Syftet med detta masterprojekt var att undersöka möjligheten att använda biobaserat, mjukgjort natriumalginat (NaAlg) som enzymbärare. Alginaterna görs traditionellt bearbetbara genom att tillsätta olika mjukgörare, såsom polyoler (glycerol, sorbitol, etc.), i detta arbete användes glycerol. Den experimentella aspekten av projektet involverade beredning i laboratorieskala av prover, som omfattade blandning, varmpressning, potentiell behandling med nedsänkning i kalciumbad och efterföljande torkning. Förlusten av kemikalier under bearbetningen kvantifierades med hjälp av termogravimetrisk analys (TGA) och ultraviolett-synlig spektroskopi (UV-Vis). De preparerade bearbetade proverna karakteriserades genom extraktionsexperiment. Under den första halvan av projektet undersöktes färgämnesladdningen av proverna för enkelhets skull. Senare byttes den laddade föreningen ut mot enzymer. UV-Vis-mätningar användes i båda fallen för att effektivt karakterisera proverna. De initialt preparerade mjukgjorda natriumalginatproverna var för känsliga och löstes lätt i vatten. Följaktligen utfördes experiment för att förbättra stabiliteten hos matrisen till en tillräcklig nivå genom jonbyte av natriumjoner till kalciumjoner. Denna process förbättrade avsevärt vattenstabiliteten hos proverna. Av resultaten verkar det som om frisättningen av den laddade föreningen kan kontrolleras genom jonbytesbehandlingen. När väl förbättrad vattenstabilitet hos matrisen upptäcktes, undersöktes effekten av mjukningsmedlet genom att ändra blandningsförhållandet för glycerol. Det visade sig att nivån av glycerol i provet är omvänt proportionell mot den laddade föreningens återhållbarhet. De enzymladdade proverna implementerades först med användning av lipasenzymer på grund av att de var lättillgängliga i laboratoriet. Inom kort visade det sig att analysen för att kvantifiera lipasaktivitet utförs i 2-metyl-2-butanol (2M2B), vilket inte orsakade någon svullnad i proverna som observerats tidigare. Därför byttes det laddade enzymet till Horseradish Peroxidase (HRP). Det visade sig att HRP-laddade prover hade aktivitet efter bearbetning. De vattenstabiliserade HRP-laddade proverna hade mätbar aktivitet under fyra timmars exponering för analysen. Förutom enzymatisk analys övervakades frisättningsprofilen för protein också med användning av Bradford-analysen. Man såg att efter en initial måttlig frisättning av enzymerna, planade frisättningen ut och upphörde efter fyra timmar. Resultaten av Bradford-analysen överensstämde med de enzymatiska aktivitetsmätningarna. Det bör noteras att den ursprungliga formuleringen av projektet var starkt baserad på en nyligen utvecklad bearbetningsmetod, extrudering för alginatkompositer. Tyvärr gjordes inga tester med extrudering på grund av tekniska svårigheter med instrumentet. / The aim of this master project was to investigate the possibility to use bio-based, plasticized sodium alginate (NaAlg) as enzyme carrier. The alginates are traditionally made processable by adding various plasticizers, such as polyols (glycerol, sorbitol, etc.), in this work glycerol was used. The experimental aspect of the project involved the lab-scale preparation of samples, which encompassed compounding, hot pressing, potential treatment with a calcium bath immersion, and subsequent drying. The loss of chemicals during processing was quantified using Thermogravimetric analysis (TGA) and Ultraviolet-Visible spectroscopy (UV-Vis). The prepared processed samples were characterized by extraction experiments. In the first half of the project, the colorant loading of the samples was investigated for simplicity. Later the loaded compound was exchanged for enzymes. UV-Vis measurements were employed in both cases to characterize the samples effectively. The initially prepared plasticized sodium alginate samples were too sensitive and readily dissolved in water. Consequently, experiments were performed to improve the stability of the matrix to a sufficient level by ion exchange of sodium ions to calcium ions. This process significantly improved the water stability of the samples. From the results, it seems the release of the loaded compound can be controlled by the ion exchange treatment. Once enhanced water stability of the matrix was found, the effect of the plasticizer was investigated by changing the mixing ratio of glycerol. It was found that the level of glycerol in the sample is inversely proportional to the restrainability of the loaded compound. The enzyme loaded samples first were implemented by the use of lipase enzymes due to being readily available in the laboratory. Shortly, it was found that the assay to quantify lipase activity is performed in 2-methyl-2-butanol (2M2B), which did not cause any swelling in the samples as observed before. Therefore, the loaded enzyme was switched to Horseradish Peroxidase (HRP). It was found that HRP loaded samples possessed activity after processing. The water stabilized HRP loaded samples possessed measurable activity over four hours of exposure to the assay. In addition to enzymatic assay, the release profile of protein was also monitored using Bradford assay. It was seen that after an initial moderate release of the enzymes, the release leveled off and stopped after four hours. The results of the Bradford assay aligned with the enzymatic activity measurements. It should be noted, that the original formulation of the project was heavily based on arecently developed processing method, extrusion for alginate composites. Unfortunately,no tests were performed with extrusion due to technical difficulties with the instrument.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-333327 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Mészáros, Dániel |
| Publisher | KTH, Fiber- och polymerteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2023:178 |
Page generated in 0.0023 seconds