Geri Dön

Mikroalglerden fermantasyon yolu ile elde edilen özütlerin biyopestisit olma potansiyelinin incelenmesi

Investigation of biopesticide potential of extracts obtained from microalgae by fermentation

  1. Tez No: 957841
  2. Yazar: MERYEM DİNDAR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. METE YILMAZ, PROF. DR. SAİT SARGIN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 97

Özet

Günümüzde kimyasal pestisitlerin aşırı kullanımı, çevresel kirliliğe, toprak ve su kalitesinde bozulmaya ve insan sağlığı üzerinde ciddi risklere neden olmaktadır. Sürdürülebilir tarım uygulamalarının teşvik edilmesi ve alternatif biyoteknolojik çözümlerin geliştirilmesi, ekosistem sağlığı ve gıda güvenliği açısından kritik bir öneme sahiptir. Bu kapsamda mikroalgler ve siyanobakteriler biyoaktif bileşik üretme yetenekleri sayesinde çevre dostu biyopestisit adayları olarak ön plana çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, kimyasal pestisitlerin çevre ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerine alternatif olarak, siyanobakteri olan Aliinostoc sp. AQUAMEB58 (#23) suşu kullanılarak mikrobiyal fermantasyon yoluyla elde edilen yeşil özütlerin biyoaktivitesi değerlendirilmiştir. Sürdürülebilir tarım uygulamalarına katkı sağlamayı hedefleyen bu yaklaşım kapsamında elde edilen fermente özütlerin antioksidan, antibakteriyel ve antifungal aktiviteleri klasik yöntemle hazırlanan özütlerle karşılaştırılmıştır. Öncelikle otoklavlama ön işleminin etkisi değerlendirilmiş ve otoklavlanmış özütlerin hem antioksidan hem de antibakteriyel aktivitesinin daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Bu doğrultuda fermantasyon öncesi biyokütleye otoklavlama uygulanması optimizasyon aşamasında standartlaştırılmıştır. Saccharomyces cerevisiae ve Lactobacillus plantarum mikroorganizmaları ile gerçekleştirilen sıvı fermantasyon çalışmalarında; alg konsantrasyonu, mikroorganizma aşılama oranı ve fermantasyon süresi olmak üzere üç temel parametre, Yüzey Yanıt Metodolojisi (RSM) kapsamında, Design Expert 7.0 yazılımı aracılığıyla Box- Behnken deneysel tasarımı kullanılarak optimize edilmiştir. Kurulan modelin uygunluğu, varyans analizi (ANOVA) ile istatiksel olarak değerlendirilmiştir. Saccharomyces cerevisiae için optimum koşullar 39,44 mg/ mL algal biyokütle konsantrasyonu, %6,82 aşılama ve 4,57 gün; Lactobacillus plantarum için ise 31,52 mg/ mL algal biyokütle konsantrasyonu, %9,96 aşılama oranı ve 2,61 günlük fermantasyon süresi olarak belirlenmiştir. Lactobacillus plantarum'un anaerobik ortamda laktik asit üretmesi ve pH'ı düşürmesi sayesinde hücre duvarı geçirgenliği artmış ve daha kısa sürede daha yüksek biyolojik aktivite gözlenmiştir. Antioksidan aktivite açısındani fermente özütlerin DPPH radikal süpürme kapasitesi klasik özütlere göre %177 (Lactobacillus plantarum) ve %277 (Saccharomyces cerevisiae) oranında daha yüksek bulunmuştur. Bu durum maya fermantasyonu, proteinleri peptitlere parçalayarak antioksidan etkili küçük moleküller oluşturmasıyla açıklanmaktadır. Clavibacter michiganensis ve Pseudomonas syringae pv. tomato patojenlerine karşı gerçekleştirilen antibakteriyel testlerde, fermente özütlerin MİK değerleri klasik özütlere göre daha düşük olduğu belirlenmiştir. Antifungal etkinlik ise yalnızca metanol özütlerinda anlamlı seviyede gözlenmiştir. Bu durum, hedef mikroorganizmaya bağlı olarak fermantasyonun etkinliğinin değişebileceğini göstermektedir. Bu çalışma, Aliinostoc sp. suşuyla yapılan ilk kapsamlı fermantasyon optimizasyonunu istatiksel olarak ortaya koyması bakımından literatüre özgün katkı sağlamaktadır. Fermente özütlerin yüksek biyoaktivitesi, kimyasal solvent kullanmadan elde edilen çevre dostu biyopestisitlerin üretimi açısından önemli bir adım olarak değerlendirilmektedir. Gelecek çalışmalarda, farklı mikroalg türlerinin değerlendirilmesi, metabolit düzeyinde karakterizasyon yapılması önerilmektedir.

Özet (Çeviri)

Today, the excessive use of chemical pesticides causes environmental pollution, deterioration in soil and water quality, and serious risks to human health. Promoting sustainable agricultural practices and developing alternative biotechnological solutions are of critical importance for ecosystem health and food security. In this context, microalgae and cyanobacteria stand out as environmentally friendly biopesticide candidates due to their ability to produce bioactive compounds. In this thesis study, the bioactivity of green extracts obtained through microbial fermentation using the cyanobacterium Aliinostoc sp. AQUAMEB-58 (#23) strain was evaluated as an alternative to the negative effects of chemical pesticides on the environment and human health. Within the scope of this approach, which aims to contribute to sustainable agricultural practices, the antioxidant, antibacterial, and antifungal activities of the fermented extracts were compared with those of extracts prepared using classical methods. First, the effect of the autoclaving pretreatment was evaluated, and it was observed that the antioxidant and antibacterial activities of the autoclaved extracts were higher. Accordingly, autoclaving of the biomass prior to fermentation was standardised during the optimisation phase. In liquid fermentation studies conducted with Saccharomyces cerevisiae and Lactobacillus plantarum microorganisms, three basic parameters, namely algal concentration, microorganism inoculation rate, and fermentation time, were optimised using the Box-Behnken experimental design via Design Expert 7.0 software within the scope of the Response Surface Methodology (RSM). The suitability of the established model was statistically evaluated using analysis of variance (ANOVA). The optimal conditions for Saccharomyces cerevisiae were determined to be 39.44 mg/mL algal biomass concentration, 6.82% inoculation, and 4.57 days; for Lactobacillus plantarum, they were 31.52 mg/mL algal biomass concentration, 9.96% inoculation rate, and 2.61 days of fermentation time. Thanks to Lactobacillus plantarum's ability to produce lactic acid and lower pH in an anaerobic environment, cell wall permeability increased, and higher biological activity was observed in a shorter time. In terms of antioxidant activity, the DPPH radical scavenging capacity of fermented extracts was found to be 177% (Lactobacillus plantarum.) and 277% (Saccharomyces cerevisiae) higher than that of classical extracts. This is explained by yeast fermentation breaking down proteins into peptides, thereby creating small molecules with antioxidant effects. In antibacterial tests against Clavibacter michiganensis and Pseudomonas syringae pv. tomato pathogens, the MIC values of fermented extracts were found to be lower than those of classical extracts. Antifungal activity was only observed at a significant level in methanol extracts. This indicates that the effectiveness of fermentation may vary depending on the target microorganism. This study provides a unique contribution to the literature by statistically demonstrating the first comprehensive fermentation optimisation with Aliinostoc sp. strains. The high bioactivity of fermented extracts is considered an important step towards the production of environmentally friendly biopesticides obtained without the use of chemical solvents. Future studies are recommended to evaluate different microalgae species and characterise them at the metabolite level.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    873088

    Mikroalgal biyoetanol üretiminde gıda atıklarının kullanımı

    Utilization of food waste in microalgal bioethanol production

    IREM KASAP

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    BiyolojiAnkara Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEVGİ ERTUĞRUL KARATAY

  2. Tez No

    380607

    Bazı deniz makroalglerinden (Ulva sp. Cystoseira sp. ve Corallina sp.) fermente sıvı organik gübre üretimi ve taze fasülye (Phaseolus vulgaris) verimine etkisinin belirlenmesi

    The production of the fermented liquid organic fertilizer of some macro algae (Ulva sp. Cystosiera sp. ve Corallina sp.) and determine the effect of yield of bean (Phaseolus vulgaris)

    EMRAH DUAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    BiyoteknolojiGiresun Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İHSAN AKYURT

  3. Tez No

    859851

    Mikroalglerin hayvan gübresinden biyogaz üretimine etkisi

    The effect of microalgae on biogas production from animal manure

    SELİN CESUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Enerji Kaynakları ve Yönetimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN AYMAN ÖZ

  4. Tez No

    419032

    Mikroalglerden enzimatik sulu ekstraksiyon yöntemi ile yağ eldesi

    Enzymatic aqueous extraction of oil from microalgae

    YİĞİT AYHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELEK TÜTER

  5. Tez No

    888715

    Mikroalglerden biyogaz eldesinde ultrases ön işlem uygulamalarının optimizasyonu

    Optimization of ultrasound pretreatment in biogas production from microalgae

    AYŞENUR ÇINAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Çevre MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EBRU KOCA AKKAYA

Geri Dön