Блог

Jul 04, 2023

Оценка гибридной системы MxOy/фукоидан и ее применение в процессе иммобилизации липазы

Scientific Reports, том 12, номер статьи: 7218 (2022) Цитировать эту статью 915 Доступов 4 Цитирования Подробности о показателях Автор Исправление к этой статье было опубликовано 23 ноября 2022 г. Эта статья

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 7218 (2022) Цитировать эту статью

915 Доступов

4 цитаты

Подробности о метриках

Авторская поправка к этой статье была опубликована 23 ноября 2022 г.

Эта статья обновлена

В данной работе были созданы и применены новые гибридные системы MxOy/фукоидан для иммобилизации липазы. В качестве неорганических матриц MxOy использовались оксиды магния (MgO) и циркония (ZrO2). На первом этапе предложенные оксиды функционализировали фукоиданом Fucus vesiculosus (Fuc). Полученные гибриды MgO/Fuc и ZrO2/Fuc охарактеризованы методами спектроскопического анализа, включая инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье, рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию и ядерный магнитный резонанс. Дополнительно был проведен термогравиметрический анализ для определения термостабильности гибридов. На основании результатов также был определен механизм взаимодействия оксидных носителей с фукоиданом. Кроме того, полученные гибридные материалы MxOy/фукоидан были использованы в качестве носителей для иммобилизации липазы Aspergillus niger, а также проведена модельная реакция (превращение п-нитрофенилпальмитата в п-нитрофенол) для определения каталитической активности предложенной биокаталитической системы. . В этой реакции иммобилизованная липаза проявляла высокую кажущуюся и удельную активность (145,5 Ед/гкатализатора и 1,58 Ед/мгензима для липазы, иммобилизованной на MgO/Fuc; 144,0 Ед/гкатализатора и 2,03 Ед/мгензим для липазы, иммобилизованной на ZrO2/Fuc). Эффективность иммобилизации также была подтверждена с помощью спектроскопического анализа (FTIR и XPS) и конфокальной микроскопии.

В последние десятилетия разработка недорогих, биоразлагаемых и легкодоступных природных материалов различного назначения вызывает больший интерес у огромного числа исследователей. Крайне предпочтительно, чтобы матрица-носитель, связывающая фермент, могла производиться воспроизводимо и не нарушала активность фермента, поскольку она имеет большое значение для технологических характеристик и коммерческого успеха1,2,3. Однако эти материалы также имеют некоторые недостатки (низкая механическая прочность и ограниченная термическая стабильность), которые можно улучшить с помощью соответствующего процесса модификации4,5.

Биополимеры, благодаря своим универсальным свойствам, включая нетоксичность, биосовместимость, биоразлагаемость, гибкость и возобновляемость, являются многообещающими носителями для иммобилизации ферментов6,7,8. Кроме того, в их химической структуре присутствуют многочисленные реакционноспособные функциональные группы, такие как гидроксильные, аминогруппы или группы карбоновой кислоты. Это позволяет ферментам связываться с этой структурой7,9. На сегодняшний день в качестве ферментных носителей используются различные природные полисахариды, такие как целлюлоза10,11, хитин12,13, хитозан14,15, альгинат16,17, агароза18,19,20 и каррагинан21,22. В последнее время больше внимания уделяется композитам или гибридам биополимер/неорганическая матрица, которые также можно использовать для иммобилизации ферментов7. Высокая стойкость, стабильность и доступность — важнейшие параметры неорганических материалов, особенно отдельных оксидов (SiO2, ZnO, ZrO2, MgO и др.)23. Более того, их можно синтезировать простыми и быстрыми методами, что делает их относительно дешевыми. Следует также отметить, что на поверхность оксидов металлов можно вводить биополимеры для повышения их сродства к ферментам7,24. В литературе имеется много информации о материалах на основе хитозана/хитина/целлюлозы и неорганических оксидов и их применении для иммобилизации ферментов25,26,27,28.

Полисахариды природного происхождения играют важную роль в фармацевтической и косметической промышленности. Их широко получают из водорослей, в том числе бурых29,30. Бурые водоросли (Phaeophyta) — группа водорослей с очень высокой степенью специализации в строении слоевища, который чаще всего имеет форму разветвленной нити31,32,33. Морские водоросли являются источником потенциально биоактивных полисахаридов, среди которых фукоидан, экстрагированный из бурых морских водорослей (особенно из видов Fucus и тканей иглокожих), в настоящее время является наиболее широко изучаемым соединением34,35. Фукоидан можно получить из ряда морских источников, включая морские огурцы36 и бурые водоросли37. Высокое содержание фукоидана установлено у большого количества водорослей и беспозвоночных, например, Fucus vesiculosus, Sargassum stenophyllum, Chorda filum, Ascophyllum nodosum, Dictyota menstrualis, Fucus evanescens, Fucus serratus, Fucus distichus, Caulerpa Racemosa, Hizikia fusiforme, Padina. Gymnospora, Kjellmaniella crassifolia, Analipus japonicus и Laminaria Hyperborea. В этих источниках присутствуют различные типы фукоидана, и для их получения используются различные методы экстракции38.