Study of the mechanism of lipase-catalyzed methanolysis of sunflower oil in tert-butanol and heptane

• Published in: Biyokimya dergisi Vol. 33; no. 2; pp. 45 - 49
• Main Authors: TÜRKAN, Ali, KALAY, Şaban
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Türk Biyokimya Derneği 2008
• ISSN: 0250-4685

Amaç: tert-Bütanol lipaz-katalizli biyodizel üretiminde, ortama eklenen fazla
metanolün olumsuz etkilerini giderdiği için, yeni bir solvent sistemi olarak sunulmuştu;
ancak enzim üzerinde moleküler düzeyde nasıl bir etki oluşturduğu henüz
belirlenmemişti.
Yöntem: Biz bu çalışmada, tert-bütanolün iki farklı immobilize lipaz sisteminin,
Candida antarctica lipase (Novozym 435) ve Thermomyces lanuginosus lipase
(Lipozyme TL IM), katalizlediği ayçiçek yağının metanoliz reaksiyon mekanizmalarına
etkisini inceledik. Ayrıca, karşılaştırma amacıyla aynı deneyleri heptanda
da gerçekleştirdik.
Bulgular: tert-Bütanolda, her iki lipazın kinetik dataları pin-pon çift-çift mekanizmasına
uygunluk göstermekte ve metanolün inhibisyon etkisi görülmemektedir.
Ancak, heptanda metanol Novozym 435'in aktivitesini inhibe etmekte ve
reaksiyonun kinetik dataları alkol inhibisyonlu pin-pon çift-çift mekanizmasına
uygunluk göstermektedir. Lipozyme TL IM aktivitesi ise yüksek metanol konsantrasyonlarında
(>=;300 mM) inhibe olmakta ve kinetik data düşük metanol konsantrasyonunda
(≤200 mM) pin-pon çift-çift mekanizması, fakat yüksek metanol konsantrasyonlarında
alkol inhibisyonlu pin-pon çift-çift mekanizmasına uygunluk
göstermektedir.
Sonuç: Bu sonuçlar, tert-bütanolün enzimlerin yapılarına etki ederek mekanizmalarını
değiştirdiği ve bundan dolayı da alkol inhibisyonunu önlediğini göstermektedir.
Objectives: tert-Butanol has been reported to be a novel reaction medium for lipase-
catalyzed biodiesel production due to its ability to eliminate negative effects
of excess methanol, yet the molecular basis has remained to be solved.
Methods: In this study, we investigated the effect of tert-butanol on the mechanisms
of biodiesel production catalyzed by two different immobilized lipases from Candida
antarctica lipase B (Novozym 435) and from Thermomyces lanuginosus lipase (Lipozyme
TL IM). For comparison, similar experiments were also carried out in heptane.
Results: In tert-butanol, the ping-pong bi-bi mechanism represents the kinetic data of
both Novozym 435- and Lipozyme TL IM-catalyzed reactions and no methanol inhibition
of lipase activities occurs. On the other hand, in heptane, the kinetic model of
Novozym 435-catalyzed reaction agrees with the ping-pong bi-bi with alcohol inhibition
mechanism. Whereas the kinetic model of Lipozyme TL IM-catalyzed reaction
obeysping-pong mechanism at low methanol (≤200 mM); it shows ping-pong mechanism
with alcohol inhibition at high concentrations of methanol (>=;300 mM).
Conclusion: These results demonstrate that tert-butanol alters the mechanisms of
lipase-catalyzed reactions, presumably by causing conformational changes on the
enzyme structure, which also eliminates inhibition by methanol.