Geri Dön

Lambda 7l биореакторунун иштөө принцибин streptomyces бактериясынын негизинде биопродуктуну өндүрүү үчүн оптималдаштыруу

Lambda 7L biyoreaktörle Streptomyces bakterisine dayalı bir biyoürün üretiminin optimizasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 719070
  2. Yazar: BELEK BAZILBEKOV
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TİNATİN DÖÖLÖTKELDİYEVA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Ziraat, Agriculture
  6. Anahtar Kelimeler: Streptomyces biyokütle, aşılama, fermantasyon koşullar
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Kırgızca
  9. Üniversite: Kırgızistan-Türkiye Manas Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bitki Koruma Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 104

Özet

Geçmişten belli olduğu gibi bizim ilk amacımız bitkileri hastalık ve zararlılardan korumaktır. Bitkileri korumakta: – Kimyasal yöntem – Biyolojik yöntem – Mekaniksel yöntem – Fiziksel yöntem – Agroteknik yöntemler kullanılacak. İlk pestisitler XX yüzyılda çıkarılmaya başlamıştır. 1939 – yılında ise pestisitleri geniş bir şekilde kullanmaya başlamışlardır. Ama zamanla zararlıların ve hastalık etmenlerinin pestisitlere karşı toleransı ortayа çıkmış olup, çevreyi kirletip zarar vermektedir. En korkuncu da insanlara ve hayvanlara toksik etkisi bulunmuştur. Günümüzde insektisitlere dayanıklı olan böceklerin 800 türü bellidir. Yabancı otların herbisitlere toleransı günden güne artmaktadır. Belli bir haberlere göre fungisitlerin ve insektisitlerin %1–3, herbisitlerin %5–40 kendi amaçlarına ulaşa bilir. Kalan kısmı da su hava ve toprağa düşüp uzak vakit orda kalıp, kirlenmeye sebep olur. Pestisitler canlı hücrelerde toplanma kabiliyetine sahiptir. Herbisitleri intensifli olarak faydalanmak agrosenozʼa yadohimikatlara toleranslı olan 150 dominant türden 5 kadar azalmasına getirir. Dalapond (herbisit) kullanmak solucanın5–8 defa azalmasına sebep olur veya bazı zamanlarda bazı türlerin kaybolmasına neden olur. Mesela atrazin, simazin ve monuron herbisitleri fotosenteze inhibitor olarak etki gösterir. Onlar agroekosistemlerde balırların gelişmesini azaltmaktadır. Günümüzde çoğu ülkeler bitkileri korumakta biyolojik yontemleri ilk sıraya koymaya başladı. Mikrobiyolojik preparatları kullanmak zararsız, ucuz ve en önemlisi yükseketkilidir. Ondan dolayı biyolojik yöntemi kullanmak rasyonel, güvenli, faydalı yöntemdir. Bu yüzden de biyolojik kaynakları kullanmak çok gerçekçi bir konudur. Mikrobiyolojik preparatların içinde bakteriyal preparatların rolü ayrıdır. Onların içinde streptomiset/aktinomisetler yer almıştır. Bitirme tezin amacı: Bu tezin amacı, Streptomyces bakterisine dayalı biyoürün üretimi için biyoreaktör LAMBDA 7L'nin çalışma prensibini optimize etmektir. Streptomyces PC-3, C1-4 suşlarına dayalı biyogübrenin patlıcan (Solanum melongena L.) gelişimi üzerindeki etkisinin saha çalışması. Amacımıza ulaşmak için aşağıdaki sorunlar koyuldu: 1. Laboratuarda bir biyoreaktörde aktinomisetler suşlarının yetiştirilmesi ve biyogübre elde edilmesi; 2. Biyoreaktörde üretim için Streptomyces suşlarının metabolitlerinin tam salınımını sağlayan besin ortamının bileşimi için en uygun teknik koşulları bulmak ve seçmek; 3. Seçilen ortamda fermantasyona dayalı olarak elde edilen biyo-gübrenin tarla koşullarında, çok fakir topraklarda patlıcanın büyümesine etkisinin değerlendirilmesi; 4. Biyogübrelerin temelini oluşturan Rch-3, C1-4 suşlarının patlıcanın rizosferinde canlılığını ve depolama kapasitesini belirlemek. Yabani ve kültür bitkilerinin rizosferinden izole edilen Streptomyces suşları - Streptomyces alfalfae CI-4, Streptomyces sp., Pch-3 ve Streptomyces lividans TR-59 bu çalışmada inokulum ve biyoürün elde etmek için kullanılmıştır. Fermantasyon için gerekli olan aşı, RTS-1 mikrobiyoreaktörde (Reverse-Spin®, BIOSAN) ve ardından bir çalkalayıcıda (Incubator Shaker ES-20/80 BIOSAN) aşamalı olarak hazırlandı. Fermantasyon için kullanılan çeşitli gıda ortamları ve teknik parametreler incelenmiştir. Antibiyotiklerin ve diğer biyolojik olarak aktif metabolitlerin büyük ölçekli üretimi için optimal koşullar kullanılarak bir aşı hazırlandı. LAMBDA 7L biyoreaktörde, bir biyoürün elde etmek için seçilen ortam ve suşu kullandık. Biyoürün üretimi için biyoreaktörün teknik parametrelerini optimize ettik. Fermantasyon, canlı hücrelerden veya onların moleküler bileşenlerinden istenilen ürünleri üretmek için kullanılan tüm biyoteknolojik yöntemlerin en eskisidir. Maya veya bakteri gibi tek hücreli mikroorganizmalar genellikle canlı hücreler olarak kullanılır; Moleküler bileşenlerden en yaygın olarak kullanılanları çeşitli enzimlerdir - biyokimyasal reaksiyonları katalize eden proteinler. Bu nedenle fermantasyon, mikroorganizmaların veya izole edilmiş hücrelerin biyokimyasal aktivitesini kullanarak bir hammaddeyi bir ürüne dönüştürme işlemidir. Bu nedenle, bir tür fermantasyon - mikrobiyal fermentasyon - binlerce yıldır bilinçsizce bira, şarap, mayalı ekmek ve konserve yiyecekler - salamura sebzeler, tuzlu (aslında fermente edilmiş) balıklar vb. elde etmek için kullanılmıştır. 18. yüzyılın ortalarına gelindiğinde, mikroorganizmaların fermantasyondaki rolü keşfedildiğinde ve insanlar, yaşamlarındaki tüm biyokimyasal süreçlerden sorumlu olduğumuzu anladıklarında, fermantasyon yöntemlerinin kullanımı önemli ölçüde yaygınlaştı. Artık antibiyotikler, doğum kontrol hapları, amino asitler, vitaminler, endüstriyel çözücüler, boyalar, böcek ilaçları ve gıda katkı maddeleri gibi temel ürünleri üretmek için doğal mikroorganizmaların potansiyelinden tam olarak yararlanıyoruz. Mikrobiyal fermentasyon, çok sayıda biyolojik ürün elde etmek için rekombinant DNA yöntemiyle birlikte kullanılır: insan insülini; hepatit B aşıları; peynir yapımında kullanılan enzim; biyolojik olarak parçalanabilen plastikler; çamaşır tozu ve diğerlerini oluşturan enzimler. Ek olarak, enzimler farklı hayvan ve bitki hücrelerini büyütmek için kullanılır. Biyolojik ürünlerin hazırlanmasında kullanılan Streptomyces cinsi bakteri suşları 1. C1 - 4. Son-Kul vadisindeki yabani bitkilerin rizosferinden izole edilmiştir (deniz seviyesinden 3200 m yükseklikte). Sporların zincirleri düzdür. Belirli bir toprak kokusu üretir. Koloninin kenarları pürüzlü ve bubakla kaplıdır. Koloniler: Nişasta-amonyak ortamında, uçan miselyum açık pembedir ve substrat miselyum gri-kahverengidir (Şekil 9: b); Agar ortamında, uçan miselyum açık pembe, substrat miselyum açık kahverengidir (Şekil 9: a). 16 S rRNA geninin PCR analizine dayanarak, bu suş aşağıdaki moleküler tanımlamaya sahipti: Streptomyces alfalfae (Şekil 10: b); 2. Streptomyces sp. Pch-3. Bu suş, KTMÜ, Ziraat Fakültesi deneme tarlasının toprağından izole edilmiştir. Koyu gri bir hava miselyumu oluşturur, substrat miselyumu koyu kırmızıdır. 3. TR-59. Bu suş, KTMÜ, Ziraat Fakültesi deneme tarlasının toprağından izole edilmiştir. Havada mavi-mor miselyum, substrat miselyum koyu mavi 16 S rRNA geninin PCR analizine dayanarak, bu suş aşağıdaki moleküler tanımlamaya sahipti: Streptomyces lividans. Derin yetiştirme için pH seçimi, sıvı besin ortamının bileşimi Yulaf ezmesi sıvı ortamı ve 5 farklı modifikasyonu derin ekim için kullanıldı. 1) Yulaf ezmesi (çiçek) içeren sıvı besin ortamı: Yulaf ezmesi - 20 gr Arıtılmış su pH - 7.5. Bu ortam esas alınmıştır. 2) Yulaf ezmesi ortamı var, şeker kaynağı: Yulaf ezmesi - 20g; tuz çözeltisi - 1.0ml; glikoz - 1g; pH 7.2, sıcaklık - 28 °C 150 g., Döndürme \ dak., %10 inokulum; hava beslemesi - 4 mg / dak. 3) Yulaf ezmesi - 20 gr; tuzlu su çözeltisi - 1.0 ml, dis. Su - 1 litre; рN 8.0; sıcaklık - 28 ° С. 150 g., Döndürme \ dak., %10 inokulum; hava beslemesi - 4 mg / dak. 4) Yulaf ezmesi - 20 gr; tuz çözeltisi - 1.0 ml: Dis. Su - 1 litre, pH 7.2, sıcaklık - 25 ° С. 220 g., Rotasyon \ dak., %5 inokulum; hava beslemesi - 4 mg / dak. 5) Yulaf ezmesi - 20 gr; tuz çözeltisi - 1.0 ml: Dis. Su - 1 litre, pH 8.0, sıcaklık - 25 ° С. 220 g., Rotasyon \ dak., %5 inokulum; hava beslemesi - 4 mg / dak. RTS-1, hücre süspansiyonunun ekseni etrafında eksenini değiştirdiği invaziv olmayan, mekanik olarak kontrol edilen, düşük enerjili, yenilikçi bir ajitasyon şekli olan patentli Reverse-Spin® teknolojisini kullanan bağımsız bir biyoreaktördür. Aerob yetiştirme için yüksek verimli karıştırma ve oksijen beslemesinin bir sonucu olarak, dönüş yönü doğru seçilmiştir. Kızılötesi bir optik sistemle birlikte hücre büyüme kinetiği, invaziv olmayan bir şekilde gerçek zamanlı olarak kaydedilebilir. Biyoteknoloji ve farmasötik laboratuvarlar için ES-20/80 çalkalayıcı inkübatör, özel bir ekipman kategorisidir. Mikrobiyal ve bitki hücrelerinin yetiştirilmesinde, protein ekspresyonunda, çözünürlük çalışmalarında, genel karıştırmada ve biyoloji ve kimyadaki diğer çeşitli uygulamaların geliştirilmesinde kullanılan son teknoloji bir ekipmandır. LAMBDA MINIFOR (7L) enzim-biyoreaktör sistemi hakkında kısa bilgi Mikroorganizmaların sürekli ve aralıklı derin hücre büyümesi için tasarlanmış, teknik olarak esnek malzemeden yapılmış son teknoloji bir ekipmandır. Biyolojik kültürün tüm önemli parametrelerini ölçme ve kontrol etme yeteneği ile basit bir tasarım yapısına sahiptir. Fermentör en az yer kaplar ve tüm öğelerini masaya yerleştirmenizi sağlar. Çalışma kabı, işlemin mükemmel sterilitesini sağlayan camdan yapılmıştır. Pahalı bir motor ve bir manyetik kuplaj gerektiren geleneksel pervaneli karıştırıcının yerine yeni bir karıştırma yöntemi (yukarı ve aşağı) önerilmiştir. Motor, mükemmel karıştırma ve sterilite sağlamak için membran ile etkileşime girer. Aynı zamanda bu karıştırma yöntemi hücre kültürleri için uygundur ve daha az köpük üretir. En yeni balık kuyruğu karıştırma diskleri, engelsiz maksimum verimlilik sağlar. Streptomyces suşları, laboratuvar koşullarında nişasta-amonyak agar (AMA) ve ince agarda iyi büyür ve tamamen hava ve substrat miselyumunda gelişir. Chapeka ortamında artış gözlenmedi. Test edilen besin ortamındaki hemen hemen tüm suşlarda, kültür büyümeye başladıktan sonra pH değeri nötrden asidik hale geldi. 48 saat içinde pH değeri yavaş bir oranda değişti. pH 48 saatten 72 saate keskin bir şekilde düştü. Bu süre, streptomycetes gelişiminin logaritmik aşamasına karşılık gelir. Ortamın pH'ının asidik tarafa doğru değişmesi, gelişen streptomiset kültüründen salınan birincil ve ikincil metabolitlerin sayısındaki artışla açıklanır. Zamanla, streptomycetes kültürü, enzimlerin ve proteinlerin monomerleri olan amino asitleri sentezlemeye başlar. Ortamın asitliğindeki keskin düşüş, amino asitlerin ve diğer organik asitlerin varlığından kaynaklanmaktadır. Unutulmamalıdır ki mineral tuzlar içeren yulaf unu varlığında 24 saat sonra pH kademeli olarak azalır ve 48 saat sonra 7.2 olur. Ve bu değer 72 saate kadar korunmuştur. 96 saat sonra, pH kademeli olarak 6.9'a düştü. Bu kültürlerin fizyolojik ihtiyaçları ve bu besiyerinin bileşiminin logaritmik bir dizilimde hücre bölünmesi için optimal olması, optimal olduğunu göstermektedir. 72 saat sonra kararlı durum fazı başladı ve ikincil metabolitlerin ve metabolik maddelerin birikmesi pH'ın asitliğe düşmesine yol açtı. Kuru maddenin kütlesini belirlemek için bir filtre kağıdı hazırlandı. Vakum filtre hunisinin çapına göre ebatları kesilerek Petri kabına yerleştirildi ve otoklavda 120-121 °C'de ve 0,5 atmosferde 20 dakika sterilize edildi. Kullanılan kağıt kütlesi önceden tartılmış, huni üzerine filtre kağıdı yerleştirilmiş, 1 ml kültür sıvısı dökülerek boşaltılmıştır. Filtrede kalan biyokütle partikülleri, 30-50 dakika boyunca 70 °C'de bir fırına yerleştirildi. Filtre kağıdı fırından çıkarıldı ve yaklaşık yarım saat soğutuldu. Elde edilen biyoürünün sabit bir kuru ağırlığını elde etmek için filtre oda sıcaklığına yeniden ısıtıldı. Elde edilen sonuçlara dayanarak, aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir: 1. En yüksek verimi ve aşılamayı elde etmek için ekili streptomycet suşlarının biyokütlesinin optimal bileşimi, mineral tuzları olan bir yulaf ortamı olarak düşünülebilir. Bu ortam, çalışılan suşların fizyolojik ihtiyaçlarını diğer alanlara göre daha fazla karşılamaktadır. 2. Derin büyüme ile, streptomycete suşları gelişim evrelerinden geçer: 24 saate kadar hücreler gecikme evresinde, 48-72 saat logaritmik büyüme evresindedir, bu süre zarfında biyokütle yoğun bir şekilde artar, 72 saat sonra hücreler girer sabit geliştirme aşaması ve 96 saate kadar. Bu nedenle, bu aşamada aktif metabolitler içeren bir mahsul veya biyokütleyi hasat etmeniz gerekir. 3. Streptomyces alfalfae CI-4, test edilen tüm suşların (Streptomyces sp. Pch-3, Streptomyces lividans TR-59) en aktifiydi ve daha fazla biyokütle verdi. Lambda 7L biyoreaktöründe, Streptomyces C1-4 suşunun biyoürününün biyokütlesini elde etmek için yulaf ezmesi kullanıldı. Bu ortamın bileşimi aşağıdaki gibidir: Yulaf ezmesi - 20 gr; Damıtılmış su - 1 litre; pH - 7.5. Streptomyces suşlarının büyümesi, bakteri üremesi için en uygun koşulları bulmak için aşağıdaki teknik parametreler ayarlanarak test edildi: 1. Isı - 28 ° C, pH - 7.5; 2. Isı - 25 ° C, pH - 7.5; 3. Isı - 28⁰С, pH - 8. Bakteriler, yukarıdaki teknik parametrelere göre 96 saat boyunca bir biyoreaktörde büyütüldü ve büyümeleri gözlemlendikten sonra aşağıdaki sonuçlar elde edildi. Patlıcanın her büyüme evresinde elde edilen morfometrik sonuçlar, biyolojik ürünün etkisinin ölçülmesi Biyoreaktörün biyogübresinin metabolitleri belirlemek için özel tarla koşullarında denemeler yapıldı ve patlıcanın büyümesine olan etkisi araştırıldı. Çalışma için Streptomyces aktinomisetler familyasının Pch-3 ve C1-4 suşları kullanıldı. Biyo-gübre, fideler %1.5'lik bir gübre süspansiyonunda 2 saat bekletilerek ve daha sonra ilk 3 yaprak bağlamada köklerin çevresine 150 ml verilerek sulanarak uygulanmıştır. Bitkiler üzerinde periyodik fenolojik gözlemler yapılmıştır. Köklenme, çiçeklenme, meyve verme aşamalarında her bir varyanttan (kontrol, Рч-3, С1-4) üçer numune alınmış ve laboratuvar tarafından kök uzunluğu, ek kök uzunluğu, gövde uzunluğu, yaprak sayısı hesaplanmıştır. Çalışmanın sonuçları, Streptomyces cinsindeki biyoajanların kullanımının bitkinin asimilasyon aparatının gelişimini etkisi, sapın kalınlığı ve yaprak bıçağının alanı, kontrol varyantına kıyasla arttı. Yaprak sayısı da fazlaydı. Açık alan koşullarında - toprak değiştirme eksikliği, doğrudan güneş ışığı ve tam nem eksikliği - birçok patojen ve zararlının gelişmesine yol açar, yüksek verim şansını azaltır ve aynı zamanda ürünlerin kalitesini düşürür. Bu nedenle hastalık ve zararlıların yayılması ve korunmaları ilk konulardan biridir.

Özet (Çeviri)

This work aims to optimize the composition of culture media and technical parameters of the LAMBDA 7L bio fermenter to obtain an inoculum to produce a bioproduct based on Streptomyces bacteria. Streptomyces strains isolated from the rhizosphere of wild and cultivated plants, identified as Streptomyces alfalfae CI-4, Streptomyces. sp. Pch- 3 and Streptomyces lividans TR-59 were used in this study to obtain inoculum and bioproduct. Inoculum for fermentation was prepared step by step in an RTS-1 microbioreactor (Reverse-Spin®, BIOSAN), then a shaker (Incubator shaker ES-20/80 (BIOSAN). Various culture media and technical parameters of fermentation were studied to increase biomass yield. Prepared inoculum for the production of antibiotics and other biologically active metabolites on a large scale using optimal conditions. The selected nutrient medium and strain were used on the LAMBDA 7L bioreactor to obtain a bioproduct and optimize the technical parameters of the bioreactor. During deep cultivation, a liquid medium of oatmeal and 5 different modifications of it were used. Shaker incubator 20/80 for biotechnological and pharmaceutical laboratories is a specialized category of equipment. It is considered a modern equipment necessary for the cultivation of microbial and plant cells, protein expression, solubility studies, general mixing, as well as for the development of various other applications in biology and chemistry. Цель этой работы оптимизация состава питательных сред и технических показателей биоферментера LAMBDA 7L для получения инокулума для производства биопродукта на основе Streptomyces бактерий. Штаммы Streptomyces выделенные из ризосферы диких и культурных растений, идентифицированные как Streptomyces alfalfae CI-4, Streptomyces sp. Pch-3 и Streptomyces lividans TR-59 были использованы в данном исследовании для получения инокулума и биопродукта. Инокулум для ферментации поэтапно был приготовлен в микробиораекторе RTS-1 (Reverse-Spin®, BIOSAN), потом шейкере (Шейкер-инкубатор ES-20/80 (BIOSAN). Различные питательные среды и технические параметры ферментации были изучены для увеличения выхода биомассы. Подготовлен инокулум для производства антибиотиков и других биологически активных метаболитов в больших масштабах с использованием оптимальных условий. На биореакторе LAMBDA 7L использовали выбраные питетельную среду и штамм для получения биопродукта. Оптимизировали технические параметры биореактора. Ключевые слова: биомасса Streptomyces, инокулум, условия ферментации, технические характеристики.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    797294

    Toxic effects of lambda-cyhalothrin and acetamiprid on freshwater mussels

    Lambda-cyhalothrin ve acetamiprid'in tatlı su mıdyesi üzerindeki toksik etkileri

    DONALD ROMARIC YEHOUENOU TESSI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Su ÜrünleriGazi Üniversitesi

    Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYSEL ÇAĞLAN GÜNAL

  2. Tez No

    346760

    Lamda statistically convergent function sequences

    Lambda istatistiksel yakınsak fonksiyon dizileri

    AYŞE ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    MatematikAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Matematik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATİH NURAY

  3. Tez No

    766671

    Testing spatial curvature and anisotropic expansion of the universe on top of the lambda-CDM model

    Lambda-CDM modeli üzerine evrenin uzaysal eğriliğinin ve genişleme yönbağımlılığının sınanması

    MAYA ÖZYİĞİT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜR AKARSU

  4. Tez No

    244372

    Lambda-cyhalothrinin oreochromis niloticus'da karaciğerde piperonil bütoksit modülatörlüğünde oksidatif stres potansiyelinin belirlenmesi, stres proteinleri ve apoptozis üzerine etkileri

    Determination of oxidative stress potantial of lambda-cyhalothrin in the presence of pbo and its effects on stress proteins and apoptosis in the liver of oreochromis niloticus

    PETEK PİNER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    ZoolojiÇukurova Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEVİN ÜNER

  5. Tez No

    104407

    Lambda-cyhalothrin'in üç farklı formülasyonunun patates böceği (leptinotarsa decemlineata say) (col. chrysomelidae)' ne biyolojik etkileri üzerinde araştırmalar

    Researches on biological activity of three formulations types of lambda-cyhalothrin on the colorado potato beetle (leptinotarsa decemlineata say) (coleoptera:chrysomelidae)

    MURAT KAHYAOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    ZiraatAnkara Üniversitesi

    Bitki Koruma Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. OKTAY GÜRKAN

Geri Dön