Mikrobiyal selüloz üretimi ve üretim koşullarının araştırılması
Production of microbial cellulose and investigation of production conditions
- Tez No: 693129
- Danışmanlar: PROF. DR. IŞIL SEYİS BİLKAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Biotechnology, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Mikrobiyal Selüloz, Komagataeibacter europaeus, Biyopolimer, Sirke, Yeşil çay, Microbial Cellulose, Komagataeibacter europaeus, Biopolymer, Vinegar, Green tea
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Bu çalışmada, ev yapımı sirkelerden izole edilen selüloz üreten mikroorganizmaların tanımlanması ve bu mikroorganizmalar ile bitki çayları kullanılarak, düşük maliyetli mikrobiyal selüloz üretimi, mikrobiyal selüloz üretimine etki eden faktörlerin araştırılması ve selülozun özelliklerinin belirlenmesi amaçlandı. Sirke örneklerinden izole edilen mikroorganizmalardan, selüloz üretim miktarı en yüksek olan bakteri ve mayanın belirli oranlarda bir araya getirilmesiyle karışık kültürler oluşturuldu. Elde edilen kültürlerin mikrobiyal selüloz üretim miktarları karşılaştırıldı. Mikrobiyal selüloz üretimindeki en etkili kültürün Komagataeibacter europaeus ve Zygosaccharomyces parabailii'nin 2:1 oranında bir araya getirilmesi ile hazırlanan karışık kültür olduğu belirlendi. Hazırlanan bu kültür ile üç farklı bitki çayı (siyah çay, yeşil çay ve hibiskus çayı) üretim ortamı olarak kullanılarak, mikrobiyal selüloz üretim miktarları karşılaştırıldı. Bu bağlamda; mikrobiyal selüloz üretimi için alternatif üretim ortamı olarak en etkili bitki çayının %10 oranındaki yeşil çay olduğu belirlendi. Farklı karbon kaynaklarındaki (glukoz, sukroz, laktoz, maltoz ve fruktoz) mikrobiyal selüloz üretim miktarları karşılaştırılarak, en yüksek mikrobiyal selüloz üretiminin yeşil çay besiyerinde %10 glukoz ile gerçekleştiği belirlendi. Yeşil çay ve glukoz ile hazırlanan temel besiyerine üretimin arttırılması amacıyla ilave azot kaynakları eklendiğinde, mikrobiyal selüloz üretiminde önemli oranda bir artış saptanmadı. Mikrobiyal selüloz üretimine etki eden uygun fizyolojik koşulların belirlenmesi ve üretimin arttırılması amacıyla farklı pH, ekim oranı, sıcaklık, çalkalama hızları ve farklı inkübasyon sürelerinde mikrobiyal selüloz üretimi araştırıldı. %10 yeşil çay ve %10 glukoz ile hazırlanan besiyerinde, mikrobiyal selüloz üretimi için en uygun fizyolojik koşulların; pH 5, %20 kültür konsantrasyonu, statik koşul, 30°C ve 168 saatlik inkübasyon olduğu belirlendi. Bu çalışmalar sonucunda, Hestrin & Schramm besiyerinde elde edilen mikrobiyal selüloz miktarının yeşil çay besiyerinde 14,7 g/L'den 43,75 g/L'ye yükseldiği belirlendi. Işık faktörünün üretim üzerindeki etkisinin belirlenmesi amacıyla karanlık ve aydınlık ortamlarda üretim gerçekleştirildi ve ışığın mikrobiyal selüloz üretiminde bir etkisinin olmadığı belirlendi. Bunlara ek olarak, üretimin arttırılması amacıyla besiyerine askorbik asit ve bitkisel yağlar ilave edildi. Selüloz üretim miktarının, besiyerine %1 v/v oranı ile eklenen %1 askorbik asit ile %2,4 artarak 44,8 g/L'ye ulaştığı belirlenirken, besiyerine ilave edilen %2 zeytinyağı ile üretimin %3,5 artarak 45,35 g/L olduğu belirlendi. Aynı zamanda zeytinyağı, ayçiçek yağı ve hindistancevizi yağının %2,5 konsantrasyona kadar mikrobiyal selüloz üretimini arttırdığı saptandı. Çalışmada kullanılan ve atık durumuna geçen yeşil çay aynı üretim ortamında tekrar kullanımı ile yüksek miktarda mikrobiyal selüloz üretimi gerçekleştirildi ve düşük maliyetli yeşil çayın mikrobiyal selüloz üretiminde 10 kez üst üste kullanılabilirliği gösterildi. Çalışmamızda üretilen selüloz SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntüsü ve FTIR (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi), TGA (Termogravimetrik Analiz), analizleri ile karakterize edildi. Çalışma sonunda ev yapımı sirkelerden izole edilen mikroorganizmalar ile oluşturulan karışık kültür ile yeşil çay ortamında mikrobiyal selüloz üretiminin düşük maliyet ile sağlanabildiği gösterildi.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to identify cellulose producing microorganisms isolated from homemade vinegars and to investigate the production of low cost microbial cellulose using these microorganisms and herbal teas, factors affecting microbial cellulose production and properties of cellulose. For this reason, bacteria with the highest cellulose production and yeast were selected from the isolates and mixed cultures were prepared by combining them in certain proportions. The microbial cellulose productions of these cultures were compared. It was determined that the most effective culture for microbial cellulose production was the mixed culture prepared by combining Komagataeibacter europaeus and Zygosaccharomyces parabailii in a 2:1 ratio. Microbial cellulose productions were compared using this culture and three different herbal teas (black tea, green tea and hibiscus tea) as production medium. Accordingly; It was determined that the most effective herbal tea as an alternative production medium for microbial cellulose production was 10% green tea. By comparing the microbial cellulose productions of different carbon sources (glucose, sucrose, lactose, maltose and fructose), it was determined that the highest microbial cellulose production occurred with 10% glucose in green tea medium. When additional nitrogen sources were added to the basic medium prepared with green tea and glucose to increase production, there was no significant increase in microbial cellulose production. In order to determine the appropriate physiological conditions affecting the microbial cellulose production and to increase the production, microbial cellulose production was carried out at different pH, inoculum ratio, temperature, agitation rates and different incubation times. In the medium prepared with 10% green tea and 10% glucose, it was determined that the optimum physiological conditions for microbial cellulose production were achieved at; medium with pH 5, inoculation ratio of 20% and incubation under static conditions with an incubation period of 168 hours at 30°C. As a result of the study, it was determined that the amount of microbial cellulose obtained in Hestrin & Schramm medium increased from 14.7 g/L to 43.75 g/L in green tea medium. In order to determine the effect of light on the production, production was carried out in dark and lighted conditions and it was determined that light had no effect on microbial cellulose production. Also in addition to these, ascorbic acid and vegetable oils were added to the medium in order to increase the production. It was determined that the cellulose production amount increased by 2.4% with 1% ascorbic acid added to the medium with 1% v / v ratio and reached 44.8 g/L, while, it was determined that with 2% olive oil added to the medium, the production increased by 3.5% to 45.35 g/L. It was also found that olive oil, sunflower oil and coconut oil increased microbial cellulose production up to 2.5% concentration. The high amount of microbial cellulose was produced with the reuse of green tea, which was used in the study and became waste, in the same medium again, and it was shown that the low-cost green tea can be used in microbial cellulose production 10 times in a row. Cellulose produced in our study was characterized by SEM (Scanning Electron Microscope) image, FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and TGA (Thermogravimetric Analysis) analyzes. As a result, it was shown that microbial cellulose production can be achieved with low-cost green tea medium using the mixed culture prepared with microorganisms isolated from homemade vinegar.
Benzer Tezler
- Optimization of Production Parameters for Single Cell Oil and Metabolite Production from Yarrowia lipolytica Strains
Yarrowia lipolytica Suşlarından Tek Hücre Yağı ve Metabolit Üretim Parametrelerinin Optimizasyonu
AYŞE SAYGÜN
Doktora
Türkçe
2017
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
PROF. DR. NECLA ARAN
- Yonca silajına farklı seviyelerde ilave edilen kurutulmuş akasya ağacı (Robinia pseudoacacia) yaprakları ve melasın silaj kalitesi, in vitro rumen fermantasyonu, metan üretimi ve ham besin madde sindirilebilirliği üzerine etkileri
Effects of different levels of acacia (Robinia pseudoacacia) tree leaves and molasses on alfalfa silage quality, in vitro rumen fermentation, methane production and nutrient digestibility
MAHMOOD UL HASSAN MAHMOOD UL HASSAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Veteriner HekimliğiAtatürk ÜniversitesiHayvan Besleme ve Beslenme Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÜL
- Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications
Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma
EDA YARSUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Komagataeibacter sp. GUS3 kullanılarak bakteriyel selüloz üretimi ve karakterizasyonu
Bacterial cellulose production and characterization using Komagataeibacter sp. GUS3
HÜMEYRA ODABAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda Mühendisliğiİstanbul Sabahattin Zaim ÜniversitesiGıda Beslenme Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BANU METİN
- Biyoaktif bileşikler yüklenmiş aktif ve akıllı nanokompozit filmlerin geliştirilmesi, karakterizasyonu ve gıda uygulamaları
Development, characterization and food applications of active and intelligent nanocomposite films loaded with bioactive compounds
DİLARA KONUK TAKMA
Doktora
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLAL ŞAHİN NADEEM
PROF. DR. FİGEN KOREL