پژوهشگران دانشگاه هرمزگان و دانشگاه تحصیلات تکمیلی کرمان تلاش کردند با بهره‌گیری از فناوری نانو، کارایی یک نوع آنزیم استخراج‌شده از میگوی دریایی را افزایش دهند. نتایج این تحقیق آزمایشگاهی در صنایع تولید مواد غذایی و مواد شوینده کاربرد خواهد داشت.
بهبود کارایی آنزیم‌های استخراج‌شده از میگو به کمک نانوذرات
آنزیم‌ها ترکیباتی هستند که سرعت واکنش‌های شیمیایی را تا ده میلیون برابر افزایش می‌دهند و خودشان نیز در واکنش مصرف نمی‌شوند. آنزیم‌ها یا کاتالیست‌ها تقریباً در همه صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی موجودات زنده را می‌توان به‌عنوان یک منبع غنی از آنزیم‌ها تلقی کرد.
دکتر احمد همایی با اشاره به تجارت پرسود آنزیم و همچنین منابع غنی استخراج آنزیم در استان هرمزگان گفت: «تجارت آنزیم در سال ۲۰۱۰ نزدیک به ۴/۲ بیلیون دلار برای آمریکا سود داشته و پیش‌بینی‌شده است که به ۲۳۰ بیلیون دلار افزایش یابد. بنابراین ضروری است کشور ایران در این حوزه وارد بازارهای جهانی شود و بخشی از تجارت آنزیم را به خود اختصاص دهد. با توجه به منابع دریایی استان هرمزگان این ظرفیت وجود دارد که این استان به قطب صنعتی تولید آنزیم تبدیل شود.»
وی افزود: «آنزیم پروتئاز یکی از آنزیم‌های پرکاربرد در صنایع تولید مواد غذایی و مواد شوینده به شمار می‌رود. در طرح حاضر با توجه به زیست‌بوم منطقه، این آنزیم ارزشمند را از نوعی میگوی دریایی استخراج کرده و سپس تلاش کردیم تا پایداری آن را به کمک فناوری نانو افزایش دهیم. بدین منظور از نانوذزات سولفید روی به‌عنوان بستری برای آنزیم موردنظر استفاده شده است.»
همایی ادامه داد: «تثبیت آنزیم پروتئاز بر روی نانوذرات موجب افزایش قابل‌توجه پایداری و عمر این آنزیم می‌شود. همچنین شرایطی فراهم است که بتوان این آنزیم را به سهولت بازیابی و دوباره استفاده کرد.» این محقق در خصوص نقش پررنگ استفاده از فناوری نانو گفت: «استفاده از نانوذرات به‌منظور حامل‌های آنزیم موجب شده تا سطح وسیع‌تری برای اتصال و بارگذاری آنزیم به نانوذره فراهم شود و از سوی دیگر ذرات آنزیم نیز بتوانند فعالیت کاتالیستی خود را در سطح وسیع‌تری بروز دهند.»
در تحقیق حاضر، از نانوذرات سولفید روی سنتز شده به روش رسوب‌دهی شیمیایی به‌عنوان بستری برای تثبیت آنزیم پروتئاز استخراج‌شده از نوعی میگوی دریایی با نام پنائوس وانامی استفاده شده است. در این راستا، اندازه، ساختار و مورفولوژی نانوذرات سولفید روی قبل از اجرای فرایند تثبیت و پس‌ازآن به کمک آزمون‌های FT-IR، طیف‌نگاری UV-Vis، DLS و همچنین میکروسکوپ نوری عبوری مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت، کارایی آنزیم تثبیت‌شده از حیث پایداری در دماها و pH های بحرانی سنجیده شده است.
تثبیت آنزیم روی بستر نانوذرات سولفید روی پایداری طولانی مدت، پایداری حرارتی و پایداری درpH های بحرانی را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید. دمای بهینه آنزیم تثبیت شده نسبت به آنزیم آزاد افزایش یافت و pH بهینه نیز ثابت باقی ماند. این نتایج بسیار حائز اهمیت هستند؛ به ویژه اگر بدانیم در اکثر موارد تثبیت آنزیم‌ها، به ویژه تثبیت به روش کووالان، سبب کاهش فعالیت و کارآیی کاتالیتیک آنزیم‌ها می‌شود.
دکتر احمد همایی و مژگان رزاقی– عضو هیأت‌علمی و دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه هرمزگان- و دکتر الهه مصدق- عضو هیأت‌علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان- در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله International journal of biological macromolecules با ضریب تأثیر ۳٫۶۷۱ (جلد ۱۱۲، سال ۲۰۱۸، صفحات ۵۰۹ تا ۵۱۵) منتشر شده است.
