Browsing by Author "BAYRAKTAR, Emine (Tez Danışmanı)"

Now showing 1 - 6 of 6
  • No Thumbnail Available
    Item
    Enantiyomerik saflıkta 1-fenil-1-propanolün transesteleşme tepkimesiyle biyoreaktörde kinetik rezolüsyonu
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) BAYRAKTAR, Emine (Tez Danışmanı); BAKIŞ, Pınar (Yazar)
    Bu çalışmada, 1-fenil-1-propanolün dolgulu yatak biyoreaktörde enantiyomerik saflıkta üretimi incelenmiştir. İlaç etken maddesi olarak kullanılan 1-fenil-1-propanol, rasemik karışımından Novozym 435 biyokatalizörlüğünde transesterleşme tepkimesiyle elde edilmiştir. Rasemik 1-fenil1-propanolün lipaz katalizli transesterleşme tepkimesinin, çift substratlı Ping Pong Bi Bi kinetik modeline uyduğu belirlenmiş ve bu modeldeki kinetik sabitler bilgisayar programı ile bulunmuştur. 1-fenil 1-propanolün üretimine kolonda kalma süresinin, L/D oranının, moleküler elek/enzim oranının etkileri araştırılmıştır. Enzimin kullanılabilirliliğinin tepkime süresiyle değişimi (12, 24, 48, 72, 96, 120 saat) tespit edilmiştir. Rasemik 1-fenil1-propanolün lipaz katalizli transesterleşme tepkimesinin kinetik modelinde yer alan kinetik sabitler; m gözA K , 113 mM, m gözB K , 300mM, Vm,göz 18.9 mmol/Ldk olarak bulunmuştur. L/D oranı 5 olan kolonda kalma süresinin etkisi incelenmiş, %60 dönüşümde, ee(s)>%99 ve 15,8 E değerlerine kalma süresinin 1.85 dk olduğu durumda ulaşılmıştır. Moleküler elek/enzim oranının (1/2, 1/1, 3/2, 2/1) etkisi araştırıldığında en iyi sonuçlara % 63 dönüşümde % 96 ee(s), 13.2 E ile moleküler elek/enzim oranı 1/2 iken ulaşılmıştır. Yüksek kalma sürelerinde düşük enzim miktarlarında çalışıldığında, kalma süresinin 4 ve 5,5 dk olduğu durumlarda sırasıyla %61 dönüşüm ee(s)>%99 22,2 E ve %60 dönüşüm ee(s)>%99 24 E değerleri elde edilmiştir. L/D oranı farklı (5, 10, 15) 3 kolonda 3 farklı kalma süresinde (2.6, 1.2, 0.70 dk) çalışılmıştır. Her zaman yüksek enantiyomerik aşırılık değerlerine ( ee(s)>%99) ulaşılmıştır. L/D oranı 15/1 olan kolonda %57 dönüşümle ee(s)>%99 34 E değerlerin kalma süresi 1.2 dk iken ulaşılmıştır. Enzimin kullanım süresinin incelendiği çalışmalarda, enzim uzun sürelerde tepkime ortamında bekletilmiş (12, 24, 48, 72, 96, 120 saat) ve deneyler sürekli sistemde gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonunda 72 saate kadar lipaz aktivitesi belli ölçüde azalırken, enantiyomerik aşırılık ve dönüşümde önemli değişiklikler gözlenmemiştir. Ancak 96. saatten sonra enzimin hem aktivitesi hem de enantiyoseçimliliği önemli ölçüde azalmıştır.abstractIn this study, the production of enantiomerically pure 1-phenyl-1-propanol was performed in a packed-bed bioreactor. 1-phenyl-1-propanol which has been used as cancer and stimulating drugs was produced using Novozym 435 with transesterification reaction. Kinetic resolution of transesterification reaction of 1-phenyl-1-propanol by enzyme fitted a Ping Pong Bi Bi mechanism. The kinetic parameters were obtained by a computer program. The effects of residence time (?), L/D ratio, molecular sieve/ enzyme weight ratio on production of 1-phenyl-1-propanol were investigated. The changes in the enzyme activity and enantioselectivity with reaction time (12, 24, 48, 72, 96, 120 h) were determined. The kinetic constants for the lipase-catalyzed transesterification of 1-phenyl-1-propanol were found to be m appA K , =113 mM, m appB K , = 300mM, Vm,app=18.9 mmol/Ldk. The effects of ? in the bioreactor (L/D ratio 5) were investigated and the values of ee(s) (enantiomeric excess)>%99 and E=15 (enantiomeric ratio) were obtained at the residence time1.85 min, respectively. The experiments were also performed to determine the effect of molecular sieves/enzyme ratio (1/1, 1/2, 2/1, 3/2) and maximum ee and E value were obtained at the high ? and low enzyme amount as >%99 of ee(s), 22.2 of E for 4 min of ? and >%99 of ee(s), 24 of E for 5.5 min of ?. It was studied at different L/D ratio (5, 10, 15) and different ? (2.6, 1.2, 0.7 min), the ee(s) was obtained as >% 99 in all experiments. E value was 34 for 1.2 min of ? in L/D ratio 15 bioreactor. In order to investigate the enzyme using time, enzyme was added into the reaction media for different times (12, 24, 48, 72, 96, 120 h) and experiments was performed using these enzyme in the continuous system. Lipase activity decreased but enantioselectivity did not almost change until 72 h. But after 72 h, lipase activity and enantioselectivity decreased.
  • No Thumbnail Available
    Item
    LİPAZ ENZİMİ BİYOKATALİZÖRLÜĞÜNDE ENANTİYOMERİK SAFLIKTA 1-FENİL-1-PROPANOLÜN TRANSESTERLEŞME TEPKİMESİYLE KİNETİK REZOLÜSYONU
    (ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI) İŞBAKAN, Nihal (Yazar); BAYRAKTAR, Emine (Tez Danışmanı)
    Bu çalışmada, kanser tedavisinde, solunum açıcı ve uyarıcı ilaç aktif maddesi olarak kullanılan enantiyomerik saflıkta 1-fenil-1-propanolün enantiyoseçimli olarak üretimi incelenmiştir. Lipaz katalizli optikçe saf 1-fenil-1-propanolün üretimine enzim, açil verici, çözücü türü, açil verici/alkol mol oranı, sıcaklık, moleküler elek miktarı etkisi ve katkı maddesi etkisi incelenmiştir. Tepkimenin enantiyomerik aşırılığını, enantiyoseçimliliğini ve lipazın aktivitesini arttırmak için enzime organik çözücü ve süperkritik CO2 (SC-CO2) ile önişlem uygulanmıştır. Enzim türünün etkisini belirlemek için üç farklı lipaz denenmiştir ve yapılan çalışmalar sonucunda tepkimenin enantiyoseçimliliği üzerine lipaz türünün önemli etkileri olduğu belirlenirken, bu üç lipaz enzimi arasından en uygun olanının Porcine pancreatic lipaz (PPL) olduğu sonucuna varılmıştır. PPL katalizli transesterleşme tepkimesinde, en yüksek enantiyoseçimliliğe vinil laurat veya vinil butiratla, çözücü olarak; izooktan kullanıldığında, yaklaşık 24 saat sonra, açil verici/alkol oranı mol oranı 2/1 iken, moleküler elek miktarı 100 mg, sıcaklık 40°C iken ulaşılmıştır. Vinil laurat kullanılan deneylerde %30 dönüşümde, %32 ee(S), % 83 ee(P), 9.3 E değerine, vinil butirat kullanılanlarda ise %40 dönüşümde %48 ee(S) ve %70 ee(P), 9.4 E değerine ulaşılmıştır. Enantiyoseçimliliği iyileştirmek için, tepkime ortamına % 5 (v/v) DMSO (dimetil sulfooksit), %2 (w/v) Tween-80, 50 mg (%50 w/w enzim) NaCl eklenerek katkı maddelerinin etkisi belirlenmiştir. Fakat bu katkı maddelerinin tepkimenin enantiyoseçimliliği üzerinde olumsuz etkilere neden olduğu görülmüştür. Organik çözücü ile önişlem yönteminde, ilk olarak eklenen çözücü hacminin enantiyoseçimliliğe ve lipaz aktivitesine etkisi belirlenmiştir. 2-Propanol, aseton ve etanol kullanılan deneylerde PPL’in aktivitesi 5 ml aseton kullanıldığında 0.3 U/mg’dan 0.4 U/mg’a kadar yükseltilmiştir, fakat önişlemin enantiyoseçimliliği oldukça düşürdüğü gözlenmiştir. SC-CO2 ile muamele edilen PPL’in aktivitesi azalırken, çözücü olarak izooktan, açil verici olarak vinil laurat kullanılan SC-CO2 önişlemli PPL katalizli tepkimelerde; %37 dönüşümde, %48 ee(S), % 82 ee(P) ve 16 E değerine ulaşılmıştır.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Lipaz enzimi biyokatalizörlüğünde kinetik rezolüsyon ile enantiyomerik saflıkta 1-fenil-1-propanolün üretimi
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) BAYRAKTAR, Emine (Tez Danışmanı); SOYER, Aslı (Yazar)
    Bu çalışmada, kanser tedavisi başta olmak üzere ilaç sanayide geniş kullanım alanına sahipolan enantiyomerik saflıktaki 1-fenil-1-propanolün elde edilebilmesi amacıyla, rasemik 1-fenil-1-propanolün transesterleşme ile kinetik rezolüsyonunda, substrat (alkol) derişimi, açilverici (ester) /alkol mol oranı, enzim miktarı, sıcaklık ve karıştırma hızı gibi değişkenlerinenantiyomerik aşırılığa etkisi Cevap Yüzey Yöntemi (Response Surface Methodology-RSM)kullanılarak sistematik olarak incelenmiştir.Çalışmada öncelikle, farklı enzimler (Pseudomanas cepacia, Pseudomanas stutzeri,Pseudomanas floresans, Lipozyme RM IM, Mucor meihei ve Novozym 435), farklı çözücüler(hekzan, heptan, toluen, THF ve izooktan) ve farklı açil vericiler (vinil asetat, vinil butirat,izopropenil asetat, vinil benzoat, etil asetat ve vinil laurat) ile rasemik 1-fenil-1-propanolüntransesterleşme ile kinetik rezolüsyonu incelenmiştir. Yapılan ön deneyler sonucunda en iyienantiyomerik aşırılık, açil verici olarak vinil laurat, lipaz kaynağı olarak Novozym 435 veçözücü olarak izooktan kullanıldığında elde edilmiş (%ee=71) ve bu koşullar RSM ile yapılanincelemelerde ön bilgi olarak kullanılmıştır. 1-fenil-1-propanolün kinetik rezolüsyonunda enetkili parametreler olduğu belirlenen beş parametre (alkol derişimi, açil verici /alkol moloranı, enzim miktarı, sıcaklık ve karıştırma hızı) için RSM ile belirlenen deney programıuygulanmış ve elde edilen denklemin çözümünden en yüksek enantiyomerik aşırılığın alkolderişimin 325 mM, açil verici/alkol mol oranının 0.8, enzim miktarının 156 mg, sıcaklığın47ºC, karıştırma hızının ise 166 rpm olduğu koşullarda elde edildiği belirlenmiştir. Eldeedilen bu koşullarda yapılan deney ile 3 saat sonunda %91 enantiyomerik aşırılığa ve53 enantiyomerik oran değerine ulaşılmıştır.Ayrıca, 1-fenil-1-propanolün kinetik rezolüsyonuna mikrodalganın etkisini incelemekamacıyla, Novozym 435 enzimi ve açil verici olarak vinil laurat varlığında heptan, hekzan,kloroform, THF ve 1-propanol çözücüleri kullanılarak çalışmalar yapılmış ve yüksekenantiyomerik aşırılık değerine ulaşılamamıştır. Ancak, RSM sonucunda bulunan maksimumkoşullarında çözücü olarak heptan kullanılması durumunda 5 dakikalık mikrodalgauygulanmasında 60ºC'da %87 enantiyomerik aşırılık elde edilmiştir.Abstract In this study, the effects of enzyme, solvent, acyl donor/alcohol molar ratio, temperature andstirring speed on the kinetic resolution of rasemic 1-phenyl 1-propanol, of which derivativeshave been used as cancer and stimulating drugs, with transesterification using ResponseSurface Methodology (RSM) were investigated.First of al, different lipase type (Pseudomanas cepacia, Pseudomanas stutzeri, Pseudomanasfloresans, Lipozyme RM IM, Mucor meihei and Novozym 435), different acyl donors (vinylacetate, vinyl butyrate, isopropenyl acetate, vinyl benzoate, ethyl acetate and vinyl laurate anddifferent solvents (hexane, heptane, tetrahydrofuran, toluene, isooctane) were used toinvestigate the kinetic resolution of 1-phenyl 1-propanol. The maximum enantiomeric excessas 71% was obtained with Novozym 435, vinyl laurate and isooctane. These conditions wereused on the RSM designed experiments. The effects of alcohol concentration, molar ratio ofacyl donor to alcohol, amount of enzyme, temperature and stirring speed were investigatedusing RSM. The optimum conditions were defined by solving the regression equation as 325mM alcohol, 0.8 acyl donor/alcohol molar ratio, 156 mg enzyme, 47ºC temperature and 166rpm stirring speed. Enantiomeric excess and enantiomeric ratio obtained in these conditionsare 91 % and 53 after 3 hours, respectively.Also, to investigate the microwave radiation on kinetic resolution of 1-phenyl 1-propanol theexperiments were achieved using Novozym 435, vinyl laurate with different organic solventshexane, heptane, tetrahydrofuran and 1- propanol and the value of high enantiomeric excesscould not be reached. On the other hand, enantiomeric excess was obtained as 87% applyingmicrowave radiation for 5 minutes at the maximum enantiomeric excess RSM conditionsusing heptane as a solvent at 60ºC temperature.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Pancar şekerinde kokuya neden olan maddelerin belirlenmesi ve giderimi
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) SARAÇ YÜCE, Aysu (Yazar); BAYRAKTAR, Emine (Tez Danışmanı)
    Bu çalışmada amaç, şeker endüstrisinin önemli bir sorunu olan koku problemini çözmek için kokuya neden olan etmenlerin ve bileşenlerin belirlenmesi ve kokunun giderilmesidir. 2011/2012 kampanya döneminde İç Anadolu Bölgesi'nde pancardan şeker üretimi yapan üç fabrikanın üretim hatlarından şeker, şerbet, hava ve su numuneleri alınarak koku kaynakları belirlenmiştir. Koku kaynağı bileşenlerin numunelerden ayrılmasında SPME tekniği uygulanmış ve bileşenler GC'de belirlenmiştir. Özellikle kokudan en çok sorumlu tutulan üç bileşenin (asetik asit, bütirik asit ve izovalerik asit) nicel tayinleri de yapılmıştır. Koku kaynağı bileşenlerin miktarında, fabrikadan fabrikaya değişiklikler olmakla birlikte aynı fabrikada farklı zamanlarda alınan numunelerde de değişimler görülmüştür. Hatlarda 40'ın üzerinde koku yapıcı bileşen tespit edilmiştir. Tespit edilen miktarlar ppm seviyesindedir. Proses suyu ve havasında koku kaynakları tespit edilmiştir. Özellikle, santrifüj yıkama suyunda belirlenen koku kaynakları ve miktarları çok fazla olması nedeniyle, sudan kristal şekerin yüzeyine koku yapıcı bileşenler adsorbe olmaktadırlar. Ambarda uzun süre bekleyen şekerlerde de koku yapıcı bileşenlerin miktarında artış kaydedilmektedir. Koku giderme işlemleri iki farklı teknik uygulanarak yapılmıştır. Birincisi, kristal vakumda pişirilerek elde edilen şekerin ana maddesi olan ve proseste yarı işlenmiş ürün olan koyu şerbetin kokusu ve koku yapıcı bileşenleri aktif karbonla adsorpsiyon tekniği uygulanarak giderilmesidir. Şerbetlerin rengi 20 dakika ve kokuları 30 dakika gibi kısa sürelerde giderilmiştir. En iyi renk giderimi, 30 dakikada 25ºC'de 50 g/L derişimli koyu şerbet ile, 50 g/L derişimli aktif karbon adsorpsiyonunda % 99.1 olmuştur. Zamanla koku giderimi incelendiğinde; 25?C'de 200 g/L koyu şerbet derişiminde asetik asit giderimi % 93.7, bütirik asit giderimi % 66.1 ve izovalerik asit giderimi % 100'dür. Sıcaklık arttırıldığında koku ve renk giderimi azalmaktadır. Aktif karbon derişimi azaldığında koku giderimi de azalmaktadır. Adsorpsiyon izoterm eğrileri oluşturularak adsorpsiyon denge sabitleri belirlenmiştir. Asetik asit, bütirik asit ve izovalerik asitin aktif karbona adsorpsiyonu mekanizmasının, homojen olmayan çok tabakalı katı yüzeylerdeki adsorpsiyonlar için türetilen Freundlich denklemine uyduğu görülmüştür. İkinci koku giderme yöntemi olarak beyaz şekerde oksidasyon yöntemi kullanılmıştır. Oksitleyici madde olarak ozon ve hava kullanılmıştır. Oksidasyonla yapılan iyileştirme çalışmalarında her iki yöntemde de 15 dakikada koku giderilmiştir. Hava ile yapılan iyileştirmelerde en iyi sonuçlar 50?C'de alınmıştır. 5 L/min hava akış hızında 50?C'de iyileştirilen şekerlerde, asetik asitin % 76.2'si, bütirik asit ile izovalerik asitin % 100'ü ve koku yapıcı bütün bileşenlerin % 84.7'si giderilmiştir. Akış hızı arttırıldığında, koku giderimi azalmaktadır. Ozonla 15 dakika 25, 50 ve 75?C'de yapılan çalışmalarda bütirik ve izovalerik asitin tamamı ve asetik asitin en az % 80'i giderilmiştir. Fakat 75?C'de 30 dakika ozonlamadan sonra oksidasyon sonucu yeni koku yapıcı bileşenler oluşmaktadır.AbstractThe main objective of this study is to determine odor components which cause the important problem in the sugar industry and to eliminate these components. For this aim; white sugar, syrup, ambient air and water samples were taken from three sugar factories producing beet sugar in the Central Anatolian Region of Turkey during 2011/2012 production period and the odor sources were determined for these samples. Odor components in these samples were seperated and hold by using SPME techniques and these components were determined by using GC. The most important three components causing odor problem (acetic acid, butyric acid, isovaleric acid) were also analysed quantitavely. The quantities of odor substances vary with sugar factories. The quantities can also vary with variction of factory and sampled time. The washing water used in white sugar centrifuges and wheather of factory also contains these odoring components. So these components are adsorbed on the white sugar crystal surface. Additionally, the amounts of these components can also increase during long storage periods of the final product. In this study two different methods were used to remove odor components. One of the method is to adsorbe the odoring components on to activated carbon. This method was applied on the thick juice (mother liquar of crystal sugar production) samples. The coloring matter and odor components in thick juices were removed for, 20 minutes and 30 minutes, respectively. The color of thick juice was removed as 99.1 % yield with using 50 g/L activated carbon at the conditions of 25°C, 30 minutes and 50 g/L concentration of thick juice. Acetic acid, butyric acid and isovaleric acid were removed from 200 g/L thick juice solution ac 93.7 %, 66.1 % and 100 %, respectevely. Removal of color and odor decreases with increasing temperature. Removal of odor also decreases with decreasing active carbon concentration. Adsorption equilibrium constants were identifie with he adsorption curves. The equations were derived for removal of acetic acid, butyric acid and isovaleric acid. These equations fit with Freundlich Equation with high regression equation which was derived for adsorption non-homogeneous multilayer solid surfaces. The second odor treatment method is the oxidation technique in white sugar in this study. Air and ozone were used as oxidative agents. The odor was removed at 15 minutes by oxidation. The best results were obtained at 50°C by air. 76.2 % of acetic acid and 100 % of both butyric and isovaleric acid and 84.7 % of removed for the white sugar by air at 50°C, 15min. When the flow rate is increased, the odor elimination decreases. Butyric, isovaleric and acetic acid were removed by using ozone at all temperatures for 15 min as 100 %, 100 %, 80 %, respectively. However, new odoring components were observed especially at 75?C when the ozone treatment time is more than 30 min.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Peyniralti suyundan laktik asit üretimi
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) BAYRAKTAR, Emine (Tez Danışmanı); ELDELEKLİOĞLU, Berçem (Yazar)
    Bu çalışmada amaç, süt endüstrisinin önemli bir atığı olan ve arıtılmadan doğaya verildiğinde büyük zararlar veren peynir altı suyunun değerlendirilerek yine çevre açısından önemli bir biyobozunabilir polimer olan polilaktik asitin (PLA) üretiminde kullanılmak üzere laktik asit eldesidir.Deneyler sırasında öncelikle Lc. lactis, L. casei, L. helveticus, L. delbr. subsp. bulgaricus, L. delbr. subsp. delbrueckii, L. delbr. subsp. lactis, L .jensenii gibi farklı mikroorganizmaların etkileri incelenmiştir. En yüksek üretim yapan mikroorganizmalar olarak L. delbr. subsp. lactis ve L. casei belirlenmiştir. L. delbr. subsp. lactis mikroorganizması ile üretim üzerine pH, ilave besin maddeleri (maya özütü (YE), MnSO4.H2O) gibi parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Çalışılan mikroorganizma için en uygun sıcaklık olan 37 oC’de gerçekleşen fermentasyonda en uygun pH değeri 5.5 olarak belirlenmiştir. 48 saat sonunda ulaşılan en yüksek laktik asitin (33.4 g/L) elde edildiği YE derişimi % 0.1 (w/v)’dir. Ortamda YE bulunmuyorken MnSO4.H2O miktarının laktik asit üretimine etkisi yok denecek kadar azdır. L. casei mikroorganizması ile laktik asit üretimi üzerine PAS, YE, MnSO4.H2O, MgSO4.7H2O derişimlerinin, pastorizasyonun, mikroorganizma büyüme ortamının ve mikroorganizma miktarının etkileri incelenmiştir. 48 saat sonunda PAS derişiminden bağımsız olarak birbirine çok yakın laktik asit derişimlerine ulaşılmış ancak başlangıç laktoz miktarının artmasıyla fermentasyon sonunda kalan laktoz miktarı da artmıştır. 50 g/L PAS derişimde ulaşılan dönüşüm % 82, 90 g/L’de ise % 46’dır. Maya özütü derişimi arttıkça üretilen laktik asit miktarı ve dönüşüm artmaktadır. % 1 (w/v) YE ilavesinde 48 saat sonunda dönüşüm % 95 iken, % 0.2 (w/v) YE ilavesinde % 56’dır. % 0.4 (w/v) YE bulunan PAS ortamına katılan farklı derişimlerde MnSO4.H2O için fermentasyon süresince izlenen yol farklı olsa dahi 96 saatin sonunda ulaşılan laktik asit miktarları yakındır. Aynı şekilde % 0.4 (w/v) YE bulunan PAS ortamına katılan farklı derişimlerde MgSO4.7H2O için de fermentasyon süresince ulaşılan laktik asit miktarları yakındır. Ayrı ayrı yapılan deneylerde en yüksek laktik asit üretimlerine % 1 (w/v) YE, % 0.03 (w/v) MgSO4.7H2O ve % 0.007 (w/v) MnSO4.H2O ile ulaşılmıştır. 60 g/L olarak hazırlanmış fermentasyon ortamına en iyi koşullar olan bu derişimlerde besin maddeleri eklenmiştir. Aynı koşullar için pastorize edilmiş ortamda da fermentasyon gerçekleştirilmiştir. 48 saat sonunda pastorize edilmiş ortamda laktik asit dönüşümü % 94, pastorize edilmemiş ortamda % 92’dir. Mikroorganizma miktarının artmasıyla laktoz tüketimi ve laktik asit üretimi de artmaktadır. 48 saat sonunda Liver Infusion ortamında çoğalmış mikroorganizmalar ile elde edilen laktik asit miktarı, MRS ortamında çoğalmış mikroorganizmalarla yapılandan % 66 daha azdır.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Rasemik benzoin asetattan lipaz katalizli hidroliz tepkimesi ile enantiyomerik saflıkta benzoin üretimi
    (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı) BAYRAKTAR, Emine (Tez Danışmanı); LURÇİ, Binnaz (Yazar)
    Bu çalışmada, farmasotik önemi bulunan ve birçok değerli ilaç etken maddesinin çıkış bileşeni olan optikçe saf benzoinin, rasemik benzoin asetattan hidroliz tepkimesi ile enzimatik olarak üretimi amaçlanmıştır. Enantiyomerik olarak saf α-hidroksi ketonlar, sahip oldukları önemli fonksiyonel gruplar nedeniyle asimetrik sentezin vazgeçilmez yapı taşlarıdır ve biyolojik olarak etkin çeşitli moleküllerin asimetrik sentezinde başlangıç maddeleridir.Optikçe aktif benzoini yüksek enantiyomerik aşırılıkta üretmek için gerçekleştirilen hidroliz tepkimesini katalizleyen bir grup lipaz denenmiş ve en uygun lipazın Rhizopus arrhizus kaynaklı lipaz olduğu görülmüştür (ee(P)=% 51). Tepkime süresinin etkisini görmek amacıyla 48 saatlik deneyler yapılmış ve 4.saatten sonra dönüşümün artmasından dolayı ee(P) düşmüştür. Sıcaklığın (30, 37, 45 ve 50oC) ve karıştırma hızının (150, 200 ve 250 rpm) etkisi incelenmiş ve yaklaşık % 50 dönüşüm için 30oC’de % 51, 250 rpm’de % 67 ee(P) değerine ulaşılmıştır. Ancak, 250 rpm’de çalışma zorluğu olduğu için deneyler 200 rpm’de (ee(P)=% 51) gerçekleştirilmiştir. Yine aynı enzim ile pH etkisi incelenmiş ve pH 6’da en yüksek ee(P) (% 51) değeri elde edilmiştir. Rasemik benzoin asetattın lipaz katalizörlüğünde gerçekleştirilen hidroliz tepkimesini en çok etkileyen üç parametre (substrat derişimi, pH ve enzim miktarı) için RSM ile belirlenen 20 adet deney yapılmış ve üç bağımsız değişkenin enantiyomerik aşırılığa etkisini gösteren denklem çözülerek optimum koşullar belirlenmiştir. Optimum koşullar olarak belirlenen 75 mM substrat derişimi, pH 4.65 ve 75 mg enzim ile deney yapılmış, % 53 enantiyomerik aşırılığa ulaşılmıştır. Ayrıca, rasemik benzoin asetatın hidroliz tepkimesi ile enantiyomerik saflıkta benzoin üretimine mikrodalga etkisi farklı sıcaklıklarda (60, 70, 80 ve 90oC) ve farklı pH’larda (6, 6.3, 6.5, 7) incelenmiş ve 2 dk gibi kısa bir sürede tüm sıcaklıklarda ve pH 6, 6.3 ve 6.5’te yaklaşık % 50 dönüşüm ve % 50 ee(P) değerine ulaşılmıştır.Lipaz katalizörlüğünde gerçekleştirilen hidroliz tepkimesi ile elde edilen enantiyomerik aşırılığın fazla yükseltilememesinden dolayı optikçe saf benzoin üretimi, Rhizopus oryzae mikroorganizması katalizörlüğünde gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Çoğalan mikroorganizmalar ses ötesi dalgalar kullanılarak parçalanmış ve gerçekleştirilen hidroliz tepkimeleri sonucu ee(P) değeri % 89’a yükseltilmiştir. Mikroorganizma kullanılan deneylerde pH etkisi 20 ve 30 kHz’lik ultrasonik homojenizerler kullanılarak incelenmiştir. 20 kHz’lik homojenizer kullanıldığında pH 6’da % 96 ee(P) değerine ulaşılırken 30 kHz’lik homojenizer kullanıldığında pH 4’te % 89 ee(P) değerine ulaşılmıştır. Tüm tepkimeler sonunda (S)-benzoin elde edilmiştir.AbstractIn this study, the production of optically pure benzoin from rac-benzoin acetate by enzymatic hydrolysis was aimed. It has pharmaceutical importance and is an important structucal unit in many drugs. Enantiomerically pure α-hydroxy ketones are building blocks in asymmetric synthesis for their important functional group and important starting metarials in the asymmetric synthesis of biologically active compounds.Different lipase type were used for production of optically active benzoin in high enantiomeric excess (ee) and the lipase from Rhizopus arrhizus was found the most agreeable one (ee(P)=51 %). To investigate the effect of reaction time, experiments were carried out for 48 hours. Because of increasing conversion over 50 % after 4 hours, ee value decreased. Because of this reason the next experiments were carried out 4 hours. The effect of temperature (30, 37, 45 ve 50oC) and stirring rate (150, 200 ve 250 rpm) were investigated and the best results were found at 30oC 51 % ee(P), at 250 rpm 67 % ee(P). But the experiments were carried out at 200 rpm (ee(P)= 51 %) because of the difficulty of study at 250 rpm. Also, the effect of pH was investigated with the same enzyme and the highest ee(P) (51 %) was observed at pH 6. Three parameters (concentration of substrate, pH and amount of enzyme) chosen as the most effective parameters, 20 experiments which were determined by Response Surface Methodology (RSM) were carried out. The optimum conditions were substrate concentration 75 mM, pH 4.65 and enzyme quantity 75 mg. 53 % enantiomeric excess was obtained at this conditions. The effect of microwave on the production of enantiomerically pure benzoin with lipase catalyzed hydrolysis reaction was investigated at different temperatures (60, 70, 80 and 90oC) and pH (6, 6.3, 6.5 and 7). 50 % conversion and 50 % ee(P) were achieved at all temperatures and pH value of 6, 6,3, 6,5 in a short time like 2 minutes.Enantiomeric excess of lipase catalysed hydrolysis reaction wasn’t increased so much. For this reason, enantiomerically pure benzoin production was investigated with Rhizopus oryzae fungus. The grown cells were smashed by ultrasound so the cells were homogenized. Enantiyomeric excess was increased to 89 % using the homogenized cells in hydrolysis reaction. The effect of pH in experiments with fungus was also investigated by using ultrasonic homogenizer (20 and 30 kHz). 89 % ee(P) was obtained at pH 4 by using 30 kHz ultrasonic homogenizer and 96 % ee(P) was obtained at pH 6 by using 20 kHz ultrasonic homogenizer. (S)-benzoin was obtained in all reactions.