Ανακάλυψη και απομόνωση ενζύμων από μυκητιακά 
στελέχη και εφαρμογή τους στην αποικοδόμηση συνθετικών 
πολυμερών

Φωκά, Αικατερίνη; Foka, Aikaterini

dc.contributor.author	Φωκά, Αικατερίνη	el
dc.contributor.author	Foka, Aikaterini	en
dc.date.accessioned	2023-01-13T09:43:01Z
dc.date.available	2023-01-13T09:43:01Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56686
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24384
dc.rights	Default License
dc.subject	Fungi	en
dc.subject	Μύκητες	el
dc.subject	Abortiporus biennis	en
dc.subject	Enzymes	en
dc.subject	Laccases	en
dc.subject	Degradation	en
dc.subject	Synthetic polymers	en
dc.subject	PET - starch blends	en
dc.subject	Ένζυμα	el
dc.subject	Λακκάσες	el
dc.subject	Αποικοδόμηση	el
dc.subject	Συνθετικά πολυμερή	el
dc.subject	Μίγματα PET - αμύλου	el
dc.title	Ανακάλυψη και απομόνωση ενζύμων από μυκητιακά στελέχη και εφαρμογή τους στην αποικοδόμηση συνθετικών πολυμερών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοτεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-09-26
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της δυνατότητας του μύκητα Abortiporus biennis να αποικοδομεί συνθετικά πολυμερή, ενώ παράλληλα απομονώθηκε και εκφράστηκε ετερόλογα ένα οξειδωτικό ένζυμο του A. biennis με ενεργότητα λακκάσης (AbiLac). Το δυναμικό του ενζύμου AbiLac στον αποπολυμερισμό συνθετικών πολυμερών μελετήθηκε εκ νέου στα πλαίσια μια πιο πράσινης εναλλακτικής για την εκμετάλλευση των πλαστικών απορριμμάτων. Για την επίτευξη των παραπάνω, αρχικά παρασκευάστηκαν στερεές καλλιέργειες του μικροοργανισμού A. biennis με τα πλαστικά πολυστυρένιο (PS), πολυουρεθάνη (PU) και τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) και μελετήθηκε ο βαθμός αποικοδόμησής τους έπειτα από 30 ημέρες επώασης. Σοβαρές ενδείξεις υποβάθμισης παρατηρήθηκαν μόνο στην περίπτωση του PS, ενώ μικρή ποσότητα προϊόντων αποικοδόμησης προσδιορίστηκε και στα δείγματα του PET. Σε θρεπτικό μέσο της καλλιέργειας του μύκητα εντοπίστηκε ενεργότητα οξειδωτικών ενζύμων, ενώ στην περίπτωση του PET εντοπίστηκε και ενεργότητα εστερασών. Στη συνέχεια, η πρωτεΐνη ενδιαφέροντος εκφράστηκε ετερόλογα σε κύτταρα ζύμης Pichia pastoris και βελτιστοποιήθηκαν οι συνθήκες παραγωγής της. Έτσι, σύμφωνα με τις βέλτιστες συνθήκες, η παραγωγή του ενζύμου πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασία 23 οC,παρουσία CuSO4 συγκέντρωσης 25 μΜ και 1% v/v μεθανόλη. Έπειτα, ακολούθησε ο βιοχημικός χαρακτηρισμός της ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης, με το ένζυμο να έχει μοριακό βάρος περίπου ίσο με 85 kDa και μέγιστη ενεργότητα σε θερμοκρασία 60 οC και pH ίσο με 3.5. Επίσης, η λακκάση βρέθηκε να είναι πολύ σταθερή σε όξινα pH, ενώ βέλτιστη σταθερότητα εμφάνισε στους 30 οC, στους οποίους η ενεργότητά της διατηρείται πάνω από το 50% της αρχικής έπειτα από 24 h επώασης. Η δυνατότητα της AbiLac να αποπολυμερίζει συνθετικά πολυμερή εκτιμήθηκε έπειτα από επώαση διαφορετικών Units (U) του ενζύμου με σκόνη PS και PET, ενώ στην περίπτωση του PS εξετάστηκαν και η προσθήκη mediators στην αντίδραση. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι η λακκάση εμφανίζει καλύτερα αποτελέσματα υποβάθμισης στο PET, καθώς φαίνεται να οδηγεί στον πολυμερισμό του PS, με την παρουσία των mediators να μην επηρεάζουν τη δράση του ενζύμου. Επιπροσθέτως, μελετήθηκε ο μηχανισμός διάσπασης μοντέλων υποστρωμάτων του PET από τη λακκάση, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι η AbiLac είναι κυρίως ενεργή απέναντι σε υποστρώματα με μεγαλύτερου μήκους αλυσίδα, απελευθερώνοντας ως κύριο προϊόν τερεφθαλικό οξύ. Τελικά, εξετάστηκε και ο βαθμός αποδόμησης καινοτόμων υλικών PET διαφορετικής σύστασης και κατεργασίας από την κουτινάση LCC. Για το λόγο αυτό, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τον έλεγχο της αποικοδόμησης καινοτόμων μιγμάτων PET – αμύλου από την κουτινάση LCC, η οποία είναι γνωστή στον αποπολυμερισμό του PET, ενώ ταυτόχρονα μελετήθηκαν συνεργιστικές δράσεις LCC και εμπορικής αμυλάσης. Tα μίγματα του PET με άμυλο εμφανίζουν καλύτερη αποδομησιμότητα όσο αυξάνεται το ποσοστό του αμύλου στο μίγμα και αποκτούν μεγαλύτερο βαθμό αποικοδόμησης από το καθαρό υλικό όταν το άμυλο βρίσκεται σε ποσοστό 30% στο μίγμα. Παράλληλα, μελετήθηκε η αποδόμηση προεπεξεργασμένων ή ανακυκλωμένων υλικών PET από την LCC, γεγονός που δεν είχε το αναμενόμενο αποτέλεσμα, μιας και η προεπεξεργασία του PET δεν οδήγησε σε αύξηση του βαθμού αποικοδόμησής.	el
heal.advisorName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Χαμηλάκης, Στυλιανός	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	107 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false