Biocatalysis of lipoxygenase in a model system using selected organic solvent media

• Main Author: Alturaihi, Haydar
• Other Authors: Selim Kermasha (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Agriculture - Food Science and Technology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=96760

The biocatalysis of commercially purified soybean lipoxygenase (LOX-1B: EC 1.13.11.12) in ternary micellar and neat organic solvent media, using linoleic acid as a substrate model, was investigated. The organic solvent, used throughout this study, was at different ratios in the ternary micellar system, composed of Tris-HCl buffer solution (0.1 M, pH 9.0) and 10 µM of Tween-40 as the surfactant. The results indicated a 1.4- and 1.7-fold increase in LOX activity when, respectively, 2% iso-octane or 2% hexane was used as the organic solvent in comparison to that in the aqueous medium. The kinetic parameters, including Km and Vmax values, the choice of the surfactant, the optimum reaction temperature and the optimum pH, were investigated. The effects of selected parameters, including initial water activity (aw, 0.23 to 0.75), agitation speed (0 to 200 rpm), reaction temperature (20 to 45ºC) and thermal stability of LOX activity in neat organic solvent, were also studied. The experimental findings showed that the Km and Vmax values in the ternary micellar system containing 2% hexane was calculated to be 7.7 µmol of linoleic acid and 30.0 nmol of linoleic acid hydroperoxides (HPODs)/mg protein/min, respectively, as compare to that of 20.7 µmol of linoleic acid and 8.3 nmol HPODs/mg protein/min in the neat organic solvent, respectively. The experimental results indicated that the major LOX specific activity, for both aqueous and ternary micellar systems, was measured at pH 9.0, with a minor one at pH 6.0 for the aqueous system and at pH 7.0 for the ternary micellar system. The activation energy (Ea) of the reaction system of LOX was 9.87 kJ/mol or 2.36 kcal/mol. The half-life (T50) for LOX was 27.61, 66.63 and 138.6 min for the aqueous, ternary micellar and neat organic media, respectively. === La biocatalyse de la lipoxygénase purifiée, obtenus à partir de la graine de soja (LOX-1B: EC 1.13.11.12), a été étudiée en milieux micellaire ternaire et en monophasique organique, en utilisant l'acide linoléique comme substrat modèle. Le solvant organique, utilisé dans cette étude, a été utilisé à différentes concentrations dans le système micellaire ternaire, composé d'une solution tampon Tris-HCl (0,1 M, pH 9,0) et 10 µM d'un surfactant, le Tween-40. Les résultats obtenus ont démontré qu'il y a une augmentation de 1,4 et 1,7 fois de l'activité enzymatique de la LOX en utilisant, respectivement, soit du l'iso-octane à 2% ou soit du l'hexane à 2%, comme le solvant organique en comparaison avec celle en milieux aqueux. Les paramètres cinétiques, comportant les valeurs de Km et de Vmax, le choix de surfactant ainsi que la température et le pH optimal de la réaction ont été étudiés. Les effets de différents paramètres tels que l'activité initiale de l'eau (aw) du 0,23 à 0,75, l'agitation du 0 à 200 rpm, la température de la réaction du 20 à 45ºC et la stabilité thermique de l'activité de la LOX en milieux monophasiques organiques ont été aussi étudiés. Les résultats obtenus tendent à montré que les valeurs de Km et de Vmax en système micellaire ternaire, contenant de l' hexane à 2%, ont été de 7,7 µmol d'acide linoléique et 30,0 nmol d'hydroperyde de l'acide linoléique (HPODs)/mg protéine/min, respectivement, en comparaison à des valeurs de 20,7 µmol d'acide linoléique et 8,3 nmol HPODs/mg protéine/min dans les milieux monophasiques organiques, respectivement. De plus, les résultats expérimentaux ont démontré que l'activité spécifique maximale de la LOX pour les deux systèmes aqueux et micellaire ternaire a été obtenue à pH 9,0, avec aussi une activité minimale à pH 6,0 pour le système aqueux et à pH 7,0 pour le système micellaire ternaire. L'énergie d'activation (Ea) du système de réaction de la LOX était d'une valeur de 9,87 kJ/mol ou 2,36 kcal/mol. La demi-vie (T50) de LOX a été déterminée à 27,61 min dans le milieu aqueux, 66,63 min dans le milieu micellaire ternaire et 138,6 min dans les milieux monophasiques organiques.