Use of artifical intelligence-based approaches for developing microalgae-based nutrient media and modelling the growth of b.subtilis in these alternative media
Mikroalg bazlı besin ortamları geliştirmek ve b.subtilis'in bu alternatif ortamlarda büyümesini modellemek için yapay zeka temelli yaklaşımların kullanılması
- Tez No: 864940
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MÜGE İŞLETEN HOŞOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜN YÜCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Biyokimyasal analiz, Fizikokimyasal özellikler, Mikrobiyal fermentasyon, Yapay zeka, Biochemical analysis, Physicochemical properties, Microbial fermentation, Artificial intelligence
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, farklı mikroalgal biyokütle tabanlı fermente ürünlerinin üretilebilmesi amacıyla, hem fermentasyon ortamı hazırlığında hem de Bacillus subtilis (B-3387) ile gerçekleştirilen fermentasyonlarda mikrobiyal gelişimlerin Yapay Zeka yaklaşımları ile optimizasyonu hedeflenmiştir. Bu amaçla ilk olarak, farklı mikroalgal biyokütlelerden (Spirulina platensis, Auxenochlorella protothecoides ve yağı alınmış Schizochytrium limacinum) Ultrason homojenizasyonu (USH) yöntemi kullanılarak protein ekstraksiyonu optimizasyonlarına odaklanılmıştır. Ardından, B.subtilis'in (B-3387) başta çözünür proteinler bakımından zengin üç farklı mikroalg tabanlı besiyerinde gelişimi, hem yanıt yüzey yöntemi hem de Yapay Zeka yaklaşımları kullanılarak optimize edilmiştir. Elde edilen ürünler mikrobiyolojik ve kimyasal özellikleri bakımından incelenmiştir. Buna göre, Rastgele Orman (RF) Yapay Zeka Algoritması USH ekstraksiyon optimizasyonunda en iyi tahmin sonuçlarını vermiştir (R2=0,9921). En yüksek B. subtilis canlı hücre sayısına 9,05 log CFU.mL-1 S. limacinum bazlı fermente ürünlerde (ScBF) 72 saatlik fermantasyon sonunda ulaşılmıştır. SDS-PAGE profiline göre, ScBF ürünlerde, fermente edilmemiş (ScB_unF) benzerlerine kıyasla daha fazla protein bandı olduğu saptanmıştır. Bununla birlikte, ScBF ürünlerin antioksidan aktivite açısından DPPH (EC50=171.39 μL), TEAC (75.42 mM.mL-1) ve TPC (Toplam Fenolik İçerik Analizi) (0.71 mg.mL-1) en yüksek potansiyele sahip olduğu ortaya konmuştur. Benzer olarak, ScBF, ACE inhibitör aktivite (%77.74) özelliği ile de ön plana çıkmaktadır. Ayrıca, tüm ürünlerin fermantasyonlar sonucunda toplam çözünür protein konsantrasyonlarının azaldığı tespit edilmiştir . Fermantasyon sonrasında hem fermente edilmemiş hem de fermente ürünlerin protein konsantrasyonlarından oluşturulan Yapay Zeka tabanlı tahmin modelleri arasında en iyi tahmin sonucunu Gauss süreçleri (GP) vermiştir (R2=0,843). Bu çalışma ile, farklı mikroalgal biyokütle tabanlı fermente ürünlerin geliştirilme potansiyeli ortaya konmuş olup, aynı zamanda yapay zeka algoritmalarının kullanımının doğrusal olmayan ve karmaşık verilerin anlaşılması, deneylerde model tahmini ve laboratuvar çalışmalarının hızlandırılması için umut verici sonuçları olduğu ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
This study was carried out for optimization of the parameters for extraction of proteins from different microalgal biomass (Spirulina platensis, Auxenochlorella protothecoides and defatted Schizochytrium limacinum biomass) by using Ultrasound Homogenization (USH) method with the aid of Artificial Intelligence tools. Then, the growth of Bacillus subtilis (B-3387) in such protein and other nutrients rich algae- based three different media were optimized by using both Response Surface Methodology (RSM) and Artificial-Intelligence approaches The resulting fermented products (FPs) were evaluated in terms of their microbiological and chemical properties. Accordingly, the Random Forest (RF) AI Algorithm gave the best prediction resulst in the USH extraction optimization (R2=0.9921). The highest viable cell count of 9.05 log CFU.mL-1 was obtained in S.limacium biomass based (SBB) for 72 h fermentation. According to the SDS-PAGE profile, more protein bands were observed in SBB fermented product compared to unfermented counterparts. Antioxidant values of all FMs were investigated. Accordingly. Accordingly, SBB fermented productcs had the highest DPPH (EC50=171.39 μL), TEAC (75.42 mM.mL-1) and TPC (Total Phenolic Content Analysis) (0.71 mg.mL-1) results. Besides, SBB had also the best results according to its ACE inhibitor activity potential (77.74%). Moreover, the total soluble protein contents of all FPs decreased at the end of fermentations. It was interpreted that B. subtilis could be able to utilize them for its growth and its metabolic activities. Gaussian processes (GP) gave the best prediction result (R2=0,843) among the Artificial Intelligence based prediction models based on the results obtained according to both pre- fermentation and post-fermentetaion contents of all microalgae based media. In this work, different microalgae biomass based fermentation processes were developed. And also, it was revealed that the use of artificial intelligence algorithms offered promising approaches for understanding non-linear and complex data, model prediction of models in experiments and the acceleration of laboratory work.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Samsun ve çevresinde tarla sarmaşığı (conuolvulus arvensis L.)'na karşı biyolojik savaşa esas olacak fauna tespiti
Investigations on the insect fauna of the field binweed (Conuolvulus arvensis L.) related to its biological control in Samsun Province
YASEMİN UFUK GERMAN
- Çeltik kabuklarının yalıtım malzemesi olarak kullanılması
Başlık çevirisi yok
B.CİHAN ÇELEBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KIRBIYIK