Geri Dön

Gıda biyoteknolojisi için mikrobiyal enzimlerin analizi ve üreticilerinin moleküler karakterizasyonu

Analysis of microbial enzymes for food biotechnology and molecular characterization of their producers

PDF İndir

  1. Tez No: 920951
  2. Yazar: BURCU KARTAL SURAL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BEDİA PALABIYIK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Biotechnology, Microbiology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 128

Özet

Günümüzde mayalar tarafından üretilen enzimler başta gıda sektörü olmak üzere temel ve endüstriyel uygulama alanlarına sahiptir. Bununla birlikte, doğal kaynaklardan yeni mikroorganizmaların izolasyonu ve bunların biyoteknolojik uygulama potansiyellerinin aydınlatılması, mikrobiyal biyoteknolojinin temel kavramlarından biridir. Maya biyoteknolojisi çalışmaları ile geleneksel olmayan mayaların farklı biyoteknolojik özelliklere sahip olduğu ortaya çıkmıştır. Bu durum, potansiyel endüstriyel öneme sahip mevcut ve yeni türler de dahil olmak üzere çeşitli geleneksel olmayan mayaların metabolik özelliklerine ilişkin ayrıntılı karakterizasyon çalışmaları yapma fırsatını sunmaktadır. Bu tez çalışmasında biyoteknolojik potansiyeli olan enzimleri üretebilen yeni maya suşlarının süt ve süt ürünlerinden izolasyonu, tanımlanması ve enzimatik karakterizasyonlarının yapılması amaçlandı. Çalışmada inek ve manda çiğ süt örnekleri ile yöresel peynir örneklerinden toplam 137 maya izole edildi. Yapılan taramalar sonucunda, biyoteknolojik açıdan önemli olan β-galaktosidaz, β-glukozidaz, lösin arilamidaz, asit fosfataz ve proteaz enzimlerini üretebilen mayalarda enzim aktivite analizleri yapıldı. β-galaktosidaz aktivitesi İ20 ve İ40 izolatlarında iki farklı koşulda (laktoz içeren zengin besiyeri YPL ve laktoz içeren sentetik besiyeri YNB-L) çalışıldı. Buna göre, en yüksek enzim aktivitesi YNB-L besiyerinde üretilen İ20 izolatında 24.75 MU olarak belirlendi. β-glukozidaz aktivitesi İ40 ve Arm5 izolatlarında iki farklı besiyeri koşulunda (zengin besiyeri YPD ve sentetik besiyeri YNBGlc) analiz edildi. Her iki izolatta YNBGlc koşulunda birbirine yakın spesifik aktivite belirlenirken, en yüksek spesifik aktivite (207 U/mg) YPD besiyerinde üretilen Arm5 izolatında ölçüldü. Lösin arilamidaz aktivitesi zengin besiyerinde üretilen Arm4, ÇM9, ÇP13, EP23, Arm5, İ40 ve İ20 izolatlarında incelendi. Burada, Arm4, ÇP13, Arm5 ve İ20 izolatlarında spesifik aktivitenin 1400 U/mg üzerinde olduğu tespit edildi. Asit fosfataz enzim aktivitesi zengin besiyerinde üretilen ÇM9, ÇP13, EP23, İ40 ve İ20 izolatlarında çalışıldı. Bunlar arasından, ÇM9 ve İ20 izolatlarında spesifik aktivite sırası ile 3731 U/mg ve 4810 U/mg olarak hesaplandı. Proteaz aktivitesinin ÇM4 ve ÇM7 izolatlarında sırası ile 14.25 ve 18.80 U/mL olduğu belirlendi. Bu enzimler arasından β-glukozidaz ve proteaz enzimlerinin ayrıntılı aktivite analizleri gerçekleştirildi. İ40 izolatının ürettiği β-glukozidaz enziminin karakterizasyon çalışmaları kapsamında, ilk olarak farklı kültür sıcaklıklarının üretilen enzimin aktivitesine etkisi incelendi. Buna göre, İ40'ın en iyi üreme sıcaklığı 42 °C iken en yüksek enzim aktivitesinin ölçüldüğü kültür sıcaklığının 28 °C olduğu tespit edildi. İkinci olarak, ham ekstrelerde enzimin optimum reaksiyon koşulları araştırıldı. β-glukozidaz enziminin optimum reaksiyon pH'ının 5 olduğu gözlendi. Optimum sıcaklığın ise pH 5 iken 40 °C, pH 6 iken 50 °C olduğu belirlendi. Proteaz enzimin karakterizasyonu çalışmalarında, katı ve sıvı ortamlarda üretilen ÇM4 ve ÇM7 izolatlarından elde edilen ham özütlerin çok güçlü süt pıhtılaşma aktivitesine sahip olduğu belirlendi. Süt tozu içeriğindeki kazein proteinini parçaladığı SDS-PAGE yöntemi ile gösterildi. Enzimin kısmi saflaştırılması yapıldıktan sonra, 37 °C ve 60 °C'de reaksiyon sıcaklıklarında proteolitik aktivitenin her iki izolatta da 60 °C daha yüksek olduğu (ÇM4: 42,1 U/mL, ÇM7: 40,2 U/mL) belirlendi. Enzim aktivite analizlerinde kullanılan maya izolatlarının moleküler karakterizasyonları sonucunda tür düzeyinde tanımlamaları yapıldı. Tanımlanan izolatlar şu şekildedir: Cutaneotrichosporon curvatum (Arm4), Hanseniaspora uvarum (Arm5), Pichia membranifaciens (EP23), Kluyveromyces marxianus (İ20, İ40), Wickerhamiella pararugosa (ÇM9, ÇP13), Trichosporon inkin (ÇM4, ÇM7, ÇM15, ÇM16, ÇM24). Aynı türe ait izolatlardan İ20 ve İ40 ile ÇM9 ve ÇP13 izolatlarının mitokondriyal RFLP sonuçlarında farklı paternler gözlendi. Farklı karakterizasyon bulguları ile bu izolatların tür içi varyantlar olabileceği sonucuna varıldı. Bu tez çalışması kapsamında süt ve süt ürünlerinden izole edilen yeni maya suşlarının, farklı biyokimyasal özelliklere sahip yeni enzimlerin üretiminde önemli bir potansiyele sahip olduğu belirlendi. Ayrıca, her biri çeşitli fenotipik ve metabolik farklılıkları sayesinde değişik uygulama alanlarında da kullanılabilir. Bu sonuçlar, doğal kaynaklardan elde edilen mayalar ve bunların özellikleri hakkındaki temel bilgimizi genişleterek, maya biyoteknolojisi çalışmalarına katkı sağlayacaktır.

Özet (Çeviri)

Nowadays, enzymes produced by yeasts have industrial applications, especially in the food industry. Furthermore, isolation of new microorganisms from natural sources and elucidation of their biotechnological application potential is one of the basic concepts of microbial biotechnology. Non-conventional yeasts have different biotechnological properties. So, it is important to conduct detailed characterization studies on the metabolic properties of various non-conventional yeasts, including existing and new strains. The aim of this thesis was to isolate, identify and enzymatically characterize novel yeast strains capable of producing enzymes with biotechnological potential from milk and dairy products. A total of 137 yeasts were isolated from cow and water buffalo raw milk samples and local cheese samples. As a result of the screening, enzyme activity analyzes were performed in yeasts producing β-galactosidase, β-glucosidase, leucine arylamidase, acid phosphatase and protease enzymes. β-galactosidase activity was studied in isolates I20 and I40 under two different conditions (lactose-containing rich medium YPL and lactose-containing synthetic medium YNB-L). Accordingly, the highest enzyme activity was determined as 24.75 MU in I20 isolate cultured in YNB-L medium. β-glucosidase activity was analyzed in I40 and Arm5 isolates in two different medium conditions (rich medium YPD and synthetic medium YNBGlc). While both isolates showed similar specific activity in YNBGlc condition, the highest specific activity (207 U/mg) was measured in Arm5 isolate cultured in YPD medium. Leucine arylamidase activity was examined in Arm4, CM9, CP13, EP23, Arm5, I40 and I20 isolates grown on rich medium. It was found that the specific activity was above 1400 U/mg in Arm4, EP13, Arm5 and I20 isolates. Acid phosphatase enzyme activity was studied in isolates of CM9, CP13, EP23, I40 and I20 grown on rich medium. Among these, the specific activity was calculated as 3731 U/mg and 4810 U/mg in isolates CM9 and I20, respectively. Protease activity was 14.25 and 18.80 U/mL in isolates ÇM4 and ÇM7, respectively. Among these enzymes, detailed activity analysis of β-glucosidase and protease enzymes were performed. Within the scope of the characterization studies of the β-glucosidase enzyme produced by I40 isolate, the effect of different culture temperatures on the activity of the enzyme produced was examined. Accordingly, while the best growth temperature of I40 was 42 °C, the highest enzyme activity was measured at 28 °C culture temperature. The optimum reaction conditions of the enzyme in crude extracts were investigated. It was observed that the optimum reaction pH of β-glucosidase enzyme was 5. The optimum temperature was 40 °C at pH 5 and 50 °C at pH 6. In the characterization studies of the protease enzyme, it was determined that the crude extracts obtained from isolates ÇM4 and ÇM7 produced in solid and liquid media had very strong milk clotting activity. It was shown to degradation of casein protein in milk powder by SDS-PAGE method. After partial purification of the enzyme, the proteolytic activity was examined at reaction temperatures of 37 °C and 60 °C and the activity was higher in both isolates at 60 °C (ÇM4: 42.1 U/mL, ÇM7: 40.2 U/mL). Yeast isolates used in enzyme activity assays were identified at species level as a result of molecular characterization. The identified isolates are as follows: Cutaneotrichosporon curvatum (Arm4), Hanseniaspora uvarum (Arm5), Pichia membranifaciens (EP23), Kluyveromyces marxianus (I20, I40), Wickerhamiella pararugosa (CM9, CP13), Trichosporon inkin (CM4, CM7, CM15, CM16, CM24). Different patterns were observed in the mitochondrial RFLP results of isolates I20 and I40 and isolates ÇM9 and ÇP13 belonging to the same species. It was concluded that these isolates may be intraspecies variants according to different characterization findings. New yeast strains isolated from milk and dairy products within the scope of this study have significant potential in the production of new enzymes with different biochemical properties. Moreover, each of them can be used in different application areas due to their phenotypic and metabolic differences. These results will contribute to yeast biotechnology studies by expanding our basic knowledge about yeasts isolated from natural sources and their properties.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    467839

    Brevibacillus thermoruber as a microbial cell factory

    Mikrobiyal hücre fabrikası olarak Brevibacillus thermoruber

    SONGÜL YAŞAR YILDIZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EBRU TOKSOY ÖNER

    DOÇ. DR. KAZIM YALÇIN ARĞA

  2. Tez No

    662696

    Discovery of novel enzymes using proteomic approaches

    Proteomik yaklaşımlar kullanılarak yeni enzimlerin keşfi

    MERVE ÖZTUĞ KILINÇ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Biyokimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER

    DOÇ. DR. MÜSLÜM AKGÖZ

  3. Tez No

    612682

    Valorization of industrial food wastes by production of phenolic antioxidants via fermentation with newly isolated Aspergillus spp.

    Endüstriyel gıda atıklarının yeni izole edilmiş Aspergillus spp. ile fermantasyonu yoluyla fenolik antioksidanların üretiminde değerlendirilmesi

    ZEHRA GÜLSÜNOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MERAL KILIÇ AKYILMAZ

    DOÇ. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER

  4. Tez No

    907068

    Investigation of cobalt resistance in Rhodobacter sphaeroides at molecular level

    Rhodobacter sphaeroides'de kobalt direncinin moleküler düzeyde incelenmesi

    GÜNEŞ ATAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR

  5. Tez No

    330750

    Whole genome sequencing and genome annotation of levan producing Halomonas smyrnensis AAD6

    Levan üreten Halomonas smyrnensis AAD6'nin tüm genom dizilemesi ve gen açiklamalarinin eldesi

    ELİF SÖĞÜTCÜ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. KAZIM YALÇIN ARĞA

Geri Dön