Kütinaz üreticisi mikroorganizmaların izolasyonu, saflaştırılması, karakterizasyonu ve plastiklerin biyobozunurluğundaki etkisinin araştırılması
Isolation, purification, characterization of cutinase producing microorganisms and investigation of the effect on biodegradability of plastics
- Tez No: 1011610
- Danışmanlar: PROF. DR. HAMDİ ÖĞÜT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mikrobiyoloji, Biyoteknoloji, Microbiology, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Enzim aktivitesi, Mikrobiyal enzimler, Enzyme activity, Microbial enzymes
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Plastik atıkların biyolojik olarak parçalanmasını sağlayabilecek mikroorganizmaların belirlenmesi amacıyla plastikle kontamine olmuş ortamlardan toplam 82 bakteriyel suş izole edilmiştir. İzole edilen bu bakteriler arasında 15 suşun Tween 20, Tween 80 ve polikaprolaktonu (PCL) katı besiyerinde parçalama yeteneğine sahip olduğu belirlenmiştir. PCL içeren agar plaklarında en geniş şeffaf zon oluşturan üç potansiyel izolat Peribacillus sp. M.2.2, Peribacillus sp. K.2.2 ve Stutzerimonas sp. G.K.5.1 olarak tanımlanmıştır. Minimal tuz besiyerinde (MSM) 10 günlük inkübasyon sonucunda bu izolatların poli(laktik asit) PLA filmleri sırasıyla %6,33, %7,93 ve %6,0 oranlarında bozundurduğu tespit edilmiştir. Ayrıca Stutzerimonas sp. G.K.5.1, PCL filmlerinde %10,75 oranında ağırlık kaybı sağlayarak dikkate değer bir biyobozunma kapasitesi sergilemiştir. Seçilen izolatların optimum büyüme koşulları, enzim aktiviteleri ve toplam protein miktarları belirlenmiştir. Enzim üretimi amacıyla, doğal indükleyici olarak kullanılmak üzere domates kaynaklı kütin ekstrakte edilmiştir. Enzim üretim çalışmaları sonucunda, en yüksek kütinaz aktivitesi, Stutzerimonas sp. G.K.5.1'de 30 °C, pH 9,0 ve %2 (w/v) kütin içeren MSM besiyerinde 96 saatlik inkübasyon sonrasında elde edilmiştir. Stutzerimonas sp. G.K.5.1 tarafından üretilen kütinaz enzimi, amonyum sülfat çöktürme, ardından diyaliz ve ultrafiltrasyon işlemleriyle kısmen saflaştırılmış ve moleküler ağırlığı yaklaşık 49 kDa olarak belirlenmiştir. Saflaştırılan enzimin optimum sıcaklığı 30 °C, optimum pH değeri ise 8,0 olarak tespit edilmiştir. Ca²⁺, Mg²⁺ ve Mn²⁺ iyonlarının enzim aktivitesini artırdığı, buna karşın Fe²⁺, Zn²⁺ ve Ni²⁺ iyonlarının aktiviteyi azalttığı gözlenmiştir. Enzimin Km ve Vmax değerleri sırasıyla 0,086 mM ve 12,36 U/mL olarak hesaplanmıştır. Bu çalışma, Stutzerimonas sp. G.K.5.1 izolatının hem PCL hem de PLA biyobozunmasındaki etkinliğini ortaya koyarken, domates kaynaklı kütinin kütinaz üretimi için sürdürülebilir bir doğal indükleyici olarak potansiyelini vurgulamakta; böylece çevre dostu biyoteknolojik süreçlerin geliştirilmesinde gelecekteki uygulamalar için bilgiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, a total of 82 bacterial strains were isolated from plastic-contaminated environments to identify microorganisms capable of biodegrading synthetic polymers. Among these isolates, 15 strains demonstrated the ability to hydrolyze Tween 20, Tween 80, and polycaprolactone (PCL) on solid media. Three bacterial isolates that produced the largest clear zones on PCL-containing agar plates were identified as Peribacillus sp. M.2.2, Peribacillus sp. K.2.2 ve Stutzerimonas sp. G.K.5.1. Following 10 days of incubation in minimal salt medium (MSM), these isolates degraded poly(lactic acid) PLA films by 6.33%, 7.93%, and 6.0%, respectively. In addition, Stutzerimonas sp. G.K.5.1 exhibited a remarkable 10.75% weight loss on PCL films, indicating its strong biodegradation capacity. The optimal growth conditions, enzyme activities, and total protein concentrations of the isolates were determined. To induce cutinase production, tomato-derived cutin was extracted and used as a natural, low-cost substrate. Enzyme production experiments revealed that Stutzerimonas sp. G.K.5.1exhibited the highest cutinase activity under optimized conditions of 30 °C, pH 9.0, and 2% (w/v) cutin after 96 hours of incubation. The cutinase enzyme produced by Stutzerimonas sp. G.K.5.1 was partially purified through ammonium sulfate precipitation, followed by dialysis and ultrafiltration, resulting in a protein with an approximate molecular weight of 49 kDa. The purified enzyme showed optimal activity at 30 °C and pH 8.0. Among tested metal ions, Ca²⁺, Mg²⁺, and Mn²⁺ enhanced enzyme activity, whereas Fe²⁺, Zn²⁺, and Ni²⁺ had inhibitory effects. The kinetic parameters of the purified enzyme Km and Vmax were calculated as 0.086 mM and 12.36 U/mL, respectively. This study demonstrates the effectiveness of the Stutzerimonas sp. G.K.5.1 isolate in the biodegradation of both PCL and PLA, while highlighting the potential of tomato-derived cutin as a sustainable natural inducer for cutinase production, thereby providing essential insights for future applications in the development of eco-friendly biotechnological processes.
Benzer Tezler
- Kütinaz üreticisi mikroorganizmaların polietilenterafitalat (PET) film yüzeylerinden izolasyonu, filogenetik yöntemlerle tanısı ve kütinaz enziminin karakterizasyonu
Isolati̇on and i̇denti̇fi̇cati̇on of cuti̇nase produci̇ng mi̇croorgani̇sms hylogeneti̇c methods from polyethyleneterephthalate (PET) fi̇lm surfaces and characteri̇zati̇on of cuti̇nase enzyme.
ALİ OSMAN ADIGÜZEL
- Biological control of Aspergillus flavus growth and its aflatoxin b1 production by antagonistic yeasts
Antagonistik mayalar ile Aspergillus flavus gelişimi ve aflatoksin b1 üretiminin biyolojik kontrolü
DİLARA NUR DİKMETAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER
DR. HAYRETTİN ÖZER
- Biyolojik mücadele etmeni olarak bacillus izolatlarının ekonomik bir prosesle üretim optimizasyonu
Production optimization of bacillus isolates with a cost-effective process as a biological control agent
DERYA MARAL GÜL
Doktora
Türkçe
2022
BiyomühendislikEge ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RENGİN ELTEM
- Antifungal ajan adayı olarak bakteriyal kitinaz üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of bacterial chitinase as an antifungal agent
GÜLESME YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyomühendislikTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLGE HİLAL ÇADIRCI EFELİ
- Les bactéries productrices de chitinases et leur rôle dans la lutte biologique
Kitinaz üreten bakteriler ve bunların biyolojik kontroldeki rolü
CHORFİ NİHAD
Yüksek Lisans
Fransızca
2021
BiyoteknolojiNatıonal Superıor School Of Bıotechnology (ecole Natıonale Superıeure de Bıotechnologıe)Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. GASMİ MERYEM