Production of resveratrol from Vitis (L.) plant cell suspension culture using stirred tank reactor
Vitis (L.) bitki hücre süspansiyon kültüründen karıştırmalı tank reaktörü ile resveratrol üretimi
- Tez No: 800371
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHAR SOĞUTMAZ ÖZDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 206
Özet
Bitki hücre süspansiyon kültürleri, daha hızlı büyüme döngüleri, besin elementlerini kontrolü ve hücrelerin yüksek derecedeki benzerliği nedeniyle üretimde ölçek büyütme için uygundur. Dolayısıyla bu çalışmada; (1) V. labrusca (L.) cv. Isabel ve V. vinifera (L.) cv. Öküzgözü türleri kullanılarak, t-resveratrol üretiminde uygulanabilir bir prosesin kavramsal olarak tasarlanması ve (2) ölçek büyütme işlemi için besiyeri, havalandırma hızı, karıştırma hızı ve elisitörlerin kullanımı gibi parametrelerin optimize edilmesi amaçlandı. Bilgimiz dahilinde, bu çalışma, V. labrusca (L.) cv. Isabel kullanılarak, bitki hücre süspansiyon kültürünün optimizasyonu, ölçek büyütme çalışmaları ve t-resveratrol üretimi üzerine yapılan ilk çalışmadır. Metil jasmonat (MeJA-100µM) ve ß-Siklodekstrin (ß-CD-50mM), hücre süspansiyon kültüründe elisitör olarak kullanıldı. Her iki türde biyokütlenin, hücreler MeJA ile indüklendiğinde, kontrol hücrelerinde ulaşılan biyokütleye göre daha az olduğu gösterildi. MeJA ve ß-CD elisitörlerinin, t-resveratrol üretimini arttırmak için sinerjik olarak çalışmadığı sonucuna varıldı. En yüksek t-resveratrol miktarının HPLC ile V. labrusca cv. Isabel hücre süspansiyon kültüründe 6.78 mg/L (hücre içi) ve 28.23 mg/L (hücre dışı) olduğu bulunurken, V. Vinifera cv. Öküzgözü kültüründe ise 84,8 mg/L (hücre dışı) olarak bulundu. V. labrusca cv. Isabel hücreleri, kontrollü kültür koşulları altında erlenden 6 L'lik karıştırmalı tanklı biyoreaktöre ölçeklendirildi. Karıştırmanın 75 rpm'ye ve havalandırma oranının 0,02 vvm'ye ayarlanması ve ortamda kazein hidrolizat (KH) bulunması ile ilk inokülasyondan 4,52 kat daha yüksek olan 11,8 g DW/3L'lik (5. gün) en yüksek biyokütle elde edildi. Aynı şartlar altında, KH içermeyen kültürde ise 5,02 kat artışla 13,1 g DW/3L (8. gün) olarak en yüksek biyokütle üretimi sağlandı. Erlen içerisinde yapılan çalışmalarda, besiyerinde KH bulunması, biyokütleyi 14.57 g DW/L'ye (11. gün) çıkarırken, KH olmadan biyokütle miktarı 14.48 g DW/L (9. gün) olarak elde edildi. Karıştırmalı tanklı biyoreaktörde t-resveratrol üretimi, besiyerinde KH ilavesi olan veya olmayan, sırasıyla 4 mg/L ve 6 mg/L civarında bulundu. Işığa yanıt olarak ise hücre kültüründen, 300 g FW/3L biyokütle ve 23,26 mg/L t-resveratrol üretimi sağlandı. Vitis hücre süspansiyon kültüründen t-resveratrol üretimini artırmaya dayalı bu çalışma, ilerideki çalışmalara ışık tutacaktır.
Özet (Çeviri)
Plant cell suspension culture (PCSC) are favorable for scaling up production due to their faster growth cycles, the opportunity to control the supply of nutrients and the high degree of uniformity between individual cells. Hence, the purpose of the study was to (1) conceptually design a process applicable to t-resveratrol production using V. labrusca (L.) cv. Isabel and V. vinifera (L.) cv. Öküzgözü species, and (2) optimize the parameters such as the media composition, the aeration rate, the speed of mixing, and the use of elicitors for the scale-up process. To the best of our knowledge, this is the first study performed on the optimization of plant cell suspension culture, scale-up studies, and t-resveratrol production using Vitis labrusca (L.) cv. Isabel. Methyl jasmonate (MeJA-100µM) and ß-Cyclodextrin (ß-CD-50mM) were introduced into CSCs as elicitors. The biomass of both species, when cells were treated with MeJA, decreased based on the biomass reached in control cells. The results indicated that they could not work synergistically to improve the production of t-resveratrol. The highest amount of t-resveratrol in V. labrusca cv. Isabel CSC was found to be 6.78 mg/L (intracellular) and 28.23 mg/L (extracellular), whereas in V. Vinifera cv. Öküzgözü CSC it was found to be 84.8 mg/L (extracellular) via HPLC. V. labrusca cv. Isabel cells were scaled up from shake-flasks to a 6 L stirred tank reactor (STR) under the controlled conditions of batch culture. Setting the mixing to 75 rpm, and the initial aeration rate to 0.02 vvm and with the presence of casein hydrolysate (CH) in media led to the highest biomass of 11.8 g DW/3L (5th day) representing 4.52-fold higher biomass from the initial inoculation, whereas without CH in media, the highest biomass was revealed as 13.1 g DW/3L (8th day) representing 5.02-fold increase. Experiments conducted in a flask with CH in the media revealed the biomass increase to 14.57 g DW/L (11th day), whereas without CH, 14.48 g DW/L (9th day) biomass was obtained. t-resveratrol production in STR with or without CH supplementation was found to be around 4 mg/L and 6 mg/L respectively. Besides, in response to light, accumulation of biomass and t-resveratrol were found to be 300 g FW /3L and 23.26 mg/L respectively. This study based on improvement in resveratrol production from Vitis CSC will shed light on future studies.
Benzer Tezler
- Siyah üzümde (Vitis vinifera L.) bulunan resveratrol'ün üretim veriminin artırılmasına ses ötesi dalgaların etkisi
The effect of ultrasound to increase the production efficiency of resveratrol in Vitis vinifera L.
EBRU ERTE
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. AFİFE GÜVENÇ
- Asma kallus kültürlerinde uv ışını etkisi ile resveratrol üretiminin uyarılması ve belirlenmesi
Production and determination of resveratrol in grapevine callus culture in response to uv irradiation
NURHAN KESKİN
- Vitis vinifera (Vitaceae)'da uv stresi ile resveratrol miktarındaki artışın HPLC yöntemiyle belirlenmesi
Identification of increase in resveratrol content with uv stress on vitis vinifera(Vitaceae) by HPLC
İBRAHİM ALİ SÖNMEZ
- Cibrede bulunan piceid ve resveratrol konsantrasyonlarının aspergillus oryzae fermantasyonunda değişimi
Change in the concentrations of piceid and resveratrol found in grape pomace by aspergillus oryzae fermentation
EMRE TUNÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE KALKAN YILDIRIM
- Resveratrolden piceatannolün bakteriyal üretimi ve üretim sürecinin iyileştirilmesi
Bacterial production of piceatannol from resveratrol and improvement of the production process
TAHA YASİN KOÇ
Doktora
Türkçe
2024
BiyoteknolojiAtatürk ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEDİNE GÜLLÜCE