Ultrasoniski veicināta fermentatīva plastmasas pārstrāde

Polietilēntereftalāts (PET) ir milzīgs atkritumu avots, kas galvenokārt nāk no lietotām ūdens un dzērienu pudelēm. Vēl nesen PET pārstrādes rezultātā tika iegūta zemas kvalitātes plastmasa. Jauns mutantu enzīms sola PET noārdīšanos senatnīgā izejvielā, ko var izmantot jaunām augstas kvalitātes plastmasām. Ultrasoniski veicināti fermenti parāda augstāku efektivitāti, paātrinot plastmasas fermentatīvo pārstrādi un palielinot procesa jaudu.

Ultrasonication fermentatīvai plastmasas pārstrādei

Augstas intensitātes, zemas frekvences ultrasonication ir labi pazīstama ar savu ietekmi uz fermentatīvām reakcijām. Ultraskaņas apstrādi var izmantot gan fermentu aktivizēšanai, gan inaktivācijai. Kontrolēta ultraskaņas apstrāde zemā vai vidējā amplitūdā aktivizē fermentus un veicina masas pārnesi starp fermentiem un substrātu, kā rezultātā palielinās fermentu katalītiskā aktivitāte.
Ultraskaņas apstrāde maina fermentu īpašības, tādējādi veicinot fermentu aktivitāti. Ultraskaņas substrāta pirmapstrāde paātrina fermentatīvās reakcijas.
Ultraskaņas sajaukšana veicināja masas pārnesi starp fermentiem un plastmasas substrātu, lai ferments varētu iekļūt un noārdīt ļoti kristāliska PET kausējumu. Kā energoefektīva un viegli lietojama tehnoloģija, ultraskaņas apstrāde palīdz pārstrādāt PET rentabli un videi draudzīgi.

Fermentu un substrāta ultraskaņas dispersija

Ultrasoniski radītās bīdes un mikro turbulences ir labi pazīstamas ar savu augsto efektivitāti, kad runa ir par izkliedēšanas lietojumiem. Ultrasoniski inducētā fermentu agregātu, kā arī substrātu aglomerātu dispersija uzlabo fermentatīvo katalītisko aktivitāti, jo molekulāro agregātu un aglomerātu sadalīšanās palielina aktīvās virsmas laukumu starp fermentiem un reakcijas substrātu.

Ultrasoniski veicināts cutinase enzīms

Ultraskaņas apstrāde ir parādījusi labus rezultātus enzīma utināzes Thc_Cut1 aktivācijā attiecībā uz tā PET hidrolīzes aktivitāti. Ultrasoniski uzlabotā PET fermentatīvā degradācija izraisīja atbrīvoto noārdīšanās produktu 6,6 reizes lielāku pieaugumu salīdzinājumā ar neapstrādāto PET. Kristāliskā procentuālā daudzuma palielināšanās (28%) PET pulverī un plēvēs izraisīja zemāku hidrolīzes iznākumu, kas varētu būt saistīts ar pazeminātu virsmas aklimatizāciju. (sk. Nikolaivits et al. 2018)

Par fermentatīvo plastmasas pārstrādi

Hidrolīzes enzīma lapu zaru komposta cutinase (LLC) notiek dabā un sagriež saites starp diviem polietilēntereftalāta (PET), tereftalāta un etilēnglikola celtniecības blokiem. Tomēr fermenta vispārējā efektivitāte un tā karstumjutība ir reakcijas ierobežojoši faktori, kas ievērojami samazina procesa efektivitāti. Lapu zaru komposta kušināzes enzīms sāk noārdīties 65°C temperatūrā, savukārt PET noārdīšanās procesiem nepieciešama 72°C vai augstāka temperatūra, temperatūra, kurā PET sāk kust. Izkausētais PET ir svarīgs procesa faktors, jo kausējums nodrošina lielāku virsmas laukumu, uz kura enzīms var iedarboties.
Atkārtoti pētnieki ir pārveidojuši dabā sastopamo lapu zaru komposta cutinase fermentu un mainījuši aminoskābes tā saistīšanās vietās. Tā rezultātā radās mutants enzīms, kas uzrāda paaugstinātu aktivitāti par 10 000 reizēm PET saišu pārrāvumā (salīdzinot ar vietējo LLC fermentu) un ievērojami uzlabotu siltuma stabilitāti. Tas nozīmē, ka jaunais mutantais enzīms nesadalās 72°C temperatūrā, kurā PET sāk kust.
Ultraskaņas izkliedēšana un virsmas aktivācija veicina fermentatīvi vadītu katalītisko reakciju. Specifiskus ultraskaņas apstrādes parametrus, piemēram, ultraskaņas amplitūdu, laiku, temperatūru un spiedienu, var precīzi pielāgot fermentu tipam, lai palielinātu tā katalītisko aktivitāti. Ultraskaņas apstrādes parametri un to ietekme uz fermentiem ir atkarīga no konkrētā fermenta veida, tā aminoskābju sastāva un konformācijas struktūras. Tādējādi katram fermentu veidam ir optimāli procesa apstākļi, kuros tiek panākta optimāla fermentu aktivācija.

Augstas veiktspējas ultraskaņas procesori fermentatīvām reakcijām

Hielscher Ultrasonics ir ilgstoša pieredze augstas veiktspējas ultrasonikatoru projektēšanā, ražošanā un izplatīšanā enerģijas lietojumiem laboratorijā un rūpniecībā. Mūsu zināšanas un pieredze sarežģītā ultraskaņas apstrādē ir daļa no piedāvājuma, ko mēs piedāvājam saviem klientiem.
Mēs vadām savus klientus no pirmās konsultācijas par priekšizpēti un procesa optimizāciju līdz jūsu ultraskaņas sistēmas galīgajai uzstādīšanai un darbībai.
Mūsu precīzi kontrolējamās ultraskaņas ierīces ļauj ietekmēt fermentu aktivitāti, kinētiku, termodinamiskās īpašības, kā arī apstrādes temperatūru.
Mūsu jaudīgo un uzticamo ultraskaņas procesoru portfelis aptver pilnu diapazonu no kompaktās rokas laboratorijas ierīces līdz galda un pilnībā rūpnieciskiem procesoriem. Sākot no 200 vatiem uz augšu, visas ultraskaņas ierīces ir aprīkotas ar digitālo skārienekrānu, inteliģentu programmatūru, attālo pārlūka vadību un automātisku datu protokolēšanu integrētā SD kartē. Individuāli regulējams ultraskaņas cikla režīms (impulsa režīms) ļauj iestatīt un kontrolēt fermentu iedarbību (laika un atpūtas periodus) ultraskaņas apstrādei. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē.
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu: