بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مناسب ترین سوخت هاي جایگزین براي محصولات نفتی، الکل معمولی یا اتانول است که می توان آن را از تخمیر مواد قندي بدست آورد که به آن بیو اتانول گویند. مهمترین روش براي تولید اتانول، تجزیه سلولز به واحدهاي کوچکتر و تخمیر آنها به اتانول می باشد. همچنین مهمترین روش براي شکستن پیوندها میان واحدهاي سلولز و تجزیه آن به گلوکز هیدرولیز آنزیم آن توسط آنزیم هاي سلولاز می باشد. در این مقاله نحوه تثبیت آنزیم سلولاز را بر روي یک پلیمر طبیعی بنام کیتوسان، که یک موکوپلی ساکاریدیون که به وفور در اسکلت خارجی بندپایان، حشرات و همچنین در گیاهان یافت میشود در مقیاس دانه اي مورد بررسی قرار می دهیم و به جاي اصلاح بر روي آنزیم، اصلاح را توسط مالئیک انیدرید بر روي پلی وینیل الکل انجام می دهیم.
در این حالت بعد از تثبیت آنزیم بر روي دانه هاي کیتوسان پوشیده از پلی وینیل الکل اصلاح شده، آنزیم سلولاز پایداري بهتري نسبت به دما و دب از خود نشان می دهد و فعالیت سلولاز تثبیت شده توسط الکتروموتور حدود %65 بیشتر از سلولاز آزاد می باشد و بازده ؟غط2هپع با مقادیر مختلف آنزیم که بین 10-2/5 تغییر می کند. مزیت مهم دیگر این روش نسبت به آنزیم آزاد عملکرد چندین باره آنها در مدت زمان هاي طولانی چه در سیستم ها پیوسته و چه در سیستم هاي ناپیوسته می توان دانست.
کلید واژهها: بیواتانول، کیتوسان، آنزیم، سلولاز، سوخت.
-1 مقدمه
وقتی که قرار است یک آنزیم را بر روي سطحی تثبیت کنیم مهمترین مسئله این می باشد که مکان هاي فعال آنزیم بطوري باشند که بیشترین تماس را با سوبسترا داشته باشند. قابل توجه اینکه شناخت و دانستن اطلاعات در مورد مکان هاي فعال آنزیم و نحوه عملکرد آنزیم با سوبسترا ما را در انتخاب راه صحیح براي تثبیت آنزیم کمک خواهد کرد .[1] البته این مکان هاي فعال را می توان با گروه هاي محافظ پشتیبانی کرد، بطوري که کمترین میزان کاهش فعالیت را شاهد باشیم .[2] با توجه به شناخت از مکان هاي فعال آنزیم می توان گرو هاي محافظ را در اثر برخی از اتصالات عرضی ایجاد کرد. البته در برخی موارد خود این گروه هاي محافظ نیز می توانند باعث از بین رفتن سوبسترا و آنزیم شوند و یا یک عامل رقابتی نامطلوب در مقایسه با مکان هاي فعال شوند.در این پروژه ابتدا از روش محبوس کردن استفاده شد و طی چندین مرحله با استفاده از روش ایجاد اتصالات عرضی میزان پایداري آنزیم را در این ذرات بیشتر نمودیم، این عمل که در دانه هاي کیتوسان انجام شده و شاهد نتایج خوبی می باشیم.
-2 مواد و روش ها
تهیه دانه هاي کیتوسان بهبود یافته و تثبیت آنزیم سلولاز بر روي آنها
-1-2 مرحله اول : تهیه دانه هاي کیتوسان
این مرحله بسیار حساس بوده و اندازه دانه هاي کیتوسان را می توان در این مرحله تعیین کرد و بسته به میزان و نحوه اضافه کردن محلول کیتوسان به محلول 1ژژ1 می باشد.
الف - تهیه هه 50 محلول %2 حجمی / حجمی اسید استیک، یکی از مواد مهم در این قسمت دب محلول می باشد که حدودا 3/7خواهد بود.
ب - تهیه محلول %2 وزنی / حجمی تري پلی فسفات سدیم ژژ.1 بعد از انحلال کامل ژژ,1 دب محلول را اندازه گیري می کنیم احتمالا بعد از انحلال کامل این مواد دب به 12 خواهد رسید حال براي رسیدن به حالت مطلوب که براي این آزمایش 8/2 می باشد، محلول ش 1 از اسید کلریدریک تهیه می کنیم و آنر ا به آرامی به محلول ژژ1 اضافه می کنیم تا دب به حد مورد دلخواه برسد.
ج - تهیه محلول اسیدي کیتوسان: یک گرم کیتوسان را برداشته و به آرامی به محلول از پیش تهیه شده اسید استیک اضافه می کنیم. بعد از گذشت حدود 30 دقیقه باید تمام کیتوسان ها بطور کامل حل شده باشند.
بعد از انجام سه قسمت بالا محلول ژژ1 را درون یک همزن انکیباتور قرار داده و محلول کیتوسان را توسط یک سرنگ و یک نازل شیشه اي بلند و باریک به درون محلول در حال کفهلاح ,ژژ1 اضافه می کنیم. در هنگام ریختن باید دقت شود که به آرامی محلول را اضافه می کنیم و قطرات را بر روي یکدیگر نریزیم و همچنین بطور مداوم و یکنواخت محلول را اضافه کنیم کلیه این موارد ذکر شده در نوع شکل ، اندازه و ظاهر کیتوسان ها موثر می باشد، این مرحله حدود 4 ساعت به طول می انجامد. حال اگر در ریختن محلول دقت لازم را اعمال نکنیم .[3] بجاي دانه هاي کیتوسان رشته هاي کیتوسان تشکیل می شود و ژژ1 به درون آنها نفوذ می کند.
که می توانید این حالت را در شکل 1 مشاهده کنیدبراي اطمینان از پایان واکنش ها دب محلول را اندازه می گیریم باید حدود7/2 یعنی محلول خنثی شده باشد بعد از اتمام این مرحله دانه هاي کیتوسان بوجود می آیند که به مانند کرات ژلی درون محلول ژژ1 معلق می باشند. حال محلول را بر روي یک فیلتر معمولی قرار داده و آنرا صاف می کنیم و چندین بار محلول را با آب مقطر براي حذف ژژ1 زائد از دانه هاي کیتوسان می شوییم. دانه هاي کیتوسان را درون آب مقطر نگهداري می کنیم، دانه ها در آب مقطر بمدت طولانی پایدار می مانند.
-2-2 مرحله دوم : تهیه دانه هاي کیتوسان با اتصالات عرضی
در این مرحله براي ایجاد اتصالات عرضی در دانه هاي کیتوسان از اپی کلروهیدرین استفاده می کنیم.
الف - ابتدا قسمت 5 گرم از دانه هاي مرطوب کیتوسان بدست آمده در مرحله قبل، که با صافی آنها را جدا کرده ایم، برداشته و با12 میلی لیتر از محلول اپی کلروهیدرین 0/04 مولار که دب آن را در 10 ثابت کرده ایم، مخلوط می کنیم. حال آن را درون یک همزن انکیباتور با دماي 50 درجه سانتیگراد قرار می دهیم.
ب - عمل ایجاد اتصالات عرضی حدود 6 ساعت به طول می انجامد بعد از به پایان رسیدن مواد را از درون همزن خارج کرده و با یک صافی معمولی صاف می کنیم. حال آنها را کاملا با آب مقطر به طور کامل می شوییم تا اپی کلروهیدرین هاي اضافی و باقی مانده در دانه ها کاملا از سیستم خارج شوند.
-3-2 مرحله سوم : تهیه محلول پلی وینیل الکل اصلاح شده با مالئیک انیدرید
الف - 0/5 گرم پلی وینیل الکل را در 20 میلی لیتر آب مقطر حل می کنیم و ترمومتر و الکترود دب متر را درون یک فلاکس قرار می دهیم و آن را در یک حمام یخ در دماي 4 درجه سانتیگراد نگه داري می کنیم.
