KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến enzyme urease cố định trên màng chitosan bằng liên kết cộng hĩa trị
chitosan bằng liên kết cộng hĩa trị
Cũng như enzyme tự do, nhiệt độ là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính của enzyme urease cố định. Nhờ liên kết với chất mang mà urease cố định cĩ khả năng chịu được nhiệt độ cao tốt hơn so với urease tự do.
Kết quả thí nghiệm trong hình 3.10 cho thấy khi tăng nhiệt độ, hoạt tính của enzyme urease cố định tăng và đạt cực đại tại 650C. Trong khi đĩ, hoạt tính của enzyme
urease cố định cao hơn nhiệt độ tối thích của enzyme urease tự do. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ, hoạt tính của enzyme sẽ giảm.
2040 40 60 80 100 120 20 30 40 50 60 70 80 90 nhiệt độ(0C) h o a t ti n h u re a s e ( % s o v ớ i g iá tr ị c ự c đ ạ i) Enzyme tự do Enzyme cố định
Hình 3.9 : Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến enzyme cố định và enzyme tự do.
Nguyên nhân của hiện tượng trên cĩ thể được giải thích như sau:
Đối với urease tự do hay urease cố định, khi nhiệt độ tăng, các phân tử urease và cơ chất nhận được năng lượng hoạt hĩa cao hơn, do đĩ sẽ chuyển động nhiều hơn, khả năng tiếp xúc với nhau tốt hơn. Kết quả là khả năng phản ứng của urease sẽ cao, hiệu suất thủy phân urea cũng tốt. Tuy nhiên, đến một nhiệt độ nào đĩ, enzyme sẽ bị biến tính bởi tác dụng của nhiệt độ nên hoạt tính của enzyme sẽ giảm. Nĩi cách khác, khi nhiệt độ quá cao, hoạt tính enzyme sẽ khơng tăng nữa mà bắt đầu giảm. Hiện tượng enzyme bị vơ hoạt bởi nhiệt độ cao được giải thích là khi tăng nhiệt độ, các nguyên tử trong phân tử enzyme tích lũy năng lượng và bắt đầu cĩ xu hướng chuyển động nhanh hơn. Đến một lúc nào đĩ khi các nguyên tử này tích lũy đủ năng lượng, chúng sẽ tách rời ra khỏi phân tử enzyme, làm thay đổi cấu trúc phân tử enzyme, làm cho enzyme mất hoạt tính [15].
Hơn nữa, đối với enzyme tự do, dưới tác động của nhiệt độ cao, các phân tử enzyme trong dung dịch chuyển động nhiệt hỗn loạn, làm tăng sự va chạm của các phân
tử enzyme với nhau, làm cho các nguyên tử “hoạt động” trong phân tử enzyme càng dễ bị tách rời, hoạt tính của enzyme sẽ giảm nhanh hơn [15].
Nhiệt độ tối thích của urease cố định cao hơn nhiệt độ tối thích của urease tự do là do urease cố định được giữ chặt bởi màng nên urease cố định cần cĩ năng lượng hoạt hĩa cao hơn urease tự do để thực hiện phản ứng thủy phân ure. Để urease cố định đạt được năng lượng hoạt hĩa lớn hơn, cần phải tăng nhiệt độ cao hơn. [17]. Nĩi cách khác nhiệt độ tối thích của urease cố định cao hơn nhiệt độ tối thích của urease tự do.
Bên cạnh đĩ, vì urease được cố định nên urease đã được màng bảo vệ, khả năng bị biến tính bởi nhiệt là khơng cao nên hiệu suất thủy phân ure sẽ tốt hơn so với trường hợp của urease tự do.
Khi so sánh nhiệt độ tối thích của hai loại enzyme urease này, kết quả nghiên cứu của chúng tơi cũng phù hợp với các nghiên cứu của nhiều tác giả khác như:
Krajewska và cộng sự (1990) nghiên cứu cố định urease lên màng chitosan thấy rằng năng lượng hoạt hĩa của urease tự do và urease cố định lần lượt là 5.71 và 7.37 kcal/mol, nhiệt độ tối thích của urease tự do và urease cố định lần lượt là 650C và 750C [17 ].
Kara và cộng sự (2006) nghiên cứu cố định urease trên các chất mang khác nhau như hỗn hợp chitosan – alginate và hỗn hợp poly(acrylamide-co-acrylic acid)/κ-carrageenan cũng kết luận rằng nhiệt độ tối thích của urease tự do và urease cố định lần lượt là 550C và 600C [ 34].
Nếu tăng nhiệt độ vượt qua nhiệt độ tối thích của urease cố định, hoạt tính của urease sẽ giảm đáng kể, lúc này enzyme đã bị biến tính bới nhiệt.