Hydrolysis of cellulose waste catalyzed by cellulolytic enzymes immobilized on polymer carrier

Trzy komercyjne enzymy celulolityczne: Viscozyme® L, Novozym 476® oraz celulazy z Aspergillus sp. immobilizowano na polimerowym nośniku otrzymanym w procesie rodnikowej kopolimeryzacji N-winyloformamidu (NVF) z dimetakrylanem glikolu etylenowego (EGDMA) w odwróconej suspensji. Efektywność immobilizacji oceniano na podstawie aktywności w procesach hydrolizy papieru celulozowego i ścieru drzewnego katalizowanych enzymami natywnymi lub immobilizowanymi. Stabilność biokompozytów badano w trzech cyklach hydrolizy. Wyznaczono stałe szybkości hydrolizy i stałe Michaelisa.Three commercial cellulolytic enzymes (Viscozyme® L, Novozym 476® and cellulase from Aspergillus sp.) were immobilized on the polymer carrier, which was synthesized via free radical copolymerization of N-vinylformamide (NVF) with ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) in inverse suspension. The efficiency of the enzyme immobilization was determined on the basis of enzymatic activity of the native and immobilized enzyme in the hydrolysis of wood pulp and cellulose paper. The stability of biocatalysts was tested in three reaction cycles of hydrolysis. The reaction rate constants for hydrolysis and Michaelis constants were determined

Cellulase immobilized on copolymers based on N-vinylformamide : influence of immobilization on the catalytic activity of the enzyme

Badano wpływ immobilizacji celulazy z Aspergillus sp EC 3.2.1.4. na aktywność katalityczną w reakcji enzymatycznej hydrolizy celulozy. Celulazę immobilizowano na hydrofilowych polimerowych nośnikach z grupami formamidowymi i pierwszorzędowymi grupami aminowymi. Nośniki syntezowano w procesie wolnorodnikowej kopolimeryzacji strąceniowej N-winyloformamidu (NVF) z diwinylobenzenem (DVB). Reaktywne pierwszorzędowe grupy aminowe w kopolimerze generowano na drodze reakcji hydrolizy w środowisku alkalicznym. Celulazę immobilizowano kowalencyjnie za pośrednictwem aldehydu glutarowego (GA) na nośniku z grupami aminowymi lub adsorbowano na nośniku z grupami formamidowymi. Otrzymane heterogeniczne biokatalizatory testowano w reakcji hydrolizy celulozy mikrokrystalicznej. Stwierdzono, że aktywność celulazy immobilizowanej na obu badanych nośnikach była większa niż dla enzymu w stanie natywnym.Immobilization effect of cellulase from Aspergillus sp. EC 3.2.1.4. catalytic activity in reaction of enzymatic hydrolysis of cellulose has been studied. Cellulase immobilized on a hydrophilic polymer carriers with formamide groups and primary amino groups. The carriers were synthesized in a free radical copolymerization of N-vinylformamide (NVF) with divinylbenzene (DVB). The reactive primary amino groups in the copolymer were generated by decarboxylation formamide groups in an alkaline medium. Cellulase was covalently immobilized via glutaraldehyde (GA) on the support with amino groups and adsorbed on a support with formamide groups. The resulting heterogeneous biocatalysts tested in the hydrolysis reaction microcrystalline cellulose. It was found that immobilized cellulase activity on both carriers tested was greater than the enzyme in the native state

Trójskładnikowa folia: skrobia ziemniaczana-furcellaran-żelatyna jako nowa generacja biodegradowalnych folii

Foils were prepared from potato starch (S), furcellaran (F) and gelatin (G) (S/F/G foils) using glycerol as a plasticizer. Their mechanical properties, aqueous solubility, water content, water uptake, enzymatic hydrolysis, and thermal (DSC) properties were determined. The 0.16 mm thick foil has ~ 80 MPa mechanical resistance with an elongation at break of 27.8 %. The aqueous solubility and water uptake of the S/F/G foils reached 35 % and 145 %, respectively. The S/F/G foils were susceptible to hydrolysis with polysaccharide enzymes such as glucoamylase and Viscozyme L (a blend of arabanase, cellulase, β-glucanase, hemicellulase and xylanase), as well as trypsin, a proteinase.Z mieszaniny skrobi ziemniaczanej (S), furcellaranu (F) i żelatyny (G) oraz glicerolu jako plastyfikatora otrzymywano trójskładnikową folię S/F/G. Zbadano właściwości mechaniczne, rozpuszczalność, zawartość wody, wodochłonność, podatność na hydrolizę enzymatyczną oraz właściwości termiczne (DSC) wytworzonej folii. Folia o grubości ok. 0,16 mm wykazywała wytrzymałość mechaniczną ~ 80 MPa, a jej wydłużenie przy zerwaniu wynosiło 27,8 %. Folia S/F/G charakteryzowała się małą rozpuszczalnością (ok. 35 %) i wodochłonnością (ok. 145 %). Zbadano kinetykę reakcji hydrolizy enzymatycznej folii S/F/G w obecności enzymów polisacharydowych: glukoamylazy i Viscozyme L (mieszanina enzymów arabinazy, celulazy, β-glukanazy, hemicelulazy, ksylanazy) oraz enzymu białkowego trypsyny

Otrzymywanie i charakterystyka binarnych kompleksów furcellaranu z żelatyną i albuminą surowicy bydlęce

Furcellaran (FUR) complexes with albumin (BSA) and gelatin (GEL) were investigated. The zeta potential (ζ) values of furcellaran, gelatin and their mixtures at weight ratios 2 : 1, 1 : 1, and 1 : 2 (w/w) were measured over a pH range 2.0–10.0. FUR/GEL and FUR/BSA complexes were prepared by the electrolysis of aqueous solutions of both components taken in the 1 : 1 (w/w) ratio. The results of the elemental analysis, FT-IR spectroscopy and thermal analysis confirmed the formation of the complexes. The investigated complexes differed in their susceptibility to enzymatic hydrolysis and solubility. At room temperature, the solubility of FUR/GEL and FUR/BSA complexes was 0.055 ± 0.021 g/100 cm3 H2O and 0.031 ± 0.020 g/100 cm3 H2O, respectively. Different structures of FUR/GEL and FUR/BSA complexes, determined by SEM studies, can explain differences in both solubility and hydrolytic susceptibility. Enzymatic studies showed that the furcellaran/gelatin and furcellaran/bovine serum albumin complexes are biodegradable. The complexes were not physical mixtures of the components.Badano kompleksy furcellaranu (FUR) z albuminą (BSA) oraz żelatyną (GEL). Wartości zeta potencjału (ζ) furcellaranu, żelatyny oraz ich mieszanin w stosunku masowym 2 : 1, 1 : 1, 1 : 2 określono w zakresie pH 2,0–10,0. Kompleksy FUR/GELoraz FUR/BSA otrzymano metodą elektrosyntezy przy stosunku masowym 1 : 1. Metodami analizy elementarnej (EA), spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR) oraz analizy termicznej (DSC, TGA) potwierdzono powstanie kompleksów FUR/GELi FUR/BSA. Otrzymane kompleksy różniły się podatnością na hydrolizę enzymatyczną i rozpuszczalnością. W temperaturze pokojowej rozpuszczalność kompleksów FUR/GELi FUR/BSA wynosiła, odpowiednio, 0,055 ± 0,021 g/100 cm3 H2O i 0,031 ± 0,020 g/100 cm3 H2O. Obserwowana na zdjęciach SEM odmienna struktura kompleksów może tłumaczyć różnice w ich rozpuszczalności oraz podatności na hydrolizę enzymatyczną. Analiza przebiegu hydrolizy wskazywała na biodegradowalność badanych kompleksów. Potwierdzono, że otrzymane kompleksy nie są fizycznymi mieszaninami składników

Ternary potato starch-furcellaran-gelatin film – a new generation of biodegradable foils

Foils were prepared from potato starch (S), furcellaran (F) and gelatin (G) (S/F/G foils) using glycerol as a plasticizer. Their mechanical properties, aqueous solubility, water content, water uptake, enzymatic hydrolysis, and thermal (DSC) properties were determined. The 0.16 mm thick foil has ~ 80 MPa mechanical resistance with an elongation at break of 27.8 %. The aqueous solubility and water uptake of the S/F/G foils reached 35 % and 145 %, respectively. The S/F/G foils were susceptible to hydrolysis with polysaccharide enzymes such as glucoamylase and Viscozyme L (a blend of arabanase, cellulase, β-glucanase, hemicellulase and xylanase), as well as trypsin, a proteinase.Z mieszaniny skrobi ziemniaczanej (S), furcellaranu (F) i żelatyny (G) oraz glicerolu jako plastyfikatora otrzymywano trójskładnikową folię S/F/G. Zbadano właściwości mechaniczne, rozpuszczalność, zawartość wody, wodochłonność, podatność na hydrolizę enzymatyczną oraz właściwości termiczne (DSC) wytworzonej folii. Folia o grubości ok. 0,16 mm wykazywała wytrzymałość mechaniczną ~ 80 MPa, a jej wydłużenie przy zerwaniu wynosiło 27,8 %. Folia S/F/G charakteryzowała się małą rozpuszczalnością (ok. 35 %) i wodochłonnością (ok. 145 %). Zbadano kinetykę reakcji hydrolizy enzymatycznej folii S/F/G w obecności enzymów polisacharydowych: glukoamylazy i Viscozyme L (mieszanina enzymów arabinazy, celulazy, β-glukanazy, hemicelulazy, ksylanazy) oraz enzymu białkowego trypsyny