دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شاهرود

دانشکده علوم پایه، گروه زمین شناسی

پایان ­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد « M.Sc. »

گرایش: رسوب شناسی و سنگ شناسی رسوبی

 عنوان:

محیط رسوبی و چینه نگاری سکانسی سازند تیرگان

درنواحی مرکزی حوضه کپه داغ

 استاد راهنما:

دکتر رضا موسوی حرمی

 استاد مشاور:

دکتر اسداله محبوبی

 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
فهرست
 

 چکیده
سازند تیرگان به سن کرتاسه پایینی ( بارمین – آبسین ) در حوضه رسوبی کپه داغ عمدتاً از سنگ های کربناته االیتی- اربیتولینی تشکیل شده که به طور همشیب بر روی سازند سیلیسی آواری شوریجه و در زیر سازند آهکی-مارنی سرچشمه قرار گرفته است. به منظور مطالعه این سازند، دو برش چینه شناسی از آن در نواحی مرکزی کپه داغ (ناحیه شیروان) به ضخامت ۸/۱۲۷ و ۹/۱۷۹ متر انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات پتروگرافی این سازند منجر به شناسایی چهار مجموعه رخساره ای کربناته دریای باز (Open Marine)، سد (Barrier)، لاگون (Lagoon) و پهنه جزرومدی (Tidal Flat) که شامل ۲۰ رخساره می باشد، شده است. با توجه به رخساره های سنگی می توان محیط رسوبی این سازند را یک پلاتفرم کربناته کم عمق از نوع رمپ در نظر گرفت. تغییرات نسبی سطح آب دریا در حین تشکیل نهشته های سازند تیرگان باعث تشکیل دو سکانس رسوبی رده سوم در هر یک از برش های مورد مطالعه شده است. مرز های این سوپر سکانس ازنوع دوم می باشد. مقایسه منحنی تفسیری تغییرات سطح دریا در این توالی ها با منحنی های جهانی نشان دهنده انطباق نسبی این دو منحنی در طی زمان بارمین-آپسین است.
۱-۱ مقدمه
پهنه زمین ساختی رسوبی کپه داغ شامل کوه های هزارمسجد در شمال شرق ایران است که در یک راستای ESE-WNW از شرق دریای خزر آغاز و پس از عبور از ترکمنستان و ایران وارد خاک افغانستان می شود. در نتیجه کپه داغ به عنوان یک میدان گازی بزرگ بین سه کشور ایران، ترکمنستان، افغانستان مشترک است (آقانباتی، ۱۳۷۷).
مرز شمالی این پهنه به فلات توران منطبق بر گسل عشق آباد است. گسل عشق آباد در ترکمنستان با روند ۳۱۰-۳۱۵ N جداکننده آن زون از پهنه توران است و دنباله این گسل در ناحیه سرخس ایران هم دیده می شود. درباره ی مرز جنوبی کپه داغ دیدگاه های متفاوت است ولی این مرز با رخنمون های ناپیوسته منشورهای برافزاینده تتیس دیرینه (پالئوتتیس) مشخص می شود. که در شمال شرق فریمان (سفیدسنگ) و جنوب غربی مشهد برون زد دارد (آقانباتی، ۱۳۸۳) در واقع حدجنوبی آن وسعت بیشتری دارد.
بخش ایرانی این حوضه بین عرض های جغرافیایی ۳۰ ۳۵ تا ۱۵ ۳۸ شمالی و طول های جغرافیایی ۰۰ ۵۴ تا ۱۳ ۶۱ شرقی قرار دارد. وسعت حوضه کپه داغ در ایران حدود ۵۵۰۰۰ کیلومترمربع که تقریباً معادل ۳/۳ درصد مساحت کل کشور است (افشار حرب، ۱۳۷۳) (شکل ۱-۱).
کپه داغ یکی دیگر از واحدهای زمین ساختی با اختصاصات ساختمانی از سایر نقاط ایران است، که در انتهای شمال شرق ایران قرار دارد. از نظر زمین شناسی تفاوت چشمگیری بین حوضه کپه داغ و البرز مشاهده می شود. یکی از دلایل که برای جدا بودن حوضه کپه داغ از البرز بیان شده است بالاآمدگی های قدیمی جنوب دریاچه خزر متعلق به پرکامبرین است. به نظر می رسد که این بالاآمدگی ها همیشه این دو حوضه رسوبی را از هم جدا کرده است. از نظر حوضه رسوبی کپه داغ وضع تقریباً مشابهی با زاگرس داشته که از رسوبات پیوسته دریایی با ضخامتی حدود ۱۴۷۰۰۰۰متر از ژوراسیک تا الیگوسن بطور هم شیب در آن تشکیل شده است. در مقایسه با زاگرس ضخامت رسوبات کپه داغ از فاصله بین ژوراسیک تا الیگوسن بیشتر است (Stockline, 1968).
پی سنگ این حوضه رسوبی را فقط در ناحیه آق دربند با سن تریاس می توان مشاهده کرد (آقانباتی، ۱۳۸۳) این سنگ ها طی کوهزایی هرسی نین، سیلورین، آلپین، به شدت دچار تغییر شکل شده اند. واحدهای سنگی موجود در پی سنگ شامل سنگ های رسوبی و آذرین است. سنگهای رسوبی بیشتر از واحدهای آواری شامل کنگلومرا، ماسه سنگ و شیل با سن احتمالی دونین تا تریاس تشکیل شده است. بیشترین حجم نهشته ها متعلق به زمان تریاس است (قائمی، ۱۳۸۳).
حوضه کپه داغ یک حوضه درون قاره ای بوده که بعد از بسته شدن اقیانوس هرسی نین در طی تأثیر کوهزایی سیمرین پیشین و در زمان تریاس میانی تشکیل شده است (افشار حرب، ۱۳۷۳؛ Berberian and King, 1981؛ Moussavi Harami and Brenner, 1990).از دیگر ویژگی های اصلی کپه داغ نبود فعالیت های ماگمایی در طول پیدایش و در نتیجه نشان دوام این حوضه رسوبی است. تنها در مرز جنوبی با کوه های آلاداغ در طول گسل شرقی-غربی، مقداری سنگ های آتشفشانی رخنمون دارد که فعالیت آتشفشانی آن را از زون البرز جدا می کند (نبوی،۱۳۵۵).
یکی از مشخصات حوضه رسوبی کپه داغ به فرونشینی در امتداد گسل های طولی است که در این ارتباط حداقل چهارگسل اصلی بزرگ در کپه داغ از زمان ژوراسیک فعالیت داشته اند (Afshar Harb, 1979). روند کلی چین خوردگی ها ر غرب کپه داغ در جهت شرق – شمال شرق و غرب – جنوب غربی و در مشرق کپه داغ در جهت شرق – جنوب شرق به غرب و شمال غرب است (افشار حرب، ۱۳۷۳).
دراین تحقیق به بررسی رخساره ها، محیط رسوبی، تغییرات سطح آب دریا و چینه شناسی سازند تیرگان به سن کرتاسه در منطقه جنوب شیروان پرداخته شده است. با توجه به این که رخساره ها، محیط رسوبی و توالی آن ها تشخیص حوضه های رسوبی را امکان پذیر می نماید و تغییرات سطح آب دریا در پیدایش رخساره ها و محیط رسوبی و ایجاد سکانس های گوناگون نقش اساسی دارد، بنابراین در این تحقیق نهشته های کرتاسه در منطقه جنوب شیروان از نظر پارامترهای فوق مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج حاصل در این تحقیق ارائه شده است.
امید است این تحقیق زمینه را برای مطالعات بیشتر فراهم آورده و در رابطه با بازسازی جغرافیای دیرینه کرتاسه مورد استفاده قرارگیرد.  
۱-۲ موقعیت جغرافیائی برش های مورد مطالعه
به منظور بررسی سازند تیرگان در حوضه رسوبی کپه داغ ۲ برش در مرکز این حوضه انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت که به ترتیب به شرح زیر هستند.
۱-۲-۱ برش پیرشهید
این برش در ۴ کیلومتری جنوب شیروان و مختصات ´۲۲ و ˚۳۷ طول و ´۵۵ و ˚۵۷ عرض جغرافیائی واقع است. راه دسترسی به این برش جاده آسفالته شیروان – اسفراین و مسیر روستای پیرشهید و چلو می باشد (شکل ۲-۱). ضخامت سازند تیرگان در این برش ۸/۱۲۷ متر است.
۱-۲-۲ برش شرق گلیان
این برش در ۲۰ کیلومتری جنوب شیروان با مختصات´۱۴ و ˚۳۸ طول و ´۵۴ و ˚۵۷ عرض جغرافیائی واقع است. راه دسترسی به این برش راه آسفالته شیروان – اسفراین و هم چنین منتهی به روستای گلیان می باشد (شکل ۱-۲). ضخامت سازند تیرگان در این برش ۹/۱۷۹ متر است.
۱-۳ اهداف تحقیق
مهمترین اهداف این تحقیق عبارتند از:
۱-شناسایی و تفکیک رخساره های سنگی سازند تیرگان براساس خصوصیات و ویژگی های پتروگرافی و ساختاری در صحرا و آزمایشگاه.
۲-بررسی تغییرات عمودی واحدهای سنگ چینه ای در برش های مورد مطالعه.
۳-تعبیر و تفسیر محیط رسوبگذاری و ارائه مدل رسوبی.
۴-چینه نگاری سکانسی و تعبیر و تفسیر منحنی تغییرات سطح دریا در طی بارمین – آبسین در ناحیه مورد مطالعه.
۱-۴ روش مطالعه
برای به دست آوردن اهداف ذکر شده مراحل زیر در این تحقیق دنبال شده است:
۱-۴-۱ گردآوری اطلاعات موجود
در این مرحله ضمن گردآوری اطلاعات موجود، به بررسیهای مقدماتی و کنکاش در مطالعات انجام شده پیشین بر روی رسوبات کرتاسه پیشین در حوضه رسوبی کپه داغ پرداخته شد.
۱-۴-۲ مطالعات صحرایی
پس از انجام بررسی های اولیه تعداد دو برش چینه شناسی از سازند تیرگان در مرکز حوضه انتخاب شده اند. در انتخاب این برش ها به نکاتی از قبیل مشخص بودن مرز بالایی و پایینی، کم بودن پوشش گیاهی، نمونه برداری در جهت عمود بر امتداد لایه ها، منظم بودن فواصل نمونه برداری توجه شده است. هم چنین برای اندازه گیری ضخامت واقعی لایه ها، ضخامت ظاهری هر لایه به همراه شیب توپوگرافی، شیب لایه و جهت شیب اندازه گیری شده است تا با بهره گرفتن از فرمولهای مربوطه ضخامت های واقعی محاسبه شود (خسرو تهرانی، ۱۳۸۱).
همزمان با نمونه برداری، کلیه مشخصات صحرایی اعم از ویژگیهای فیزیکی نمونه­ها از جمله رنگ، دانه بندی، لایه بندی، ضخامت لایه­ها و ساختمانهای رسوبی بررسی شده اند.
نامگذاری صحرایی نمونه ها با بهره گرفتن از طبقه بندی گرابو (Grabau,1904) صورت گرفته است. در این مرحله از هر برش نمونه برداری صورت گرفته و در مجموع تعداد ۱۳۰ نمونه سنگی جمع آوری شده است.
۱-۴-۳ مطالعات آزمایشگاهی
از نمونه های برداشت شده تعداد ۱۳۰ نمونه برای تهیه مقطع نازک انتخاب گردیدند. مطالعات پتروگرافی به عنوان اصلی ترین بخش و مبنای سایر مطالعات است که از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. نمونه­های برداشت شده جهت آماده سازی به آزمایشگاه انتقال یافت. از نمونه­های سنگی حداقل یک مقطع و از نمونه­های پر فسیل­تر دو مقطع نازک عمود بر هم تهیه گردید. سرانجام،

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شاهرود

دانشکده فنی و مهندسی – گروه مهندسی شیمی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ((M.Sc.))

گرایش:صنایع غذایی

عنوان:

بررسی آنزیم شفاف ساز آب میوه و ارائه مدل سینتیکی برای آن

استاد راهنما:

دکتر حسن زارع علی آبادی

استاد مشاور:

دکتر علی اصغر روحانی

 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده :
 پکتینازها گروهی از آنزیم های هیدرولیتیک هستند که مواد پکتیکی را تجزیه می کنند. اگزوپلی گالاکتوروناز(exo-p) و اندوپلی گالاکتوروناز(endo-p) دو نوع از این گروه هستند. در این پژوهش ابتدا دو گونه قارچی به نامهای آسپرژیلوس نایجر و وتریکودرماریسی که قادر به تولید پکتیناز بوده جداسازی شدند. نتایج حاصل از مقایسه دو گونه نشان داد که گونه قارچی آسپرژیلوس نایجر توانایی بالاتری برای تولید پلی گالاکتورونازها در مقایسه با گونه تریکودرماریسی دارد. بهینه سازی بعضی از عوامل موثر در تولید پلی گالاکتورونازها توسط آسپرژیلوس نایجر تحت شرایط کشت سطحی ناپیوسته نشان داد که در غلظت g/L50 پکتین به عنوان تنها منبع کربن و انرژی بیشترین مقدار تولید بدست می آید. در این حالت نسبت بهینه سولفات آمونیوم به پکتین ۳/۰ و زمان بهینه تخمیر ۴روز بود.
امکان تولید مداوم پلی گالاکتورونازها به روش تخمیر کشت سطحی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که تولید مداوم پلی گالاکتورونازها به روش تخمیر کشت سطحی امکانپذیر است. زمانی که غلظت پکتین در خوراک g/L50 و زمان ماند ۱ روز بود بالاترین فعالیت اگزوپلی گالاکتوروناز U/mL5/1در جریان خروجی بدست آمد و تحت همین شرایط فعالیت اندوپلی گالاکتوروناز حدود U/mL015/0بود. استفاده از جریان برگشتی با نسبت ۸/۰ باعث افزایش غلظت اگزو و اندوپلی گالاکتوروناز به ترتیب تا ۸/۱ و ۰۱۶/۰ گردید. فرایند تولید پلی گالاکتورونازها در رآکتور کشت سطحی مدلسازی شد. برای اینکار از یک معادله سینتیکی میکائیلیس- منتون استفاده شد. پارامترهای رابطه سینتیکی با بهره گرفتن از یک سری داده های تجربی بدست آمد. مدل ارائه شده، داده های تجربی دیگر را با دقت قابل قبولی پیش بینی می کند.
جایگزینی پکتین با تفاله چغندر قند نیز در روش کشت سطحی مورد بررسی قرار گرفت که تفاله
چغندر قند بدلیل نامحلول بودن و ته نشینی نتایج خیلی ضعیفی در مقایسه با پکتین داد، اما استفاده از تفاله چغندر قند در روش تخمیر حالت جامد باعث تولید پلی گالاکتورونازها در مقادیری قابل مقایسه با مقادیر تولید شده در تخمیر پکتین باروش کشت سطحی شد(U/g5/5 برای اگزو و U/g06/ 0 برای اندوپلی گالاکتوروناز). سپس تولید پلی گالاکتورونازها از تفاله چغندر قند به عنوان سوبسترا بوسیله قارچ آسپرژیلوس نایجر (A.niger) در تخمیر حالت جامد (SSF) به صورت شبه مداوم با بهره گرفتن از چکاندن قطره ای محلول معدنی پایه بر روی تفاله انجام گرفت. در این سیستم فرایند به مدت ۲۵ روز ادامه داشت و تولید کلی پکتیناز در این سیستم بسیار بالاتر از سیستم ناپیوسته بود یعنی تولید تجمعی آنزیم دراین ۲۵ روز U/g24/69 برای اگزوپلی گالاکتوروناز و U/g738/0 برای اندوپلی گالاکتوروناز بدست آمد که نتایج بسیار مطلوبی بود.
مقدمه
در حال حاضر جمعیت جهان بالغ بر پنج میلیارد نفر می باشد. از روش های مختلفی باید مواد غذایی مورد نیاز آنها را تامین کرد. با پیشرفت میکروب شناسی کاربردی استفاده از میکروارگانیسم ها و آنزیم های حاصل از آنها و سایر متابولیت های میکروبی، به عنوان روشهایی در تولید مواد غذایی و بهبود کیفیت و کمیت آنها، در تولید مواد غذایی راه یافته اند. بنابراین با کنترل و فرآیند کردن روش های نسبی و به کار گرفتن میکروارگانیسم های شناخته شده و مناسب، می توان کیفیت و کمیت انواع مواد غذایی را بطور قابل ملاحظه ای افزایش داد. از آن جمله می توان به استفاده از آنزیم های میکروبی به مانند پکتیناز ، سلولاز ، آمیلاز و پروتئاز برای شفاف کردن آب میوه و حذف پکتین و الیاف سلولز در آن استفاده کرد. پکتیناز در سال ۱۹۳۰ بوسیله آزمایش های زیادی که در فرآیند تولید آب میوه و شراب انجام شد، کشف گردید. در طول سال ۱۹۶۰ اطلاعات وسیعی از شیمی گیاهان بدست آمد که کاربرد موثر آنزیم ها را نشان می داد، که از آن جمله آنزیم پکتیناز بود .آب میوه، مایع استخراج شده از سلول های میوه های رسیده میباشد. در هر نوع میوه رسیده سه نوع قند مختلف، بنام های فروکتوز، گلوکز و ساکارز وجود دارد. همچنین در انواع میوه ها، اسیدهای آلی مختلف، از جمله اسید سیتریک، اسید مالیک و اسید تارتاریک به همراه انواع ویتامین ها و مواد معدنی وجود دارند. این ترکیبات در میوه ها به آنها خصوصیات شیرینی وترشی را می دهند. آب میوه هایی که با کیفیت پایین و رنگ تیره، در بازار عرضه می شوند، اگر چه از عمر طولانی و قیمت پایین برخوردارند، با این وجود مورد پسند مشتریان واقع نمی شوند. بنابراین تولید کنندگان آب میوه، باید به کیفیت آب میوه توجه داشته باشند. یکی از مراحل مهم در فرآیند تولید آب میوه ها، بخصوص آب میوه سیب مرحله آنزیم زنی است. مرحله آنزیم زنی از اهمیت خاصی برخورداراست، چون با حذف این مرحله در فرآیند، باعث تولید آب میوه کدر خواهد شد.
امروزه در اکثر نقاط دنیا، آب میوه بصورت شفاف شده تهیه و تولید می شود. آنزیم ها، در واقع، کاتالیزورهای زیستی با ماهیت پروتئینی هستند و توسط موجودات زنده حیوان، گیاه و میکروارگانیسم تولید می شوند. انجام تمامی واکنش ها در سلول زنده به آنزیم نیازمند است. نقش عمده آنزیم ها در موجودات زنده، کاتالیزور واکنش های تجزیه و ترکیب است. آنزیم ها موجب افزایش سرعت واکنش های زیستی می شوند و در معرض تغییرات فیزیکی و شیمیایی قرار می گیرند.
فعالیت کاتالیزوری آنزیم ها معلول ساختمان خاص پروتئینی آنها است و عمل کاتالیزوری آنها در جای مشخصی از آنزیم به نام جایگاه فعال یا جایگاه کاتالیزوری انجام می شود.
همان طور که اشاره شد، آنزیم ها را می توان از منابع مختلف حیوانی، گیاهی و میکروبی تهیه کرد. آنزیم های تجارتی در سه گروه زیر طبقه بندی می شوند:
۱- آنزیمهای صنعتی، مانند آمیلازها، پروتئازها، گلوکز ایزومراز، لیپاز، کاتالاز، پنیسیلین آمیلاز و آنزیم های پکتیکی
۲- آنزیمها آنالیتیکی، مانند گلوکز اکسیداز، گالاکتوز اکسیداز، الکل دهیدروژناز، هگزوکیناز،مورامیداز و کلسترول اکسیداز
۳- آنزیم های پزشکی، مانند آسپراژیناز، پروتئاز، لیپاز و استرپتوکیناز
آنزیم ها از دیدگاه انواع واکنش هایی که توسط آنها کاتالیز می شوند، به ۶ دسته تقسیم شده اند:
دسته اول، گروه اکسیدوردوکتازها: این آنزیم ها کاتالیزور واکنش های اکسایشی- کاهشی هستند و عبارتند از دهیدروژنازها، اکسیدازها و پروکسیدازها
دسته دوم، گروه ترانسفرازها: این آنزیم ها در واکنش هایی که در آنها گروه های شیمیایی انتقال می یابد، به عنوان کاتالیزور عمل می کنند. در این گروه می توان از کینازها که گروه فسفات را از ATP به جسم دیگر منتقل می سازند و ترانس امینازها که انتقال گروه آمینی را به عهده دارند، نام برد.
دسته سوم،گروه هیدرولازها: این آنزیم ها کاتالیزورهای واکنش های آبکافت هستند و عبارتند از: آنزیم های پکتیکی، لیپازها و آمیلازها.
دسته چهارم، گروه لیازها: این آنزیم ها گروه های بخصوصی را بدون انجام عمل آبکافت حذف می کنند و تشکیل پیوند دوگانه می دهند. از این گروه می توان دکربوکسیلازها و آلدولازها را ذکر کرد.
دسته پنجم، ایزومرازها: این آنزیم ها، کاتالیزور واکنش جابجایی داخلی بر روی یک ماده اولیه هستند. از این گروه می توان ایزومرهای سیس- ترانس، اپی مرازها و راسمازها را ذکر کرد.
در این واکنش ها ATP به عنوان دهنده انرژی توسط لیگازها آبکافت، وAMP و پیرو فسفات ایجاد خواهد شد.
پکتینازها (Pectinase) آنزیمهایی هستند که معمولاّ با روش میکروبی، بعنوان یک محصول برون سلولی توسط میکروارگانیسم های مولد آن تولید می شوند.
عموماانزیم پکتیناز به سه روش تخمیر غوطه ور[۱] ، تخمیر حالت جامد[۲] و کشت سطحی[۳] تولید می گردد. تخمیر حالت جامد به علت مزایای زیادی که در مقایسه با دو روش دیگر دارد مورد توجه محققان می باشد. کشت سطحی نیز دارای مزایایی است که خود را از دو روش دیگر متمایز می سازد. مهم ترین مزایای این روش عبارتند از: کم بودن هزینه و انرژی مورد نیاز، در پایان تخمیر می توان مایع زیر توده میکروبی را کشیده و با محیط کشت جدید جایگزین نمود، به این ترتیب با حفظ قارچها از سیکل قبلی دوره متوسط تخمیر در سیکل جدید کاهش می یابد، نیاز به هوادهی داخل محیط کشت و هم زدن ندارد.
مطالعات بسیاری به تولید پکتیناز به روش تخمیر غوطه ور یا حالت جامد یا کشت سطحی با بهره گرفتن از قارچ آسپرژیلوس نایجر اختصاص داده شده است. مهمترین مزیت استفاده از قارچ آسپرژیلوس نایجر کاربرد آسان آن و قابلیت تخمیر طیف گسترده ای از مواد خام ارزان قیمت و راندمان بالای تولید می باشد.
فصل اول این پایان نامه به مبانی و کلیات نظری و مرور پژوهش های گذشته اختصاص دارد. در فصل دوم روش های استخراج و تخلیص آنزیم آورده شده است. در فصل سوم مواد و روش های اندازه گیری به کار برده شده در این تحقیق توضیح داده شده است. در فصل چهارم نتایج ارائه و تحلیل شده است. در فصل پنجم مدلی برای تولید مداوم پلی گالاکتورونازها آورده شده و در فصل ششم نتیجه گیری نهایی و پیشنهاداتی برای ادامه پژوهش ارائه گردیده است.
۱-۱- پکتینازها
پکتینازها[۴] گروه بزرگی از آنزیم ها هستند که پلی ساکاریدهای گیاهی را به مولکولهای ساده تر مثل گالاکتورونیک اسید می شکنند.این عمل موجب افزایش بازده و شفاف سازی آب میوه جات می شود. از آنجه که مواد پکتیکی گروهای مولکولی پیچیده ای هستند آنزیمهای پکتینو لیتیکی مختلفی نیاز است تا بتوانند آنها را به صورت کامل بشکنند. تولید پکتیناز ۱۰% از کل تولید آنزیم ها را به خود اختصاص داده است.آنزیم های پکتینولیتیکی به صورت گسترده در صنایع غذایی برای تولید آبمیوه و دیگر نوشیدنیها استفاده می شوند. این بخش آنزیم پکتینولیتیکی و سوبستراهای آنها، تولید میکروبی پکتیناز و عوامل مؤثر بر آن و همچنین کاربردهای صنعتی این آنزیم ها را شرح می دهد.
۱-۲- سوبسترای پکتیکی
سوبستراهای پکتیکی مولکولهای گلوکوزیدی پیچیده با جرم مولکولی بالا هستند که در کشت ها پیدا میشوند. آنها در دیواره ابتدایی سلولی حضور دارند و اجزاء اصلی لامای میانی هستند، یک لایۀ چسبنده بین دیواره ها و سلولهای جوان نزدیک تشکیل می دهند.در مدت کوتاهی، آنها باعث شکل گیری ساختار و پیوستگی بافت های گیاه می شوند. سه گروه اصلی پلی ساکاریدهای پکتیکی ساخته شده اند که همگی دارای دی- گالاکتورونیک اسید هستند.
۱-۲-۱- هوموگالاکتورونان(HG)
یک پلیمر خطی است که به وسیلۀ دی- گالاکتورونیک اسید که می تواند استیله یا متیل استری شده باشد،
تشکیل می شود. این قسمت می تواند قسمت صاف پکتین نام بگیرد. مولکول بر حسب سطح استری شدن آن دسته بندی می شود: پکتینی که حداقل ۷۵% گروه های کربوکسیل آن متیله شده باشند؛ اسپکتینی که کمتر از ۷۵% گروه کربوکسیل متیله دارد؛ اسید پکتیک یا پلی گالاکتورونیک اسید که گروه کربوکسیلی متیل استری شده ندارد. کلمه پکتین معمولاً برای تمام مواد پکتیکی به کار برده می شود.
۱-۲-۲- رامنو گالاکتورونان (RGI)
RGI از تکرار دی ساکاریدرامنوز گالاکتورونیک اسید بوجود آمده است. باقیمانده های گالاکتورونی میتوانند استیله شده و هر دو گروه باقیمانده می توانند زنجیره های جانبی قند را به مثل گالاکتوز، آرابینوزو زایلوز جدا کنند.
۱-۲-۳- رامنو گالاکتورونان (RGΠ)
بر خلاف اسم آن RGΠیک زنجیرۀ هوموگالاکتورونان است. که دارای زنجیره های جانبی پیچیده که به باقیمانده های گالاکتورونیک متصل هستند، می باشد.
ویکن و همکاران یک ساختار برای پکتین پیشنهاد دادند که در این مدل HG و RGII زنجیره های جانبی طویل برای RGI می باشند. شکل(۱-۱) هر دو زنجیرۀ RG منطقه کرکی مولکول نامیده می شوند. در میوجات نارس، پکتین به صورت ماده پکتیکی نامحلول در آب یعنی پرتوپکتین یافت می شود. پکتین با فیبرهای سلولز پیوند برقرار می کند و به صورت صلب روی دیوارۀ سلول در می آید. در هنگام رسیدن میوه ساختار پکتین را با شکاندن زنجیرۀ اصلی یا زنجیره های فرعی دگرگون می کنند که نتیجۀ آن ایجاد مولکولهای قابل حل بیشتر می باشد. مواد پکتیکی تمایل به تشکیل ساختار ژل مانند دارند این تمایل هنگامی روی می دهد که بخش های HG تشکیل یک شبکه کریستالی سه بعدی داده باشند که آب و مواد محلول در فواصل شبکه جایگزین شوند. فاکتورهای متعددی مانند دما، نوع پکتین، درجۀ استری شدن، درجه استالی شدن، pH، قند و دیگر حل شونده ها و خصوصاً تداخل بین یونهای کلسیم و گروه های کربوکسیل استری نشده پکتین خصوصیات ژلی پکتین را تعیین می کنند. در پکتین با درجه استری شدن بالا، مناطق اتصال بوسیلۀ اتصال جانبی HG توسط پیوند هیدروژنی و نیروهای هایدروفوبیک بین گروه های متوکسی که هر دو توسط غلظت بالای قند و pH پایین تقویت می شوند تشکیل می شوند.
۱-۳- آنزیم های پکتینولیتیکی
پکتینازها گروهی از آنزیم ها هستند که شکستن مواد پکتیکی را هنگام واکنش های شکستن پلیمرآنها (هیدرولیز) یا دی استری شدن کاتالیز می کنند.
شکل ۱-۱ : ساختار پایه ای پکتین شمای کلی ساختار معمولی (A) و ساختار جایگزین پیشنهادی(B)
شناخته شده ترین آنزیم های پکتینولیتیکی آنزیم های شکنندۀ هوموگالاکتورونان هستند. شکل(۱-۳) شکل عمل آنزیم پکتیناز را نشان می دهد.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شاهرود

دانشکده فنی مهندسی گروه مهندسی شیمی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد «M.Sc.»

گرایش: بیوتکنولوژی

عنوان:

مقایسه­ خصوصیات سینتیکی آنزیم لیپاز آزاد و تثبیت شده روی نانو ذره کیتوسان

استاد راهنما:

جناب آقای پروفسور سلیمان محجوب

استاد مشاور:

سرکار خانم دکتر آرزو قادی

 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
عنوان    صفحه
چکیده: ۱
 فصل اول: مقدمات و کلیات
۱-۱-بیان مسئله . ۳
۱-۲-اهداف تحقیق ۴
۱-۳-فرضیه های تحقیق ۴
۱-۴- مفهوم نانوتکنولوژی ۵
۱-۴-۱-کاربردهای نانوتکنولوژی. ۵
۱-۴-۱-۱- تولید مواد و محصولات صنعتی. ۵
۱-۴-۱-۲- پزشکی و بدن انسان ۶
۱-۴-۱-۳- پایداری منابع. ۶
۱-۴-۱-۴- صنایع غذایی ۶
۱-۵-آنزیم ها ۸
۱-۵-۱-خصوصیات آنزیم ها. ۸
۱-۵-۲- خصوصیات واکنشهای آنزیمی ۱۱
۱-۵-۳- پارامترهای موثر بر واکنشهای آنزیمی ۱۴
۱-۵-۳-۱- دما ۱۴
۱-۵-۳-۲-pH 14
۱-۵-۳-۳-بازدارنده­ها. ۱۵
۱-۵-۴- سینتیک واکنش آنزیمی. ۱۶
۱-۵-۵-عوامل موثر برسرعت و فعالیت آنزیمها ۱۷
۱-۵-۵-۱-اثر غلظت ماده اولیه برسرعت واکنش آنزیمی. ۱۷
۱-۵-۶- معادله میکائیلیس- منتن ۱۸
۱-۵-۷- معادله لینویور- برک . ۲۱
۱-۵-۸- آنزیم لیپاز. ۲۳
۱-۵-۸-۱-کاربرد لیپاز ۲۵
۱-۵-۸-۲- سینتیک واکنش لیپاز ۲۷
۱-۵-۸-۳-روش های اندازه ­گیری فعالیت لیپاز ۲۸
۱-۶- تثبیت آنزیم . ۳۰
۱-۶-۱- انتخاب پایه و روش مناسب جهت تثبیت آنزیم ۳۱
۱-۷- کیتین و کیتوسان . ۳۲
۱-۷-۱- کیتین ۳۳
۱-۷-۲- کیتوسان. ۳۴
۱-۷-۲-۱- کاربردهای کیتوسان. ۳۵
۱-۸-تعیین مشخصات نانوذرات کیتوسان . ۳۸
فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق
 2-1-مروری برمطالعات آنزیمی . ۴۱
۲-۲-مروری بر پیشینه آنزیم لیپاز . ۴۲
۲-۳-تاریخچه تولید کیتین و کیتوسان ۴۴
۲-۴-تاریخچه تثبیت آنزیم روی نانو ذرات ۴۵
۲-۵-تحقیقات پیشین در این زمینه ۴۶
 فصل سوم: مواد و روش ها
 3-1- مقدمه ۵۱
۳-۲-مواد شیمیایی ۵۲
۳-۳-وسائل و دستگاه های مورد نیاز ۵۴
۳-۳-۱-ظروف آزمایشگاهی. ۵۴
۳-۳-۲-دستگاه­ها. ۵۴
۳-۴-روش­های آزمایشگاهی بکار گرفته شده در پایان نامه . ۵۸
۳-۴-۱-سنتز نانو ذرات کیتوسان . ۵۸
۳-۴-۲-تثبیت آنزیم لیپاز به روش اتصال کووالان بر اساس واکنش باز شیف ۵۹
۳-۴-۳-تعیین خصوصیات نانو ذره کیتوسان با بهره گرفتن از میکروسکوپ الکترونی روبشی ۶۰
۳-۴-۴-تعیین توزیع اندازه ذرات نانوکیتوسان سنتز شده به روش تفرق نور با بهره گرفتن از زتاسایزر          61
۳-۴-۵-طیف سنجی مادون قرمز(FT-IR) . 62
۳-۴-۶- اندازه ­گیری پروتئین تام به روش برادفورد. ۶۲
۳-۴-۷-اندازه ­گیری مقدار پروتئین (لیپاز) تثبیت شده بر روی نانوذره کیتوسان ۶۳
۳-۴-۸-اندازه ­گیری فعالیت آنزیم لیپاز ۶۳
۳-۴-۸-۱-منحنی استاندارد فعالیت لیپاز ۶۴
۳-۴-۸-۲-روش اول- اندازه ­گیری فعالیت لیپاز به روش کیت پارس آزمون (کیت تشخیصی کمی Lipase DC) در سرم یا پلاسما به روش فتومتریک ۶۶
۳-۴-۸-۳-روش دوم- اندازه ­گیری فعالیت لیپاز با بهره گرفتن از سوبسترای پارانیتروفنیل پالمیتات (pNPP)   68
۳-۴-۹- بررسی اثر دما بر فعالیت آنزیم لیپاز در حالت آزاد و تثبیت شده روی نانو کیتوسان       68
۳-۴-۱۰-بررسی اثر pH بر فعالیت آنزیم لیپاز در حالت آزاد و تثبیت شده روی نانو کیتوسان     69
۳-۴-۱۱-بررسی پارامتر های سینتیکی آنزیم لیپاز آزاد و تثبیت شده روی نانو ذره کیتوسان        69
فصل چهارم: نتایج
 4-1-مقدمه . ۷۱
۴-۲-تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) . 71
۴-۳-طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) 72
۴-۴-توزیع اندازه نانوذرات سنتز شده با بهره گرفتن از زتا سایزر . ۷۴
۴-۵-فعالیت لیپاز سودوموناس آزاد و تثبیت شده روی نانوذره کیتوسان ۷۵
۴-۶-بررسی اثر pH بر فعالیت آنزیم لیپاز سودوموناس آزاد و تثبیت شده روی نانوذره کیتوسان ۷۶
۴-۷-مقایسه درصد فعالیت نسبی آنزیم لیپاز آزاد و تثبیت شده در pH های مختلف ۷۷
۴-۸-بررسی اثر دما بر فعالیت آنزیم لیپاز سودوموناس آزاد و تثبیت شده روی نانو ذره کیتوسان ۷۸
۴-۹-مقایسه درصد فعالیت نسبی آنزیم لیپاز آزاد و تثبیت شده در دماهای مختلف ۷۹
۴-۱۰-پارامترهای سینتیکی آنزیم لیپازسودوموناس آزاد و تثبیت شده روی نانو ذره کیتوسان       80
فصل پنجم: بحث و نتیجه ­گیری
 بحث ۸۳
نتیجه گیری ۸۷
مشکلات وپیشنهادات . ۸۹
منابع و مآخذ ۹۰
فهرست منابع فارسی ۹۱
فهرست منابع غیر فارسی ۹۲
چکیده انگلیسی. ۱۰۰
چکیده:
لیپازها یکی از مهمترین آنزیم­ها در سیستم­های بیولوژیکی در صنایع مختلف است. کاربرد لیپاز آزاد به دلیل نیمه عمر کمتر در صنایع مقرون به صرفه نیست. تثبیت آنزیم روی پایه­ های مختلف باعث افزایش پایداری، استفاده مکرر، سهولت جداسازی محصول، کنترل بیشتر واکنش و هزینه کمتر می­شود. تثبیت آنزیم غالبا بر روی پایه های متخلخل آلی یا معدنی انجام می­شود اما در سال­های اخیر از انواع نانوذرات به دلیل سطح تماس بالا در واحد حجم استفاده شد. هدف از این مطالعه سنتز نانوذرات کیتوسان و تثبیت آنزیم لیپاز بطریق کووالان با واسطه گلوتارآلدئید روی نانوذره و مقایسه فعالیت و پارامترهای سینتیکی آنزیم آزاد و تثبیت شده می­باشد. ابتدا نانو ذره کیتوسان در آزمایشگاه سنتز و سپس عملیات تثبیت آنزیم بطریق کووالانسی از طریق واکنش بازشیف انجام شد. و با روش­های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) و زتا سایزر مورد بررسی و تأیید قرار گرفت. در مرحله بعد فعالیت آنزیم لیپاز آزاد و تثبیت شده به دو روش کیت تشخیصی پارس آزمون و روش استاندارد پارانیتروفنیل پالمیتات (pNPP) اندازه ­گیری و پارامترهای سینتیکی Km و Vm تعیین شدند. نتایج میکروسکوپ الکترونی نشان داد که اندازه نانوذرات کیتوسان کمتر از nm100 است و بر اساس نتایج زتاسایزر اندازه ذرات قبل از تثبیت در محدوده nm300-10 و بعد از تثبیت آنزیم در محدوده nm500-20 بود. همچنین طیف FT-IR لیپاز آزاد و تثبیت شده بترتیب دارای پیک جذبی در طول موج cm^-1 1645 و cm^-1 9/1646 می­باشند که تثبیت لیپاز روی نانوذرات را تأیید نمود. pH بهینه لیپاز آزاد ۷ و تثبیت شده، ۵/۷ بدست آمد. همچنین لیپاز آزاد در دمای °C30 وتثبیت شده در °C 40 بیشترین فعالیت را نشان داد. اگرچه میزان پایداری و نیمه عمر کمتری در مقایسه با آنزیم تثبیت شده داشت.
براساس نتایج مطالعه حاضر می­توان آنزیم لیپاز را بطور کووالان با واسطه گلوتارآلدئید با موفقیت روی نانوذرات کیتوسان تثبیت نمود و آنزیم تثبیت شده دارای فعالیت و خصوصیات سینتیکی مناسبی برای کاربرد در صنایع مختلف است.
کلمات کلیدی:نانوکیتوسان، لیپازسودوموناس، تثبیت، فعالیت آنزیم، خصوصیات سینتیکی
مقدمات و کلیات
۱-۱-بیان مسئله:
لیپاز آنزیمی است که چربی را به اسید چرب و الکل هیدرولیز می­ کند. لیپاز یک آنزیم همه کاره است که کاربرد های صنعتی بسیاری دارد. اما پایداری لیپاز در محیط های مختلف نظیر آنزیم­های دیگر بیش از اندازه پایین می­باشد تا امکان استفاده آن را تحت شرایط سخت که برای کاربردهای صنعتی لازم می­باشد، میسرکند. به علاوه لیپاز گران قیمت است و به لحاظ اقتصادی استفاده از لیپاز به فرم آزاد مقرون به صرفه نیست و چون نیمه عمر آنزیم آزاد کمتر است و قابلیت بکارگیری مکرر آن محدودیت دارد لذا از آنزیم تثبیت شده بر روی بسترهای مختلف استفاده می­ کنند. به دلیل قابلیت حل بالای آن در آب نمی­توان از آن مجددا استفاده کرد. بسیاری از تحقیقات استفاده از تکنیک های تثبیت را برای غلبه بر این محدودیت ها مورد بررسی قرار دادند.
برای تثبیت آنزیم لیپاز غالبا از پایه های متخلخل آلی استفاده می­شد اما در سال های اخیر از انواع نانو ذرات به دلیل سطح تماس بالا و حجم بالای منافذ که ورود مولکول­های آنزیم را تسهیل می­ کند استفاده شده است چون فعالیت و قابلیت بکارگیری مکرر و پایداری عملیاتی آن را افزایش می­دهد.
یکی از انواع مناسب حامل های نانو، ذرات کیتوسان می­باشد که یک نوع پلیمر بیولوژیکی است لذا در این تحقیق خصوصیات سینتیکی آنزیم لیپاز آزاد و تثبیت شده برروی نانو ذره کیتوسان بررسی خواهد شد.
۱-۲-اهداف تحقیق :
این تحقیق در نظر دارد با بکارگیری کیتوسان و تثبیت آنزیم لیپاز قابلیت امکان استفاده مکرر ازاین آنزیم را به وجود آورد لذا مهمترین اهداف تحقیق عبارتند از:
۱-مشخص کردن میزان فعالیت آنزیم لیپاز تثبیت شده در مقایسه با آنزیم لیپاز آزاد.
۲-استفاده از نانو ذره کیتوسان بعنوان بستر مناسب برای تثبیت آنزیم لیپاز بجای تثبیت آن بر روی پایه های متخلخل آلی که بازده کمتری در مقایسه با حامل های نانو دارند.
۳-استفاده مکرر و موثرتر آنزیم لیپاز و نیز کاهش هزینه های انجام فرآیند.
۱-۳- فرضیه های تحقیق:
با توجه به اهداف متصور برای تحقیق حاضر و دستیابی به پاسخ های مناسب برای سوالات مطرح شده فرضیات زیر مورد توجه قرارخواهد گرفت:
۱-استفاده از آنزیم لیپاز تثبیت شده بر روی نانوذره کیتوسان خصوصیات سینیتیکی مناسب تری نسبت به آنزیم آزاد دارد.
۲-نانو کیتوسان بعنوان یکی از بهترین حامل های آلی برای تثبیت آنزیم به شمار می رود.
۱-۴- مفهوم نانوتکنولوژی^[۱]:
نانوتکنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانوتکنولوژی شکل‌دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانوتکنولوژی در الکترونیک، زیست‌شناسی، ژنتیک، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده می شود. نانوتکنولوژی به تولید مواد، قطعات و سیستم های مفید با کنترل آنها در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خصوصیات و پدیده های جدید حاصله در آن مقیاس گفته می شود [۶]. به عبارت دیگر نانو فناوری به تکنولوژی گفته می شود که کلیه فعالیت ها جهت ایجاد ساختاری ظریف در مقیاس نانو برای تغییر در تک تک اتم­ها و مولکول­ها را شامل می­شود، به طوری که مواد و وسایل جدید با خواص مورد نظر و مطلوب قابل ساختن می­شوند [۷]. بدین ترتیب ترکیباتی تولید می­شوند که انتظار می­رود در بازارهای آینده نقش کلیدی بازی کنند. تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می­گیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست، بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرارمی­گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام و . نیز تغییر می­یابد[۸].
-۴-۱-کاربردهای نانو تکنولوژی:
امروزه فناوری نانو به طور شگفت آوری در تمامی علوم وارد شده و نقش تعیین کننده ای در مراحل مختلف تولید ایفا می­ کند که در زیربه طور مختصر به برخی کاربردهای آن اشاره می­شود:
۱-۴-۱-۱- تولید مواد و محصولات صنعتی: نانو تکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزار­ها خواهد شد. امکان سنتز بلوک های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقت کنترل شده و سپس چیدن آن­ها در ساختار بزرگتر، که دارای خواص منحصر به فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیند­های تولید آنها، ایجاد می­ کند. از مزایای نانوساختارها می­توان به سبکتر، قوی­تر و قابل برنامه ­ریزی بودن آنها، کاهش هزینه عمر کاری آنها از طریق کاهش دفعات نقص فنی، ابزار­هایی نوین بر پایه اصول و معماری جدید اشاره کرد ]۹[.
۱-۴-۱-۲- پزشکی و بدن انسان: رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستم های زنده را اداره می­ کند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست­شناسی و شبیه سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت در حال گرایش هستند ]۱۰[.
فراتر از سهولت استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می ­تواند فرمولاسیون و مسیر­هایی برای رهایش دارو، تهیه کند، که توان درمانی دارو­ها را افزایش دهد ]۱۱[.
۱-۴-۱-۳- پایداری منابع: می­توان به منابعی همچون کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک اشاره کرد. گستردگی تعاملات بین این فناوری و علوم جانبی آن­ها، از ویژگی­های کاملا بارز این فناوری جدید است. تقسیم ­بندی فناوری نانو در شاخه­ها و رشته­های مختلف بیشتر مربوط به کاربرد محصولات این فناوری در هر رشته می­باشد. در ضمینه مسائل زیست محیطی، غذایی، دارویی نیز استفاده از نانو اجتناب ناپذیر خواهد بود.
۱-۴-۱-۴- صنایع غذایی: حوزه­های مختلف کاربردی فناوری نانو در غذا و صنایع غذایی را می توان به پنج دسته زیر تقسیم بندی نمود:
الف- بهبود طعم و رنگ: به کمک فناوری نانو توانسته اند در مواد غذایی مختلف خواصی ایجاد کنند که ایجاد احساس طعم و بوی خاص در مصرف کننده می­ کند. مثلا تولید سس کم چربی که مزه چربی می­دهد در حالی که چربی ندارد.
ب- سلامت غذایی: برای اطمینان از سلامت غذایی، پژوهشگران در پروژه­ای از نانو حسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر، پاتوژن­ها وسم­ها در مواد غذایی استفاده کرده­اند، با این کار نیازی به فرستادن نمونه­های مواد غذایی به آزمایشگاه، برای تشخیص سلامت و کیفیت محصول­ها در کشتزار­ها و کشتارگاه­ها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعه به­کارگیری زیست تراشه­های DNA برای کشف پاتوژن هاست. این روش می ­تواند در تشخیص باکتری های مضر و متفاوت در گوشت یا ماهی ویا قارچ ­های میوه مؤثر باشد.
ج-بسته­بندی: بسته­بندی در واقع اولین ارتباط مشتری با محصول است.بیشترین کاربردی که نانو در صنعت دارد مربوط به بسته­بندی است چراکه:
۱: بسته­بندی، محصول را از صدمات فیزیکی و آلودگی­ها حفظ می­ کند.
۲:کیفیت ضدمیکروبی و خواص ممانعتی آن، بهداشت بهتر، کنترل بیشتر، ممانعت از بی­رنگی و خسارت کمتر به ساختار آن را باعث می­شود.
۳: استحکام در برابر حرارت. یعنی از فساد و پلاسیدگی میوه­ها و سبزی­ها در دمای بالا جلوگیری می­ کند.
۴: زمان ماندگاری محصولات در بسته­بندی­های نانو از سه یا چهار روز به دو تا سه هفته در شرایط دمای محیط بیرون از یخچال افزایش می­یابد.
د- تولید غذا: در بخش تولید می­توان در صنعت کشاورزی و همچنین در ابداع روش­های جدید برای تولید غذا از این فناوری بهره گرفت مانند: آنتی بیوتیک­ها، ژن­های گوناگون گیاهان، تولید آفت­کش­های بی خطر و کاهش اثرات منفی آفت­کش­های موجود.
و- نگه­داری غذا:
۱- ضد­عفونی و ضد میکروب نمودن سطوح: نانو می ­تواند با جابه­جا کردن سطح پوشش مواد، از ورود هرگونه ریزساخته­های زنده یا میکروب به غذا جلوگیری کرده و سبب ضدعفونی شدن سطوح غذاها شود.
۲- حفاظت آنتی اکسیدان­ها: با بهره گرفتن از نانو حفره­ها می­توان از خراب شدن مواد بی­ثباتی مثل آنتی اکسیدان­های حساس از جمله ویتامین­های E ،D،A و امگا۳ جلوگیری به عمل آورد.
۳- دستکاری و کنترل فعالیت آنزیم­ها: نانو حفره­ها می ­تواند در شناسایی و طراحی ساختمان آنزیم­ها و کنترل سوخت و ساز آن­ها با تغییر در ساختار و افزودن ذرات فعال به مواد غذایی استفاده شود.
۱-۵- آنزیم ها:
زندگی به یک سری واکنش­های شیمیایی وابسته است که بسیاری از این واکنش­ها بسیار کند انجام گرفته و به خودی خود قادر به حفظ حیات نمی­باشند. این واکنش­ها با کاتالیست­هایی به نام آنزیم تسریع می­شوند. توان کاتالیزوری آنزیم­ها، انجام فرآیند لازم برای حیات در تمام موجودات از میکرواورگانیسم­ها تا انسان­ها تسهیل می­ کنند. بسیاری از آنزیم­ها پتانسیل کاتالیزوری خود را پس از استخراج از ارگانیسم زنده حفظ می­ کنند و قابل استفاده در فرآیندهای صنعتی می­باشند]۱۲[.
 1-5-1- خصوصیات آنزیم­ها:
آنزیم­ها دارای ساختار پروتئینی می­باشند و به عنوان کاتالیزورهای بیولوژیکی برای انجام واکنش­های شیمیایی در مقایسه با کاتالیزورهای غیر بیوشیمیایی مزایائی مثل: ویژه بودن محصول