Characterization of exopolysaccharides produced by psychrotolerant Chlamydomonas sp. ASYA25 for biomaterial production
Biyomateryal üretimi için psikrotolerant Chlamydomonas sp. ASYA25 tarafından üretilen ekzopolisakkaritlerin karakterizasyonu
- Tez No: 850871
- Danışmanlar: PROF. DR. TURGAY ÇAKMAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medeniyet Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Mikroalgler, adaptasyon yetenekleri ile okyanuslar, tatlı sular, çöller ve kar yüzeyleri gibi çeşitli habitatlarda yaşayabilen fotosentetik mikroorganizmalardır. Mikroalgler, zengin metabolit profilleri nedeniyle biyoteknoloji endüstrisinde, özellikle gıda, tıp, ilaç ve enerji sektörlerinde kullanılmaktadır. Ekzopolisakkarit (EPS), mikroalglerin kendilerini olumsuz koşullara karşı korumak için ürettikleri katma değerli metabolitler arasındadır. EPS üretimi yeşil mikroalglerde yaygın değildir; ancak bazı ekstremofilik mikroalglerin önemli miktarda EPS ürettiği bildirilmiştir. Bu tez, Antarktika'dan izole edilen psikrotolerant Chlamydomonas sp. ASYA25 tarafından sentezlenen EPS'lerin karakterizasyonunu ve biyomateryal oluşturma potansiyellerinin değerlendirmesini kapsamaktadır. IV Ulusal Antarktika Bilim Seferi sırasında Horseshoe Adası'ndan izole edilen ve Sanger Dizileme yöntemi ile Chlamydomonas sp. ASYA25 olarak tanımlanan mikroalg IMU-ASYA kültür koleksiyonunda muhafaza edilmektedir. Öncelikle, farklı besi ortamlarında büyütülerek belirlenen uygun besi ortamında farklı sıcaklıklarda büyüme davranışı izlenmiş ve böylece büyüme koşulları optimize edilmiştir. Chlamydomonas sp. ASYA25'in jelli görüntüsünden ötürü EPS üretim potansiyeline sahip olduğu düşünüldü ve bu durum kültür koleksiyonundaki mikroalgler üzerine yapılan tarama çalışması ile doğrulandı. Ardından, kültür koşulları EPS üretimini maksimize etmek için Plackett-Burman deney tasarım yöntemi kullanılarak optimize edildi. Sonuç olarak tuzluluk ve yüksek ışık şiddetinin EPS üretimi üzerine belirgin bir etkiye sahip olduğu görüldü. Karakterizasyon çalışmaları kapsamında, EPS'nin kompozisyonu total sakkarit, protein, sülfat ve üronik asit içeriklerinin ölçülmesiyle belirlendi. Monosakkarit profili HPLC analizi ile belirlenirken, yapısal ve termal özellikleri FTIR, TGA ve DSC analizleri ile belirlendi. Antioksidant ve antibakteriyel aktivitelerinin değerlendirilmesinin ardından, biyomateryal oluşturma potansiyeli değerlendirildi. Son olarak, EPS'nin çözücü döküm yöntemiyle film oluşturma ve fiziksel veya kimyasal çapraz bağlayıcıların eklenmesiyle hidrojel oluşturma potansiyeli değerlendirilmiştir. Bu çalışma sonucunda, EPS üretiminin tuzluluk ve yüksek ışık yoğunluğu stresleri ile 48% oranında artırılabileceği görülmüştür. EPS'nin ana bileşimi 5% toplam sakkarit, 4.5% protein, 1.6% sülfat ve 6.2% üronik asit olarak belirlenmiştir. HPLC analizi, EPS'nin monosakkarit profilinin esas olarak mannoz, galaktoz, riboz, arabinoz ya da ksiloz ve glikozdan oluştuğunu göstermiştir. Ayrıca, EPS 2 µg/ml konsantrasyonda 70% DPPH süpürme aktivitesi ve 10 mg/ml konsantrasyonda S. aureus'a karşı 13 mm çapında inhibisyon zonu ile antibakteriyel aktivite göstermiştir. Ayrıca, yenilenebilir kaynaklar olarak değerlendirilen mikroalglerden elde edilen EPS'lerin biyomateryal oluşturulması için kullanımı değerlendirildi ve doğrulandı. Film oluşumu için 3% EPS konsantrasyonu optimum seviye olarak belirlenmiştir. Hidrojel oluşumunu indüklemek için, fiziksel çapraz bağlama ve kimyasal çapraz bağlama yöntemleriyle 1.5% ve 1% EPS konsantrasyonu uygun bulunmuştur. Genel olarak, psikrotolerant yeşil mikroalga Chlamydomonas sp. ASYA25 tarafından üretilen biyoaktif ekzopolisakkaritler, biyomateryal üretimi için kullanılma potansiyeli sergilemektedir.
Özet (Çeviri)
Microalgae are photosynthetic microorganisms that can survive in various habitats like oceans, freshwater, deserts, and snow surfaces with their adaptation capabilities. Microalgae have been exploited in biotechnology industry especially food, medical, pharmaceutical, and energy sectors due to their rich metabolite profiles. Exopolysaccharide (EPS) is amongst the value-added metabolites that microalgae produce to protect themselves against unfavorable conditions. EPS production is not pronounced in green microalgae; yet, some extremophilic microalgae were reported to produce substantial amount of EPSs. This thesis covers the characterization of EPSs synthesized by psychrotolerant Chlamydomonas sp. ASYA25 isolated from Antarctica and evaluation of their potential for biomaterial formation. The microalgae were isolated from Horseshoe Island during the IV National Antarctic Science Expedition and identified as Chlamydomonas sp. ASYA25 by Sanger Sequencing method was maintained in the IMU-ASYA culture collection. Firstly, the growth behavior was monitored at different temperatures in the media determined to be suitable for growth by growing in different nutrient media and thus growth conditions were optimized. Chlamydomonas sp. ASYA25 was considered to have EPS production potential due to its gel-like appearance, and this was confirmed by a screening study with species in the culture collection. Then, the cultivation conditions were optimized by Plackett-Burman experimental design method to maximize EPS production. As a result, salinity and high light intensities were identified as factors that had a significant effect on EPS production. Within the scope of characterization studies, the composition of EPS was evaluated by measuring total saccharide, protein, sulfate, and uronic acid contents. The monosaccharide profile was evaluated by HPLC analysis, while structural and thermal properties were evaluated by FTIR, TGA, and DSC analyses. After the evaluation of antioxidant and antibacterial activities, the potential of EPS to form biomaterials was evaluated. Lastly, the potential of EPS to form film material by solvent casting method and to form a hydrogel by the addition of physical or chemical crosslinkers were evaluated. As a result of this study, it was observed that EPS production could be increased by 48% with salt and high light stress applications. The main composition of EPS was determined as 35% total saccharide, 4.5% protein, 1.6% sulfate, and 6.2% uronic acid. HPLC analysis showed that the monosaccharide profile of EPS was composed mainly of mannose, galactose, ribose, arabinose or xylose, and glucose. Moreover, EPS showed 70% DPPH scavenging activity at 2 µg/ml concentration and antibacterial activity against S. aureus at 10 mg/ml concentration with a 13 mm inhibition zone. In addition, the potential of using EPSs obtained from microalgae, which are considered as renewable resources, for the creation of biomaterials has been examined and confirmed. For film formation, 3% EPS concentration was determined as optimal level. In order to induce hydrogel formation, 1.5% and 1% EPS concentration was convenient as shown by physical crosslinking and chemical crosslinking methods, respectively. Overall, the bioactive exopolysaccharides produced by psychrotolerant green microalga Chlamydomonas sp. ASYA25 exhibit potential to be exploited for biomaterial production.
Benzer Tezler
- Fermente gıdalardan izole edilen laktik asit bakterileri tarafından üretilen ekzopolisakkaritlerin karakterizasyonu
Characterization of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria isolated from fermented foods
BADAMGARAV ENKHTUR
Doktora
Türkçe
2021
BiyoteknolojiOndokuz Mayıs ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET HİLMİ ÇON
- Su kefirinden izole edilen laktik asit bakterilerinin ürettiği ekzopolisakkaritlerin karakterizasyonu
Characterization of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria isolated from water kefir
KADER KORKMAZ EDİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENES DERTLİ
- Tarhanadan izole edilen bazı laktik asit bakterileri tarafından üretilen ekzopolisakkaritlerin karakterizasyonu
Characterization of exopolysaccharides produced by some lactic acid bacteria isolated from tarhana fermentation
DUYGU ZEHİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyoteknolojiPamukkale ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER ŞİMŞEK
- Laktik asit bakterilerinden sentezlenen ekzopolisakkaritlerin buğday suyu özelliklerine etkisinin incelenmesi
Effects of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria on the liquid wheat
SELİN DAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP DİLEK HEPERKAN
- Tavuk dışkısından izole edilen laktik asit bakterileri ekzopolisakkaritlerinin antioksidan ve antibiyofilm aktiviteleri
The antioxidant and antibiofilm activities of lactic acid bacteria exopolisaccaharides which are isolated from chicken feces
KÜBRA ÇELİK