تثبیت آنزیم لیپاز Yarrowia lipolytica بر نانوذرات سیلیکا با هدف افزایش پایداری
تثبیت آنزیم روشی امیدوارکننده برای کاربرد مقرون به‌صرفه آنزیم‌هاست. در این راستا چند تن از محققان ایرانی از نانوذرات سیلیکا ترکیبی با دارا بودن اسیدهای آمینه برای تثبیت الکترواستاتیک لیپاز تولیدی از Yarrowia lipolytica در دمای اتاق استفاده کرده‌اند. سپس، ثبات و عملکرد لیپاز را در مقایسه با شکل آزاد آن بررسی کرده‌اند. محققان موفق به یافتن یک روش قابل بازیافت، هم‌افزایی و بدون استفاده از فلز برای فرآیندهای بیوکاتالیستی شدند.
لیپازها دامنه بالایی از فرایندهای بیوکاتالیستی را به خود اختصاص داده‌اند و در صنایع بسیاری از جمله تولید بیودیزل، صنایع غذایی و داروهای مصنوعی حاکم شده‌اند. لیپازها توسط ارگانیسم‌ها می‌توانند به‌صورت محصولات درون/برون سلولی و یا پیوند سلولی تولید شوند. تولید میکروبی لیپازها به‌دلیل توانایی تولید در مقیاس وسیع و هزینه‌های پایین‌تر نسبت به تولید توسط سایر میکروارگانیسم‌ها در صنعت نقش مهمی دارد.
گونه Yarrowia lipolytica یکی از مهمترین گونه‌های مخمر است که قابلیت تولید چندین نوع لیپاز داخل سلولی، پیوند سلولی و خارج سلولی را دارد. در بین چندین لیپاز تولیدی این مخمر، لیپاز خارج سلولی Y. lipolytica به‌دلیل فعالیت بیوکاتالیستی بالا از اهمیت زیادی برخوردار است.
یکی از معایب استفاده از لیپاز به‌عنوان بیوکاتالیست در صنعت، هزینه بالا و پایداری پایین در طی پردازش است. برای غلبه بر این مشکل، تثبیت لیپازها یک رویکرد اجتناب‌ناپذیر است. در میان تمام تکنیک‌های تثبیت آنزیم، تمایل به رویکردهای بدون نیاز به فلز برای رسیدن به قوانین سبز و غیر سمی مطرح شده است که می‌تواند با حداقل انتشار آلاینده‌ها با محیط سازگار باشد. در بین نانوموادهای مختلف برای تثبیت آنزیم، نانوساختارهای سیلیس به‌دلیل پایداری زیاد در شرایط مختلف و مساحت سطح بالا، از نانومواد جذاب و محبوب هستند.
دکتر فتحی و همکارانش در دانشگاه آزاد مراغه از نانوذرات سیلیکا اصلاح شده توسط triethoxysilane برای تولید نانوذرات سیلیس دارای عملکرد آمینه استفاده کردند. این نانوساختار به‌منظور تثبیت کردن لیپاز تولیدی توسط گونه Yarrowia lipolytica در دمای اتاق و بدون اصلاح بیشتر یا اتصال متقابل بکار رفته است. سنجش پایداری آنزیم تثبیت‌شده در دماهای مختلف با قرار دادن آن در دماهای ۲۵، ۳۰، ۳۵، ۴۰، ۴۵ و ۵۰ به‌مدت ۴ ساعت در یک حمام آب انجام شد. پایداری آنزیم در pH های مختلف با قرار دادن آن در pHهای مختلف ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ و ۹ به‌مدت ۴ ساعت در دمای اتاق اندازه‌گیری شد.
آن‌ها نتیجه گرفتند که استفاده از نانوذرات سیلیکا به‌عنوان پایه برای تثبیت آنزیم باعث پایداری و سازگاری بهتر لیپاز در کلیه فرایندها می‌شود. همچنین مشاهده کردند که کپسوله کردن لیپاز از طریق نانوذرات سیلیکا اسید آمینه باعث افزایش ثبات لیپاز تثبیت‌شده در دماهای بالاتر و pH های غیر معمول می‌شود.
