Закономерности адсорбционной иммобилизации инулиназы на волокнистых полиэлектролитах АК-22, АК-22-1, К-1, К-4, К-5 - Марина Геннадьевна Холявка; Анастасия Николаевна Дубовицкая; Фархат Адильжанович Сакибаев; Ирина Викторовна Шкутина; Наталья Владимировна Мироненко; Владимир Федорович Селеменев; Валерий Григорьевич Артюхов (Сорбционные и хроматографические процессы, 2020)
Инулиназы (КФ 3.2.1.7 и 3.2.1.80) представляют собой гидролитические ферменты, которые разрушают β-1,2-фруктановые связи. Эти биокатализаторы широко используются в промышленном производстве фруктозы, фруктозных сиропов и фруктоолигосахаридов. Однако применение свобод-ных форм ферментов имеет ряд недостатков: низкая термостабильность, сложность разделения мак-ромолекул биокатализатора и конечного продукта, невозможность повторного использования. Ука-занные проблемы могут быть решены путем иммобилизации ферментов на нерастворимых носителях. В связи с вышеизложенным, целью работы было изучение закономерностей адсорбционной иммоби-лизации инулиназы на волокнистых полиэлектролитах.Проведена адсорбционная иммобилизация инулиназы на волокнистых полиэлектролитах АК-22, АК-22-1, К-1, К-4 и К-5. Исследовано влияние продолжительности процесса сорбции на количе-ство иммобилизованного белка и активность гетерогенного катализатора. Адсорбция становится мак-симальной через 4 часа при концентрации раствора инулиназы 1∙10-7 моль/дм3 и через 2 часа при кон-центрациях 5∙10-7 и 1∙10-6 моль/дм3. Самая высокая каталитическая способность иммобилизованного фермента соответствует наибольшему количеству сорбированного белка. Активность гетерогенного биокатализатора составляет от 44.5 до 71.2% от активности нативного фермента.Установлено, что в начальный момент процесса иммобилизации идет активное образование ассоциатов белка, в результате чего его сорбция резко возрастает, и на кинетической кривой появля-ется максимум. Однако со временем происходит выделение фермента в фазу растворителя, и на кине-тической кривой наблюдается спад. Процесс десорбции на этом этапе возможен из-за малой энергии взаимодействия между молекулами сорбата и сорбента и, следовательно, слабого закрепления моле-кул белка на полимере-носителе. Затем, с течением времени, адсорбция становится необратимой. Та-ким образом, с увеличением продолжительности реакции изменялась не только структура образую-щихся полиэлектролитных комплексов, но и их состав: в процессе перестройки комплексов происхо-дит выделение части молекул белка в раствор. Ассоциаты макромолекул инулиназы (при ее концен-трациях в растворе 1∙10-7, 5∙10-7 и 1∙10-6 моль∕дм3), по-видимому, сорбируются только на поверхности носителя, что обеспечивает доступность активных центров фермента и, как следствие, высокую ката-литическую активность иммобилизованного ферментного препарата.С помощью метода инфракрасной спектроскопии было обнаружено, что иммобилизация ину-линазы происходит вследствие реализации слабых водородных связей и электростатических взаимо-действий между ферментом и носителем.