برای تثبیت آنزیم لیپاز غالبا از پایه های متخلخل آلی استفاده میشد اما در سال های اخیر از انواع نانو ذرات به دلیل سطح تماس بالا و حجم بالای منافذ که ورود مولکولهای آنزیم را تسهیل میکند استفاده شده است چون فعالیت و قابلیت بکارگیری مکرر و پایداری عملیاتی آن را افزایش میدهد.
یکی از انواع مناسب حامل های نانو، ذرات کیتوسان میباشد که یک نوع پلیمر بیولوژیکی است لذا در این تحقیق خصوصیات سینتیکی آنزیم لیپاز آزاد و تثبیت شده برروی نانو ذره کیتوسان بررسی خواهد شد.
1-2-اهداف تحقیق :
این تحقیق در نظر دارد با بکارگیری کیتوسان و تثبیت آنزیم لیپاز قابلیت امکان استفاده مکرر ازاین آنزیم را به وجود آورد لذا مهمترین اهداف تحقیق عبارتند از:
1-مشخص کردن میزان فعالیت آنزیم لیپاز تثبیت شده در مقایسه با آنزیم لیپاز آزاد.
2-استفاده از نانو ذره کیتوسان بعنوان بستر مناسب برای تثبیت آنزیم لیپاز بجای تثبیت آن بر روی پایه های متخلخل آلی که بازده کمتری در مقایسه با حامل های نانو دارند.
3-استفاده مکرر و موثرتر آنزیم لیپاز و نیز کاهش هزینه های انجام فرآیند.
1-3- فرضیه های تحقیق:
با توجه به اهداف متصور برای تحقیق حاضر و دستیابی به پاسخ های مناسب برای سوالات مطرح شده فرضیات زیر مورد توجه قرارخواهد گرفت:
1-استفاده از آنزیم لیپاز تثبیت شده بر روی نانوذره کیتوسان خصوصیات سینیتیکی مناسب تری نسبت به آنزیم آزاد دارد.
2-نانو کیتوسان بعنوان یکی از بهترین حامل های آلی برای تثبیت آنزیم به شمار می رود.
1-4- مفهوم نانوتکنولوژی:
نانوتكنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای كنترل آنهاست. هدف اصلی اكثر تحقیقات نانوتكنولوژی شكل‌دهی تركیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانوتكنولوژی در الكترونیك، زیستشناسی، ژنتیك، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بكار برده می شود. نانوتکنولوژی به تولید مواد، قطعات و سیستم های مفید با کنترل آنها در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خصوصیات و پدیده های جدید حاصله در آن مقیاس گفته می شود [6]. به عبارت دیگر نانو فناوری به تکنولوژی گفته می شود که کلیه فعالیت ها جهت ایجاد ساختاری ظریف در مقیاس نانو برای تغییر در تک تک اتمها و مولکولها را شامل میشود، به طوری که مواد و وسایل جدید با خواص مورد نظر و مطلوب قابل ساختن میشوند [7]. بدین ترتیب ترکیباتی تولید میشوند که انتظار میرود در بازارهای آینده نقش کلیدی بازی کنند. تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار میگیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست، بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرارمیگیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام و … نیز تغییر مییابد[8].
-4-1-کاربردهای نانو تکنولوژی:
امروزه فناوری نانو به طور شگفت آوری در تمامی علوم وارد شده و نقش تعیین کننده ای در مراحل مختلف تولید ایفا میکند که در زیربه طور مختصر به برخی کاربردهای آن اشاره میشود:
1-4-1-1- تولید مواد و محصولات صنعتی: نانو تکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقت کنترل شده و سپس چیدن آنها در ساختار بزرگتر، که دارای خواص منحصر به فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها، ایجاد میکند. از مزایای نانوساختارها میتوان به سبکتر، قویتر و قابل برنامهریزی بودن آنها، کاهش هزینه عمر کاری آنها از طریق کاهش دفعات نقص فنی، ابزارهایی نوین بر پایه اصول و معماری جدید اشاره کرد ]9[.
1-4-1-2- پزشكی و بدن انسان: رفتار مولكولی در مقیاس نانومتر، سیستم های زنده را اداره میكند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیستشناسی و شبیه سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت در حال گرایش هستند ]10[.
فراتر از سهولت استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی میتواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو، تهیه کند، که توان درمانی داروها را افزایش دهد ]11[.
1-4-1-3- پایداری منابع: میتوان به منابعی همچون كشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاك اشاره کرد. گستردگی تعاملات بین این فناوری و علوم جانبی آنها، از ویژگیهای کاملا بارز این فناوری جدید است. تقسیمبندی فناوری نانو در شاخهها و رشتههای مختلف بیشتر مربوط به کاربرد محصولات این فناوری در هر رشته میباشد. در ضمینه مسائل زیست محیطی، غذایی، دارویی نیز استفاده از نانو اجتناب ناپذیر خواهد بود.
1-4-1-4- صنایع غذایی: حوزههای مختلف كاربردی فناوری نانو در غذا و صنایع غذایی را می توان به پنج دسته زیر تقسیم بندی نمود:
الف- بهبود طعم و رنگ: به کمک فناوری نانو توانسته اند در مواد غذایی مختلف خواصی ایجاد کنند که ایجاد احساس طعم و بوی خاص در مصرف کننده میکند. مثلا تولید سس کم چربی که مزه چربی میدهد در حالی که چربی ندارد.
ب- سلامت غذایی: برای اطمینان از سلامت غذایی، پژوهشگران در پروژهای از نانو حسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر، پاتوژنها وسمها در مواد غذایی استفاده کردهاند، با این کار نیازی به فرستادن نمونههای مواد غذایی به آزمایشگاه، برای تشخیص سلامت و کیفیت محصولها در کشتزارها و کشتارگاهها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعه بهکارگیری زیست تراشههای DNA برای کشف پاتوژن هاست. این روش میتواند در تشخیص باکتری های مضر و متفاوت در گوشت یا ماهی ویا قارچ های میوه مؤثر باشد.
ج-بستهبندی: بستهبندی در واقع اولین ارتباط مشتری با محصول است.بیشترین کاربردی که نانو در صنعت دارد مربوط به بستهبندی است چراکه:
1: بستهبندی، محصول را از صدمات فیزیکی و آلودگیها حفظ میکند.
2:کیفیت ضدمیکروبی و خواص ممانعتی آن، بهداشت بهتر، کنترل بیشتر، ممانعت از بیرنگی و خسارت کمتر به ساختار آن را باعث میشود.
3: استحکام در برابر حرارت. یعنی از فساد و پلاسیدگی میوهها و سبزیها در دمای بالا جلوگیری میکند.
4: زمان ماندگاری محصولات در بستهبندیهای نانو از سه یا چهار روز به دو تا سه هفته در شرایط دمای محیط بیرون از یخچال افزایش مییابد.
د- تولید غذا: در بخش تولید میتوان در صنعت کشاورزی و همچنین در ابداع روشهای جدید برای تولید غذا از این فناوری بهره گرفت مانند: آنتی بیوتیکها، ژنهای گوناگون گیاهان، تولید آفتکشهای بی خطر و کاهش اثرات منفی آفتکشهای موجود.
و- نگهداری غذا:
1- ضدعفونی و ضد میکروب نمودن سطوح: نانو میتواند با جابهجا کردن سطح پوشش مواد، از ورود هرگونه ریزساختههای زنده یا میکروب به غذا جلوگیری کرده و سبب ضدعفونی شدن سطوح غذاها شود.
2- حفاظت آنتی اکسیدانها: با استفاده از نانو حفرهها میتوان از خراب شدن مواد بیثباتی مثل آنتی اکسیدانهای حساس از جمله ویتامینهای E ،D،A و امگا3 جلوگیری به عمل آورد.
3- دستکاری و کنترل فعالیت آنزیمها: نانو حفرهها میتواند در شناسایی و طراحی ساختمان آنزیمها و کنترل سوخت و ساز آنها با تغییر در ساختار و افزودن ذرات فعال به مواد غذایی استفاده شود.
1-5- آنزیم ها:
زندگی به یک سری واکنشهای شیمیایی وابسته است که بسیاری از این واکنشها بسیار کند انجام گرفته و به خودی خود قادر به حفظ حیات نمیباشند. این واکنشها با کاتالیستهایی به نام آنزیم تسریع میشوند. توان کاتالیزوری آنزیمها، انجام فرآیند لازم برای حیات در تمام موجودات از میکرواورگانیسمها تا انسانها تسهیل میکنند. بسیاری از آنزیمها پتانسیل کاتالیزوری خود را پس از استخراج از ارگانیسم زنده حفظ میکنند و قابل استفاده در فرآیندهای صنعتی میباشند]12[.
1-5-1- خصوصیات آنزیمها:
آنزیمها دارای ساختار پروتئینی میباشند و به عنوان كاتالیزورهای بیولوژیكی برای انجام واكنشهای شیمیایی در مقایسه با كاتالیزورهای غیر بیوشیمیایی مزایائی مثل: ویژه بودن محصول وسوبسترا فعالیت تحت شرایط ملایم واكنش، خارج كردن آسان محصول، كاهش استفاده از مواد شیمیایی سمی، تولید سریع كاتالیزور از منابع قابل تجدید، انرژی اكتیواسیون مطلوب و بازدهی كاتالیزوری مناسب دارند.
آنزیمها ترکیباتی هستند که میتوانند سرعت واکنش را تا حدود 107 برابر افزایش دهند. آنزیم مانند یک کاتالیزگر غیرآلی واکنش را با پایین آوردن انرژی فعال سازی لازم برای انجام واکنش تسریع میکند و بر خلاف آن انرژی فعال سازی را با جایگزین کردن یک سطح انرژی فعال سازی کوچک پایین میآورد]13[ شکل 1-1.
انجام سریع یک واکنش در موقعیت آزمایشگاهی به شرایط ویژهای مانند دما و فشار بالا نیاز دارد. لذا باید در یاخته که شرایط محیطی در آن کاملا ثابت است و انجام چنین واکنشهایی بسیار کند است، این عمل بوسیله آنزیمها صورت گیرد.
کاتالیزورها در واکنشها بدون تغییر میمانند، ولی آنزیمها مانند سایر پروتئینها تحت شرایط مختلف پایدار نمیمانند. این مواد در اثر حرارت بالا و اسیدها و قلیاها تغییر میکنند تا به تعادل برسند. آنزیمها با کاهش انرژی فعالسازی سرعت واکنش شیمیایی را افزایش میدهند ]15 و14[.
آنزیمها مولکولهای پروتئینی هستند که دارای یک یا چند محل نفوذ سطحی ( جایگاههای فعال) هستند که سوبسترا یعنی مادهای که آنزیم بر آن اثر میکند، به این نواحی متصل میشود. تحت تأثیر آنزیمها، سوبسترا تغییر میکند و به یک یا تعدادی محصول تبدیل میشود. از دیدگاه صنعتی، تولید، تغلیظ، استخراج و خالص سازی آنزیمها از محیطهای کشت حاوی Aspergillus،Penecillium ،Mucor، وRhizopus امکانپذیر بوده و تولید آنها دارای توجیه اقتصادی است ]16 [. آنزیمها ماهیتی پروتئینی دارند و ساختار بعضی ساده یعنی از یک زنجیره پلیپپتیدی ساخته شدهاند و بعضی الیگومر هستند. ساختار بعضی از آنزیمها منحصرا از واحد های اسید آمینه تشکیل یافته اما برخی دیگر برای فعالیت خود نیاز به ترکیبات غیرپروتئینی دارند که به نام گروه پروستتیک معروف است و این گروه میتواند یک فلز یا یک کوآنزیم باشد و با آنزیم اتصال محکمی را برقرار میکنند. بخش پروتئینی آنزیم (بدون گروه پروستتیک) آپوآنزیم نام دارد و مجموع آنزیم فعال از نظر کاتالیزوری و کوفاکتور مربوطه هولوآنزیم نام دارد.
فرم در حال بارگذاری ...
