dc.description.abstract | U okviru ove doktorske disertacije ispitan je veliki broj mikroorganizama iz
kolekcije kultura Tehnološko-metalurškog fakulteta Univerziteta u Beogradu u
cilju izbora najefikasnijeg producenta β-galaktozidaze. Kao najbolji producent sa
aspekta aktivnosti, ali i karakteristika dobijenog enzima izdvojila se probiotska
vrsta Lactobacillus acidophilus. Stoga, u cilju poboljšanja procesa produkcije β-
galaktozidaze, u nastavku rada izvršena je detaljna optimizacija sastava hranljivih
podloga, parametara procesa proizvodnje, kao i izolovanja enzima. Okarakterisana
su najbitnija svojstva izolovane β-galaktozidaze iz L. acidophilus (tremperaturna i
pH aktivnost/stabilnost, kinetički parametri) na osnovu čega je potom upoređena
sa komercijalnim preparatom β-galaktozidaze iz A. oryzae. Oba enzima primenjena
su u reakciji transgalaktozilacije za sintezu galakto-oligosaharida. )majući u vidu
kompleksnost ove reakcije, identifikovani su i ispitani uticaji ključnih reakcionih
parametara: koncentracije enzima i laktoze, kao i vremena trajanja reakcije. Pored
optimizacije prinosa, određena je i detaljna struktura dobijenih galaktooligosaharida.
U tu svrhu razvijena je brza i efikasna jednostepena metoda
primenom spektrometrije jonske pokretljivosti spregnute sa masenom
spektroskopijom (IMS/MS). Ustanovljeno je da galakto-oligosaharidi dobijeni u
reakcijama katalizovanim pomoću β-galaktozidaze iz A. oryzae uglavnom sadrže
β(1→6) i β (1→3) glikozidne veze, dok galakto-oligosaharidi dobijeni pomoću β-
galaktozidaze iz L. acidophilus sadrže β(1→6) i β(1→4) veze. Takođe, utvrđeno je
da su dobijeni proizvodi različitih stepena polimerizacije, ali i što je najbitnije da se
udeo pojedinih veza menja sa vremenom reakcije. U cilju poboljšanja stabilnosti
ispitivanih enzimskih preparata, i njihove implementacije u kontinualnim
reaktorskim sistemima, izvršena je imobilizacija enzima na čvrste nosače. )spitano
je više modifikovanih i nemodifikovanih nosača za imobilizaciju različitih
karakteristika posredstvom različitih mehanizama vezivanja, pri čemu je pokazano
da su za imobilizaciju oba enzima najpogodniji nosači sa primarnim amino
grupama, koje omogućavaju adsorbciju enzima elektrostatičkim interakcijama.
Najbolji rezultati u slučaju komercijalnog enezima iz A. oryzae postignuti su sa
komercijalnim nosačem Purolite® A109, pri čemu je postignuto znatno
unapređenje procesa hemijskom aktivacijom karboksilnih grupa na površini
enzima, što je dovelo do formiranja kovalentnih veza između nosača i enzima.
Ovom imobilizacijom postignuto je značajno povećanje termičke i operativne
stabilnosti, ali i povećanje specifičnosti prema reakciji transgalaktozilacije. Sa
druge strane, izolovani enzim iz L. acidophilus uspešno je imobilisan na
komercijalni nosač Lifetech ECR8409. Imobilisani preparati β-galaktozidaza potom
primenjeni su u šaržnom i bioreaktoru sa fluidizovanim slojem enzima i
recirkulacijom supstrata. U oba reaktora izvršena je optimizacija relevantnih
procesnih parametara, a rezultati su pokazali da se reakcije u oba enzima odvijaju
približno jednakom brzinom, ali je stabilnost enzima i reaktoru sa fluidizovanim
slojem povećana, pa se imobilisani enzim može koristiti u većem broju reakcionih
ciklusa. U poslednjem delu ove doktorske disertacije, ispitana je mogućnost
korišćenja alternativnih akceptora galaktozil ostataka, salicina i sorbitola, u
reakciji transgalaktozilacije, pri čemu kao proizvod reakcije nastaju nova fiziološki
aktivna jedinjenja. Oba enzima pokazala su visok afinitet prema sintezi novih
proizvoda, a osnovni parametri reakcije optimizovani su primenom metode
statističkog planiranja eksperimenata, pri čemu su ustanovljeni najznačajniji uticaji
ključnih parametara, ali i njihove međusobne interakcije. U oba slučaja utvrđeno je
da su najbolji prinosi postignuti pri visokim koncentracijama laktoze, kao i u
prisustvu akceptora (salicina ili sorbitola) u višku. | sr |