Rhodotorula cinsine ait bazı maya türlerinin beta-karoten üretimlerinin incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FAZİLET MIDIK
Danışman: Zekiye Yeşim Özbaş
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, Rhodotorula glutinis var. glutinis NBRC 1125 suşunun β-karoten üretimi üzerine çeşitli fermantasyon parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Araştırmada, tüm fermantasyon deneyleri kesikli sistemde, sıcaklığı ve çalkalama hızı kontrol edilebilen su banyolarında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ilk olarak, Rhodotorula cinsine ait on farklı suşun β-karoten üretimleri karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir. İncelenen suşlar arasından en yüksek β-karoten üretimi (3.68 mg/L), R. glutinis var. glutinis NBRC 1125 suşu ile elde edilmiştir. Daha sonra seçilen bu suşun farklı karbon ve azot kaynakları içeren fermantasyon ortamlarında β-karoten üretimleri araştırılmıştır. Karbon kaynağı olarak glukoz, fruktoz, galaktoz, maltoz ve sakkarozun etkilerinin incelendiği deneylerde, en yüksek β-karoten üretimi sırasıyla; galaktoz (5.57 mg/L) ve fruktoz (3.88 mg/L) ile çalışıldığında elde edilmiş, çalışmaya daha ucuz bir substrat olan fruktoz ile devam edilmesine karar verilmiştir. İnorganik azot kaynakları olarak; amonyum sülfat, sodyum nitrat ve amonyum klorür, organik azot kaynakları olarak; et, kazein, soya kaynaklı pepton ve maya özütünün çeşitli kombinasyonlarının etkilerinin incelendiği deneylerde çalışılan suş ile en yüksek β-karoten üretimi (6.84 mg/L), kazein kaynaklı pepton ile amonyum sülfat karışımı kullanıldığında elde edilmiştir. Bu tez çalışmasında daha sonra, yanıt yüzey yöntemi kullanılarak R. glutinis var. glutinis NBRC 1125 suşu ile β-karoten üretiminin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, kullanılan programda yer alan; dönüşümlü merkezi karma tasarım yöntemi kullanılarak oluşturulan, merkezde 6 tekrarlı, toplam 30 deneysel noktadan oluşan, bir deney tasarım planı kullanılmıştır. Tasarımda bağımsız değişkenler olarak; fermantasyon ortamının fruktoz ve pepton başlangıç derişimleri, başlangıç pH'ı ve sıcaklık seçilirken, bağımlı değişkenler; en yüksek β-karoten derişimi, R. glutinis var. glutinis NBRC 1125'in özgül üreme hızı ve ürün oluşum hızı olarak belirlenmişlerdir. Tasarım planında verilen koşullarda gerçekleştirilen deneylerden elde edilen sonuçlara, çoklu regresyon analizi uygulanarak, bağımsız değişkenlerin bağımlı değişkenler üzerine etkilerini gösteren model eşitlikler türetilmiş ve türetilen bu eşitliklerin uygunlukları, varyans analizi (ANOVA) ile değerlendirilmiştir. Optimizasyon, programda yer alan istenen hedefe ulaşma oranı kullanılarak, nümerik olarak gerçekleştirilmiştir. Program tarafından oluşturulan 100 çözümden, istenen hedefe ulaşma oranının; 1.000, fermantasyon ortamının fruktoz ve pepton başlangıç derişimleri ile başlangıç pH'ı ve sıcaklığın sırasıyla; 49.459 g/L, 8.371 g/L, 3.815 ve 27.402ºC olduğu bir çözüm seçilmiştir. Seçilen koşullarda gerçekleştirilen deneyde, maksimum β-karoten derişimi; 7.18 mg/L, R. glutinis var. glutinis NBRC 1125'in özgül üreme hızı; 0.025 sa-1 ve maksimum β-karoten üretim hızı; 0.031 mg β-karoten/(L.sa) olarak elde edilmiştir. Optimum koşullarda gerçekleştirilen bu deneylerin sonuçları değerlendirildiğinde, tüm deneysel sonuçların kabul edilebilir sınırlar içerisinde ve optimum koşulların %95 güven aralığında olduğu doğrulanmıştır. Bu tez çalışmasında, çeşitli doğal substrat kaynaklarının, doğrudan fermantasyon ortamı olarak veya sentetik fermantasyon ortamında karbon kaynağı yerine kullanılmalarının, R. glutinis var. glutinis NBRC 1125 suşunun β-karoten üretimine etkileri de araştırılmıştır. Çalışmada doğal substrat kaynakları olarak; şeker pancarı küspesi, üzüm, elma ve armut posası özütleri, kestane ve fındık kabuğu ile yer elması hidrolizatları ve üzüm suyu denenmiştir. İncelenen suş ile en yüksek β-karoten derişimi (8.46 mg/L), fermantasyon ortamında karbon kaynağı yerine elma posası özütü kullanıldığında elde edilmiştir. Doğal substratların doğrudan fermantasyon ortamı olarak kullanıldığı deneylerde ise, en yüksek β-karoten derişimi (5.48 mg/L) yer elması hidrolizatı ile çalışıldığında elde edilmiştir. Bu tez çalışmasında incelenen suş tarafından üretilen bazı β-karoten örneklerinin, FT-IR spektrometresiyle moleküler yapı analizleri de gerçekleştirilmiş ve elde edilen spektrumların, saf β-karoten örneği ile uyumlu karakteristik pikler içerdikleri tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Rhodotorula glutinis, β-karoten, fermantasyon, yanıt yüzey yöntemi, optimizasyon, doğal substrat