زيستي نسل دوم از کاه برنج مورد توجه قرار گرفت با توجه به ساختار ليگنوسلولزی کاه برنج پيشفرآوری به روش حالل آلي توسط محلول اتانول 57 درصد حجمي حاوی سولفوريک اسيد به مدت 1 ساعت و در دمای 051 درجه سانتيگراد بر روی آن انجام شد سپس هيدروليز آنزيمي توسط آنزيم سلوالز مورد استفاده قرار گرفت به منظور حفظ پايداری و ايجاد قابليت استفاده مجدد آنزيم سلوالز حاصل از گونه آسپرژيلوس نايجر E و نيز 2 E2 Cellic CTec بر روی صفحات اکسيد گرافن مغناطيسي شده با نانوذرات اکسيد آهن Fe3O4 GO و نيکل فريت NiFe2O4 GO تثبيت شدند فرآيند تثبيت آنزيم سلوالز با استفاده از غلظتهای مختلف آنزيم 2 5 و 01 ميليگرم بر ميليليتر و در زمانهای مختلف 2 4 6 و 8 ساعت بررسي گرديد با استفاده از روش برادفورد بازده تثبيت در شرايط مختلف بين 91 تا 55 درصد و فعاليت آنزيم تثبيت شده نسبت به آنزيم آزاد توسط آزمون 3و5 دی نيتروساليسيليک اسيد DNS و بسته به شرايط بين 61 تا 06 درصد به دست آمد بر اساس بهترين پاسخ بازده تثبيت و فعاليت آنزيمي حاصل غلظت 2 ميليگرم بر ميليليتر سلوالز و زمان 4 ساعت به عنوان شرايط بهينه فرآيند تثبيت انتخاب گرديد سپس فعاليت آنزيم تثبيت شده در pH های مختلف 4 5 6 7 و 8 به مدت 03 دقيقه و در دمای 05 درجه سانتيگراد با سوبسترای کربوکسيمتيل سلولز بررسي و 5 pH به عنوان مقدار بهينه تعيين شد همچنين فعاليت آنزيم تثبيت شده در دماهای مختلف 04 05 06 07 و 08 درجه سانتيگراد بررسي و دمای 05 درجه سانتيگراد به عنوان مقدار بهينه تعيين شد الزم به ذکر است که pH و دمای بهينه آنزيم تثبيت شده بر روی هر دو پايه نسبت به حالت آزاد تغييری نکرده است پايداری حرارتي آنزيم تثبيت شده و آزاد در دماهای 05 و 06 درجه سانتيگراد بررسي و نتايج نشان دادند که آنزيم تثبيت شده در مقايسه با آزاد پايدارتر بوده به گونهای که توانسته به مدت 3 ساعت در دمای 06 درجه سانتيگراد حداقل 56 درصد از فعاليت خود را حفظ نمايد پارامترهای سينتيکي نيز با بررسي ميزان فعاليت آنزيم تثبيت شده توسط غلظتهای مختلف سوبسترای کربوکسي متيل سلولز 5 0 1 2 و 5 2 درصد وزني حجمي تعيين شد ميزان Vmax برای آنزيمهای E Fe3O4 GO E و E NiFe2O4 GO به ترتيب برابر 1 2 5 5 2 mg ml 1 min و 7 2 و ميزان Km نيز به ترتيب 71 52 و 12 ميليموالر تعيين شد همچنين ميزان Vmax برای آنزيم های 2 E و E2 NiFe2O4 GO به ترتيب برابر 1 16 1 mg ml 1 min و 2 9 و ميزان Km نيز به ترتيب برابر 55 و 95 ميليموالر به دست آمد سپس هيدروليز آنزيمي توسط آنزيم های E و 2 E تثبيت شده بر روی کاه برنج پيشفرآوری شده و نشده به مدت 27 ساعت انجام شد ميزان قند احيای حاصل از کاه برنج هيدروليز شده توسط E Fe3O4 GO و E NiFe2O4 GO به ترتيب برابر 29 1 و 88 1 چرخه اول هيدروليز و 1 1 و 0 1 چرخه دوم هيدروليز در مقايسه با آنزيم آزاد E برابر 1 4 ميليگرم بر ميليليتر حاصل شد همچنين ميزان قند احيای حاصل از کاه برنج هيدروليز شده توسط E2 NiFe2O4 GO برابر 2 7 چرخه اول هيدروليز و 8 2 چرخه دوم هيدروليز در مقايسه با آنزيم آزاد 2 E برابر 91 ميليگرم بر ميليليتر به دست آمد نتايج نشان دادند که آنزيم تثبيت شده بر روی پايه NiFe2O4 GO نسبت به پايه Fe3O4 GO پس از طي دو چرخه هيدروليز آنزيمي قابليت بازيابي بهتری داشته و ميزان قند بيشتری را توليد کرده است واژگان کلیدی تثبيت آنزيم سلوالز نانوذرات مغناطيسي اکسيد آهن نيکل فريت اکسيد گرافن کاه برنج
چكيده انگليسي :
90 Immobilization of Cellulase Enzyme on Graphene Oxide Sheets Coated with Magnetic Nanoparticles of Iron Oxide or Nickel Ferrite and Hydrolysis of Organosolv Pretreated Rice Straw Mozhgan Dehghan Nayeri mozhgan dehghan@ce iut ac ir January 14 2019 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Hamid Zilouei hzilouei@cc iut ac irAbstractIn order to reduce the dependency on non renewable energy sources as well as decrease problems caused by theaccumulation of agricultural residues and the contaminants from their combustion the production of the secondgeneration of biofuels from rice straw was considered According to the lignocellulosic structure of rice straw organosolv pretreatment was performed with 75 v v aqueous ethanol containing 1 w w sulfuric acid at150 C for 60 min Then enzymatic hydrolysis by cellulase enzyme was used In order to maintain the stabilityand reusability of the enzyme cellulase from Aspergillus niger E and Cellic CTec2 E2 were immobilized ontographene oxide sheets which have been coated with magnetic nanoparticles of iron oxide Fe3O4 GO or nickelferrite NiFe2O4 GO The cellulase immobilization process was performed using various concentrations ofcellulase 2 5 and 10 mg ml at different times 2 4 6 and 8 h The immobilization efficiency ranged between19 and 55 by using the Bradford method and the activity ratio of immobilized enzyme to free enzyme wasobtained between 16 and 60 by the 3 5 dinitrosalicylic acid DNS test According to the immobilizationefficiency and enzymatic activity the cellulase concentration of 2 mg ml and the time of 4 h were chosen as anoptimal conditions for the immobilization process After that the enzymatic activity of immobilized cellulase wasinvestigated at different pH values 4 5 6 7 and 8 and as a result pH 5 was determined as an optimal pH Theenzymatic activity of immobilized cellulase was investigated at different temperatures 40 50 60 70 and 80 C and 50 C was determined as an optimal temperature It should be noted that the optimum pH and temperature ofthe immobilized enzyme have not been changed in comparison with free enzyme Thermal stability ofimmobilized and free enzymes at temperatures of 50 and 60 C were investigated and the results showed that theimmobilized cellulase is more stable than free cellulase at least 65 of its activity was maintained at 60 C for 3h The kinetic parameters of immobilized cellulase were determined by measuring their activity at variousconcentrations 0 5 1 2 and 2 5 w v of carboxymethyl cellulose as a substrate The Km values for immobilizedenzymes have been slightly increased in comparison with free enzymes In addition the Vmax values forimmobilized enzymes have been slightly decreased in comparison with free enzymes Then the enzymatichydrolysis on raw and pretreated rice straw was performed by immobilized enzymes of E and E2 for 72 h at 45 C Fermentable sugars produced from hydrolyzed rice straw by Immobilized E onto Fe3O4 GO and NiFe2O4 GOwere equal to 1 92 and 1 88 mg ml after the first cycle and also 1 1 and 1 0 mg ml after the second cycle respectively In addition Fermentable sugars produced from hydrolyzed rice straw by immobilized E2 ontoNiFe2O4 GO was equal to 7 2 mg ml after the first cycle and 2 8 mg ml after the second cycle The resultshave been showed after two cycles of hydrolysis enzyme immobilization on NiFe 2O4 GO in comparison withFe3O4 GO has better reusability and has been produced more fermentable sugars Keywords Enzyme Immobilization Cellulase Magnetic Nanoparticles Iron Oxide Nickel Ferrite Graphene Oxide Rice Straw
استاد راهنما :
حميد زيلويي، مهدي بازرگاني پور
استاد داور :
كيخسرو كريمي، عليرضا علافچيان
