Polymer carriers for immobilization of α-amylase

Unieruchomienie enzymów na stałym nośniku pozwala na znaczne obniżenie kosztów procesu technologicznego, przede wszystkim dzięki możliwości ponownego ich wykorzystania lub zapewnienia ciągłości procesu. W pracy zaprezentowano badania nad immobilizacją α-amylazy na nośnikach polimerowych opartych na usieciowanym poli(N-winyloformamidzie) (PNVF). Nośniki polimerowe syntezowano w procesie kopolimeryzacji NVF w odwróconej suspensji z dwoma różnymi monomerami sieciującymi: dimetakrylanem etylenoglikolu (EGDMA) oraz diwinylobenzenem (DVB). Nośnik p(NVF-co-DVB-co-S) poddano hydrolizie zasadowej w celu uzyskania reaktywnych grup aminowych, a następnie aktywowano aldehydem glutarowym. Morfologię otrzymanych nośników polimerowych oznaczono na podstawie pomiaru wielkości ziaren oraz zdjęć wykonanych za pomocą mikroskopu optycznego. Do charakteryzacji fizykochemicznej nośników zastosowano analizę elementarną oraz spektroskopię w podczerwieni FT-IR. Na otrzymanych nośnikach polimerowych immobilizowano handlowo dostępny enzym α-amylazę SPEZME® PRIME 107-05127-001, w celu uzyskania katalizatorów heterogenicznych, których aktywność badano w reakcji hydrolizy skrobi ziemniaczanej. Dla każdego biokatalizatora określono kinetykę reakcji enzymatycznej poprzez wyznaczenie stałych szybkości reakcji. Aktywność oraz stabilność połączenia nośnik-enzym sprawdzono w trzech cyklach hydrolizy skrobi.Immobilization of enzymes on a solid carrier allows a significant reduction in the cost of a technological process, due to reuse of biocatalyst or continuity of the process.The aim of present study was immobilization of α-amylase on polymer supports based on crosslinked poly(N-vinylformamide) (PNVF). The polymer carriers were synthesized via copolymerization of N-vinylformamide (NVF) in inverse suspension with two different crosslinking monomers, ethyleneglycol dimethacrylate (EGDMA) and divinylbenzene (DVB). The p(NVF-co-DVB-co-S) support was subjected to basic hydrolysis to obtain reactive amino groups and then activated with glutaraldehyde. The morphology of the polymer carriers was examined by optical microscopy and measuring the grain size. Elemental analysis and FT-IR spectroscopy were used for the physicochemical characterization of the carriers. The commercial enzyme α-amylase (SPEZME® PRIME 107-05127-001) was immobilized on the polymer carriers to obtain heterogeneous catalysts whose activity was determined in the hydrolysis of potato starch. For each biocatalyst, the kinetics of the enzymatic reaction was set down by determining the rate constant. The activity and stability of biocatalysts were tested in three reaction cycles of hydrolysis