Sustainable production of biological materials for food and agricultural applications
Gıda ve tarım uygulamaları için biyolojik malzemelerin sürdürülebilir üretimi
- Tez No: 336872
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. TURGAY TEKİNAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: biyodizel, Chlamydomonas reinhardtii, mikroalg, azot açlığı, sülfür açlığı, triaçilgliserol, karotenoidler, antioksidan kapasitesi, biodiesel, Chlamydomonas reinhardtii, microalgae, nitrogen starvation, sulfur starvation, triacylglycerol, carotenoids, antioxidant capacity
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Mikroalgler gezegende bulunan ba?lıca biyolojik CO2/O2 dönü?türücüleridir. Günümüzde kirli su i?leme, proteince zengin gıda ve yem katkıları üretimi, yüksek katkılı bile?imler, karotenoidler ve biyoyakıtlar gibi geni? çaplı kullanım alanları bulunmaktadır. Bu günlerde, kısıtlı olan fosil türevli yakıtların tükenmesinden dolayı özellikle biyoyakıt gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına giderek artan ihtiyaç bulunmaktadır. Bu amaç doğrultusunda, mikroalgler gelecek vadeden üçüncü nesil biyoyakıt kaynağı olarak ortaya çıkıp günümüzün enerji problemlerine çözüm sunmaktadır. Bu çalı?manın ilk bölümündeki amaç,biyodizel üretim kapasitesini artırmak için vah?i tip Chlamydomonas reinhardtiiCC-124 mt(-) ve CC-125 mt(+) su?larına uygulanan azot (N) ve kükürt (S) açlığının, biyodizel hammaddesi olarak kullanılan triaçilgliserollerin (TAG)birikimi ve diğer ilgili parametreler üzerindeki etkilerini belirleyipkar?ıla?tırmaktır. Besin yoksunluğuna cevap olarak hücre hacmi, toplam nötrlipid, karotenoid ve karbonhidrat içeriği artarken hücre bölünmesi kesilip, protein ve klorofil düzeyleri hızla gerilemi?tir. Besin açlığı altındaki mikroalgler, canlı hücrelerin üç boyutlu konfokal lazer görüntülüme mikroskobuve transmisyon elektron mikroskobu kullanılarak takip edilmi?tir. FTIR ölçüm sonuçları, besin açlığına cevap olarak; TAG, oligosakkarit ve polisakkaritdüzeylerinin hızla arttığını göstermi?tir. Azot (N) ve kükürt (S) açlığını takip eden dört günde, nötr lipid, TAG ve karbonhidrat seviyeleri en üst noktaya çıkmı?tır. Ancak dört günlük kükürt (S) açlığının toplam biyohacim artı?ı, daha fazla lipid ve karbonhidrat birikimine yol açtığı dü?ünüldüğü zaman, kükürt (S) açlığı azot (N) açlığına kar?ı C.reinhadrtii tipi mikroalglerin biyodizel hammaddesi üretimini te?vik etmede daha iyi bir yol olduğu görülmü?tür.Karotenoidler; A vitamini, renk malzemeleri, hücre ve dokuları serbest radikallerden ve tekli oksijen moleküllerinden koruyan antioksidan gibidavranmakta önemli rol oynayan, yağda çözünen bile?iklerdir. Doğada yakla?ık 700 karotenoid izole edilip karakterize edilmi?tir. Ancak, doğal karotenoidlerin ekonomik ve yenilenebilir olmama gibi dezavantajları vardır. Mikroalgler doğal karotenoid üretimine yenilenebilir çözüm sunarlar. Bu çalı?manın ikinci bölümündeki amaç, izole edilmi? 12 mikroalg kültürünün toplam karotenoid içeriği ve antioksidan aktivitesi belirlenerek; doğal, yenilenebilir ve pahalı olmayan yeni karotenoid kaynaklarının tespit edilmesidir. Bu 12 mikroalg kültürleri Türkiye?de bulunan deği?ik su kaynaklarından izole edilmi?tir. Bu çalı?manın sonuçları, 12 mikroalg arasından STA2, STA3 ve STA9?un kendi metabolizmasında önemli miktarda karotenoid içerdiği ve bu karotenoid özlerinin güçlü antioksidan etkinliği gösterdiğini ortaya koymu?tur. Kolay yeti?tirme ve yüksek büyüme oranı ile bu üç mikroalg su?ları; gıda, besin takviyesi, ilaç, kozmetik, yem ve diğer ilgili uygulamalarda doğal ve sürdürülebilir karotenoid olarak kullanılmak için potansiyele sahiptir.
Özet (Çeviri)
Microalgae are planet?s primary biological CO2/O2 converters. Today, microalgae are used in a wide range of areas; such as waste-water treatment,production of protein-rich food and feed additives, high value added compounds, carotenoids and biofuels. Nowadays, there is an increasing need for renewable energy sources, specifically biofuels due to the depletion of limited fossil fuels. For this purpose, microalgae have emerged as a promising third-generation biofuel source and present possible solution to energyproblems. In the first part of this study, the aim was to determine and comparethe effects of sulfur (S) and nitrogen (N) starvation on triacylglycerol (TAG)accumulation, which is used as a biodiesel feedstock, and related parameters in wild type Chlamydomonas reinhardtii CC-124 mt(-) and CC-125 mt(+) strainsto improve the biodiesel production capacity. Cell division was interrupted, protein and chlorophyll levels rapidly declined while cell volume, total neutral lipid, carotenoid and carbohydrate content increased in response to nutrient deprivation. Microalgae under nutrient starvation were monitored by threedimensional confocal laser imaging of live cells and by transmission electron microscopy (TEM). FTIR measurement results showed that relative TAG,oligosaccharide and polysaccharide levels increased rapidly in response to nutrient starvation, especially in S starvation. Neutral lipid, TAG andcarbohydrate levels reached their peak values following four days of N or Sstarvation. However considering that four days of S deprivation leads to an increased total biovolume and stimulates more lipid and carbohydrate accumulation, S starvation seems to be a better way of stimulating biodiesel feedstock production of wild type C. reinhardtii compared to N starvation.Carotenoids are lipid soluble compounds that play important role in acting provitamin-A, color materials and antioxidants that protect cells and tissues from free radicals and singlet oxygen. In nature, approximately 700 carotenoids have been isolated and characterized. However, there are some disadvantages of natural carotenoids such as being unsustainable and non-economic. Microalgae could serve sustainable solution to the production of natural carotenoids. The aim of the second part of this study was to identify new sources of natural, sustainable and inexpensive carotenoids and antioxidants from 12 isolatedmicroalgae by determining their total carotenoid contents and antioxidant activity. These 12 microalgae were isolated from different water sources in Turkey. Results of this study demonstrated that among 12 microalgae strains, STA2, STA3 and STA9 contained substantial amounts of carotenoids in their metabolism and these carotenoids extracts showed strong antioxidant activity. With the ease of cultivation and high growth rate, these three microalgae strainshave potential to use as natural and sustainable carotenoids for food, dietary supplement, pharmaceutical, cosmetic, feed and other related applications
Benzer Tezler
- Ekosistem servisleri değerinin mekânsal planlama ile ilişkilendirilmesi
Integration of ecosystem services value into spatial planning
NÜKET İPEK ÇETİN
Doktora
Türkçe
2023
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AZİME TEZER
- Extraction of polysaccharides from waste seaweed and examining their film forming properties
Atık deniz yosunlarından polisakkaritlerin elde edilmesi ve film oluşturma özelliklerinin incelenmesi
HATİCE DEMİRCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CÜNEYT HÜSEYİN ÜNLÜ
- Kolza sap-samanı piroliz katlı ürününün (Char) eldesi ve tanımlanması
Başlık çevirisi yok
AYDIN SEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
- Soğuk plazma uygulanmış soğan kabuğu tozunun çikolata üretiminde kullanımı
Utilization of cold plasma treated onion skin powder in chocolate production
BERNA ŞENGÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CELALE KIRKIN GÖZÜKIRMIZI
- Bioethanol production from lignocellulosic biomass
Lignoselülozik atıklardan biyoetanol üretimi
ÖZNUR YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT ALTINBAŞ
PROF. DR. BESTAMİ ÖZKAYA