Biyopestisit özellikteki algal ekstraktların mikroenkapsülasyonu ve karakterizasyonu
Microencapsulation and characterization of algal extracts with biopesticide properties
- Tez No: 957840
- Danışmanlar: PROF. DR. METE YILMAZ, DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLIHAN KAZAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Tarımda mahsul verimliliğini arttırmaya yönelik kullanılan kimyasal pestisitlerin çevre ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri, sürdürülebilir alternatif biyolojik kaynaklar araştırılmasını gerekli kılmıştır. Mikroalglerin bitki zararlıları üzerindeki antibakteriyel aktivitesi, potansiyel biyopestisit olarak kullanılmalarını olanaklı hale getirmiştir. Bursa Teknik Üniversitesi Alg ve Siyanobakteri Kültür Koleksiyonu'ndan temin edilen Chlamydomonas CC124 mt ve Scenedesmus sp. AQUAMEB-57 mikroalg türlerine ait %70 metanol ekstraktlarının Pseudomonas syringae pv. tomato ve Clavibacter mighiganensis bitki patojenlerine karşı antibakteriyel aktivite gösterdiği belirlenmiştir. Mikroalgal ekstraktların enkapsülasyonu ile kontrollü salımın, biyoyararlanımın ve aktif bileşen stabilitesinin arttırılması için iki farklı mikroenkapsülasyon yöntemi ile biyopestisit formülasyonları geliştirilmesi hedeflenmiştir. İyonotropik jelasyon ve emülsifikasyon yöntemlerinin formülasyonları Taguchi faktöriyel deney tasarımı ile L8 (27) modeli kullanılarak optimize edilmiştir. İyonotropik jelasyon yönteminin bağımsız değişkenleri aljinat konsantrasyonu, CaCl2 konsantrasyonu, damlatma yüksekliği, damlatma hızı, karıştırma hızı, karıştırma süresi ve jelasyon banyosu sıcaklığı iken; emülsifikasyon yönteminde ise aljinat konsantrasyonu, aljinat: CaCO3 oranı, su fazı: yağ fazı oranı, Tween80: yağ fazı oranı, emülsifikasyon karıştırma hızı, jelasyon karıştırma hızı, jelasyon süresi olarak seçilmiştir. Optimum parametrelerin seçilmesinde iyonotropik jelasyon yönteminde ortalama partikül çapı ve küresellik faktörü; emülsifikasyon yönteminde ortalama partikül boyutu dağılımı ve span değeri hesaplanmıştır. Tüm yanıtlar için istatistiksel olarak anlamlı modeller elde edilmiş ve her bir parametrenin mikropartiküller üzerindeki etkisi belirlenmiştir. Optimum formülasyon koşullarında enkapsüle edilen ekstraktların, enkapsülasyon etkinliği (EE) ve yükleme kapasitesi (YK) belirlenmiştir. Formülasyonların fizikokimyasal, termal ve morfolojik karakterizasyon testleri için sırası ile Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri gerçekleştirilmiştir. Ekstraktların salımı numune ve ayırma yöntemi kullanılarak in vitro olarak test edilmiştir. İki farklı metotla üretilen mikropartiküllerin antibakteriyel aktiviteleri, minimum inhibisyon konsantrasyonları (MİK) ve salım davranışları üzerinden Pseudomonas syringae pv. tomato bitki patojeni kullanılarak mikrodilüsyon yöntemi ile in vitro olarak incelenmiştir. Sonuç olarak biyopestisit özellikteki algal ekstraktların mikroenkapsülasyonu, kontrollü salım gerçekleştirerek uzun süre etkin dozajı sağlaması ile çevresel riski ve ekonomik kayıpları indirgemiştir. Mikroenkapsülasyon sayesinde, ekstraktın antibakteriyel etkisini koruyan serbest formlara göre termal olarak daha kararlı biyopestisit formülasyonları geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The adverse effects of chemical pesticides, commonly used to enhance crop yield in agriculture, on environmental and human health have necessitated the search for sustainable biological alternatives. The antibacterial activity of microalgae against plant pathogens has highlighted their potential as bio-based pesticides. In this context, 70% methanolic extracts obtained from Chlamydomonas CC124 mt and Scenedesmus sp. AQUAMEB-57 —cultivated strains from the Algae and Cyanobacteria Culture Collection of Bursa Technical University—were shown to exhibit antibacterial activity against the plant pathogens Pseudomonas syringae pv. tomato and Clavibacter michiganensis. This study aimed to develop bio-pesticide formulations by encapsulating these microalgal extracts through two different microencapsulation techniques to enhance their controlled release, bioavailability, and active compound stability. The encapsulation processes were optimized using the Taguchi factorial design method with the L8 (27) orthogonal array. For the ionotropic gelation method, the independent variables included alginate concentration, CaCl₂ concentration, dropping height, dropping speed, stirring speed, stirring time, and gelation bath temperature. For the emulsification method, parameters such as alginate concentration, alginate:CaCO₃ ratio, aqueous:oil phase ratio, Tween80:oil phase ratio, emulsification stirring speed, gelation stirring speed, and gelation time were selected. In the ionotropic gelation method, optimization was based on average particle size and sphericity factor, while in the emulsification method, particle size distribution and span value were calculated. Statistically significant models were obtained for all responses, and the influence of each parameter on microparticle characteristics was determined. At the optimal formulation conditions, encapsulation efficiency (EE) and loading capacity (LC) of the microalgal extracts were evaluated. Physicochemical, thermal, and morphological characterizations were carried out using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), and scanning electron microscopy (SEM), respectively. In vitro release studies of the extracts were conducted using a defined sampling and separation protocol. The antibacterial activity, minimum inhibitory concentrations (MIC), and release profiles of microparticles produced by both methods were assessed in vitro using the microdilution method against Pseudomonas syringae pv.tomato. As a result, the microencapsulation of algal extracts with bio-pesticide properties led to the development of thermally stable formulations that maintained antibacterial efficacy and achieved prolonged, effective dosing through controlled release. This approach contributed to reducing environmental risk and economic loss compared to conventional pesticide applications. Moreover, encapsulated systems demonstrated enhanced thermal stability over free extracts while preserving their bioactivity.
Benzer Tezler
- Isparta-Keçiborlu amorf silis yataklarının tarım teknolojileri alanında kullanım özelliklerinin belirlenmesi
Identifying the usage opportunities of amorpheus silica ores around Isparta-Keciborlu region in agronomic technology
ÖMER GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
ZiraatSüleyman Demirel ÜniversitesiTarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KAMİL BAYHAN
DOÇ. DR. AHMET YILDIZ
- Bazı aromatik bitkilerden elde edilen uçucu yağların biyoherbisit potansiyellerinin belirlenmesi
Determination of the bioherbicide potential of essential oils obtained from some aromatic plants
BİRSEN ÇAKMAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyolojiMuş Alparslan ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEDAT BOZARI
- Antep fıstığı işleme tesisi atık sularının arıtım-su geri kazanım performansının incelenmesi ve katı atıklarından fenolik bileşiklerin geri kazanımı
Investigation of treatment-water recovery performance of pistachio processing wastewater and recovery of phenolic compounds from solid wastes
YASİN ÖZAY
Doktora
Türkçe
2021
Çevre MühendisliğiMersin ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NADİR DİZGE
- Amsacta moorei entomopoxvirus muhtemel glikozil transferaz geninin (AMV248) yapısal ve fonksiyonel analizi
Functional and structural analysis of amsacta moorei entomopoxvirus putative glycosyl transferase gene (AMV248)
CİHAN İNAN
Doktora
Türkçe
2016
BiyolojiKaradeniz Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİHNİ DEMİRBAĞ
- Buğday kök çürüklüğüne neden olan Bipolaris Sorokiniana (SACC.) fungusunun PGPR ve biyoajan bakterileri kullanılarak kontrollü koşullarda biyolojik mücadele imkânlarının araştırılması
Investigation of biological control possibilities of wheat root rot disease caused by Bipolaris Sorokiniana (SACC.) shoen. using PGPR and bio-control bacteria in greenhouse condition
AHMET YASİN GÖKÇE