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Titelaufnahme

Titel
Modeling of enzyme-catalysed processes : galacto-oligosaccharide formation and NAD(P)H oxidation as examples / Ngoc Hung Pham
VerfasserPham, Ngoc Hung
Begutachter / BegutachterinHaltrich, Dietmar
GutachterHaltrich, Dietmar
Erschienen2015
UmfangXVIII, 172 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Lactosehydrolyse / Transgalactosylierung / b-Galactosidase / Acetosyringon / Verfahrenstechnik / Koenzymregenerierung / NAD(P)+ / Laccase / Modellierung / Redoxmediator
Schlagwörter (EN)lactose hydrolysis / transgalactosylation / b-galactosidase / acetosyringone / process engineering / coenzyme regeneration / NAD(P)+ / laccase / modeling / redox mediator
Schlagwörter (GND)Biokatalyse / Galactosidase <beta-> / Lactose / Mathematisches Modell / Laccase / NADPH / Oxidation / Mathematisches Modell
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-19773 Persistent Identifier (URN)
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Modeling of enzyme-catalysed processes [3.07 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In der vorliegenden Arbeit wurden zwei mathematische Modell zur Beschreibung von Enzymreaktionen entwickelt. Das erste Modell beschreibt die Ein-Enzymreaktion von -Galactosidase zur Hestellung von Galacto-oligosacchariden bei verschiedenen Temperaturen und Laktosekonzentrationen. Das Modell zeigt, dass im Vergleich zum Ausgangsparameter Laktosekonzentration, der Parameter Temperatur einen untergordneten Einfluß hat. Umgekehrt kann das Modell mit der Messung nur eines Umsatzes alle relevanten kinetischen Konstanten des Enzyms mit hoher Präzision abschätzen. Das zweite Model wurde für einen Zwei-Enzymprozess entwickelt, wobei ein Enzym Laccase zur Regenerierung von NAD(P)+ eingesetzt wird. Die folgenden wichtigen Einflußfaktoren für diesen Prozess wurden erarbeitet: Eine hohe NAD+ Konzentration ist nötig um eine hohe GDH Produktivität zu erzielen. Die NAD+ Konzentration hängt hauptsächlich von der eingesetzten Koenzymmenge und der Laccaseaktivität ab. Das Verhältnis der Enzymaktivitäten bestimmt auch die Konzentration des oxidierten Redoxmediators. Zu hohe Konzwntration sollten vermieden werden, um Enzyminhibierung zu vermeiden.

Zusammenfassung (Englisch)

The aim of this research is to mathematically model enzymatic processes that are used in biocatalysis. This thesis comprises models for two different enzymatic reactions. The first model was used to describe lactose hydrolysis and transgalactosylation by -galactosidase at various initial lactose concentrations and temperatures. Each experiment was considered as an independent estimation of the model parameters, and consequently, model parameters were fitted to each experiment separately. The estimation of the parameters for each individual experiment preserved the time dependence of the set of measurements obtained by the experiment. The software package MATLAB was used in the numerical calculations. The parameters were estimated by the nonlinear least squares method with Genetic Algorithm. The effect of temperature is small compared to the influence of the initial lactose concentration. With one experimental time course, the model can estimate all significant parameters with high accuracy. The second model describes a bi-enzymatic process including an enzymatic regeneration system for NAD(P)H oxidation. The coenzyme regeneration system employs laccase and a number of various redox mediators to oxidize NAD(P)H. Reaction engineering by modeling was used to optimize the employed enzyme, coenzyme and redox mediator concentrations. Glucose dehydrogenase from Bacillus sp. served as a convenient example of the synthetic enzymes that depends either on NAD+ or NADP+. The capability of laccase from Trametes pubescens in combination with acetosyringone or syringaldazine as redox mediator was tested to regenerate (oxidize) the coenzymes. This model also was used to simulate and optimize the employed enzyme, coenzyme and redox mediator concentrations.