تثبیت دو آنزیم پکتیناز و پاپایین بر نانوذرات مغناطیسی و اثر آن بر شفاف سازی آب میوه

با استفاده از فناوری نانو بسیاری از نیازهای ایده آل از جمله مساحت سطح قابل دسترس زیاد که پایداری و مقدار آنزیم اتصال یافته را افزایش می دهند، فراهم گردیده است. از جمله این مواد نانوذرات مغناطیسی می باشند که به راحتی از محیط واکنش توسط آهن ربا جدا می گردند. با توجه به آن چه بیان گردید تثبیت آنزیم هایی که ارزش تجاری دارند به لحاظ تکنیکی و اقتصادی می تواند مورد توجه بخش صنعت قرار گیرد. برای دستیابی به هدف مذکور، این پژوهش در 3 مرحله اجرا گردید. در مرحله اول، نانوذرات مگنتیت سیلیکاپوش اصلاح شده به روش همرسوبی سنتز شدند و مشخصه یابی نانوذرات سنتز شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به edx، طیف سنج مادون قرمز فوریه، طیف سنج پراش اشعه ایکس و مغناطیس سنج نمونه مرتعش انجام شد. نتایج، سنتز مطلوب نانوذرات مگنتیت خالص که به خوبی با سیلیکا پوشیده شده بودند و ابعادشان در حدود nm 36 و مغناطیس اشباع آن ها emug-1 40 بود، را نشان می داد. در مرحله دوم، به منظور بررسی و بهینه سازی شرایط تثبیت هر یک از آنزیم های پاپایین و پکتیناز بر سطح نانوذرات، چهار متغیر دما، ph، مقدار آنزیم و زمان، هر یک در پنج سطح تعیین گردید و پس از آن با استفاده از طراحی فاکتوریل جزئی در قالب طرح مرکب مرکزی، تیمارهای مختلفی بر اساس سطوح متغیرهای مورد بررسی مشخص و واکنش تثبیت بر اساس تیمارهای تعیین شده انجام شد. بازده تثبیت برای پاپایین 2/56 و برای پکتیناز 6/50 درصد در نقاط بهینه بود. ویژگی های آنزیم تثبیت شده در مقایسه با آنزیم آزاد، به لحاظ پایداری در برابر دما، ph، قابلیت نگهداری، پایداری در طول زمان، قابلیت استفاده مجدد و پارامترهای سینتیکی بررسی شد. نتایج در کلیه موارد ذکر شده به جز پارامترهای سینتیکی، پایداری بیشتر آنزیم تثبیت شده در مقایسه با نوع آزاد را نشان داد. ارزیابی طیف پراش اشعه ایکس آنزیم های تثبیت شده عدم تغییر در ویژگی های نانوذرات مگنتیت را به لحاظ خلوص فازی نشان داد اما مغناطیس اشباع آن ها کاهش یافته بود. به منظور بررسی اثر دو آنزیم پاپایین آزاد و تثبیت شده در شفاف سازی آب میوه، از آب انار استفاده گردید. بدین منظور کدورت آب انار در یک دوره نگهداری 14 روزه مورد ارزیابی قرار گرفت. کاهش کدورت آب انار تحت تأثیر هر دو آنزیم، چشمگیر بود اما عملکرد دو آنزیم پاپایین آزاد و تثبیت شده در مقایسه با یکدیگر به لحاظ آماری معنی دار نبود. عملکرد آنزیم پکتیناز تثبیت شده در مقایسه با نوع آزاد آن نیز برای شفاف سازی آب سیب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج کاهش 22 درصدی ویسکوزیته آب سیب تحت تأثیر آنزیم پکتیناز تثبیت شده را نشان داد که در مقایسه با عملکرد آنزیم آزاد آن (18%) بیشتر بود. ارزیابی حضور نانوذرات مغناطیسی باقیمانده در محیط آب میوه نمونه هایی که در آن ها از آنزیم پاپایین و پکتیناز تثبیت شده استفاده شده بود توسط دستگاه طیف سنج پلاسمای جفت شده القایی به ترتیب 4/12 و 7/12 پی پی ام بود. این مسئله به خوبی نشان می دهد که آنزیم های تثبیت شده بر نانوذرات به خوبی با اعمال یک میدان مغناطیسی قوی در بیرون از محیط شفاف سازی قابل جداسازی و بازیابی می باشند.