FBE- Gıda Mühendisliği Lisanüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Alakraa, Furat" ile FBE- Gıda Mühendisliği Lisanüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeRhodosporidium Toruloidesy 27012 Mayasından Karotenoid Ve Tek Hücre Yağı Üretimi Ve Optimizasyonu(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-07-09) Alakraa, Furat ; Şahin Yeşilçubuk, Neşe ; 10042473 ; Gıda Mühendisliği ; Food EngineeringBazı mikroorganizmaların yüksek miktarda lipit ve karotenoidleri depolama kabiliyeti yıllardır bilinmektedir. Son yıllarda yollarının incelenmesi ve üretim koşulları ve kültür ortamlarının optimizasyonu için gerçek çabalar gösterildi. Tek hücreli yağlar (SCO) olarak bilinen mikrobiyal lipit bileşikleri özel ve hassas nitelikleri nedeniyle endüstriyel ilgiye sahiptirler. Yağlı mayalar (OY) hücresel kuru ağırlıklarının %20’sine kadar lipit depolama kabiliyetine sahip olarak tanımlanmıştır. Bu mayalar toplam mayaların küçük bir bölümünü teşkil eder fakat yaklaşık %25’leri lipidin %25’ini üretebilirler. Son yıllarda, sentetik renklerin toksikolojik etkileri hakkında artan kanıtlar dünya çapında düzenleyici kuruluşların izin verilen gıda renkleri listesini radikal bir şekilde budamasına yol açmıştır. Kimyasal olarak sentezlenen saflaştırılmış pigmentlere uygulanan katı kurallar sonucunda ve tüketici tercihleri ile gıda endüstrisinin büyümesinin bir sonucu, güvenli ve uygun renklendiriciler olarak karotenoidlere olan talep artmaktadır. Mikroorganizmalar karotenoidlerin biyoteknolojik yöntemlerle ucuz üretimini sağlar ve kimyasal senteze bir alternatif oluşturur. 600’den fazla farklı karotenoid bitkiler, bakteri ve mantarlar tarafından üretilir. Ancak, sadece birkaçı kimyasal sentezle faydalı miktarlarda elde edilebilir ve doğal kaynaklarından çıkartılır veya mikrobiyal fermantasyonla elde edilebilir. Bu çalışmada, karotenoidlerin ve Rhodosporidium toruloides Y27012’den lipitlerin üretimi üzerinde besiyeri katkılarının etkisi araştırılmış ve ayrıca besiyeri bileşenleri, yanıt yüzeyi metodolojisi (RSM) ile optimize edilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde, ultrasonik (US) destekli ve HCI destekli extrasyon teknikleri olmak üzere karotenoidlerin Rhodosporidium toruloides Y27012. HCl-‘den çıkarım verimi üzerinde 2 yöntem, kontrol tekniği (öğütme) ile mukayese edildi. Karotenoidlerin HCl destekli extrasyonu, 977±43.25 µg/g karotenoid verimi ve 31.24±0.78 mg/L konsantrasyonu ile US yöntemi ve öğütme (kontrol) ile mukayese edildiğinde en etkin yöntem olarak bulundu. Çalışmanın ikinci bölümünde, muhtelif karbon kaynakları, azot kaynakları ve farklı karbon azot oranları (C/N) ve katkı maddeleri Rhodosporidium toruloides Y27012’den en yüksek karotenoid üretimini elde etmek için araştırıldı. Çalışma süresince lipit içerikleri de belirlendi. İncelenen azot kaynakları arasında maya özütü karotenoid verimi ve konsantrasyonu (977.12 ± 43.25 µg/g ve 31.24±0.78mg/L) için en iyi azot kaynağı olarak tespit edildi, bunu pepton ve amonyum sülfat izledi. Maya özütü aynı zamanda en yüksek lipit içeriğini ve lipit verimini de verdi (41.71±%1.02, 15.23±2.06g/L). Pigmantasyonu ve lipit üretimi için, farklı şekerlerin karbon kaynağı olarak kırmızı maya Rhodosporidium toruloides Y27012 tarafından asimilasyonunda en yüksek karotenoid veriminin, karbon kaynağı olarak glikozun C/N = 40 oranında kullanıldığı zaman, 977.12±43.28 µg/g olduğunu gösterdi; ancak bu araştırmadan glikoz ve gliserol kaynakları kullanıldığında lipit içerikte belirgin bir fark bulunmadığının farkına varıldı. Glikozun, gliserol ve ksiloz ile karşılaştırıldığında en düşük konsantrasyonu veren gliserol (6.16±0.40 g/L) ile mukayese edildiğinde en yüksek lipit konsantrasyonunu 15.23±2.06 g/L verdi C/N oranının lipit ve karotenoidlerin üretimine etkisi üzerinde çalışılmak üzere incelendi. Maksimum karotenoid üretimi, C/N= 40 ve 60 oranındaki düşük ortam azot içeriğine kıyasla,C/N 20 oranında elde edildi (24.76±1.78 g/L, 1001±17.87 µg/g). Fakat bu oranda lipit içerikler ve lipit verimleri düşük bulundu. Lipit içeriğinin, C/N’deki artışla (düşük azot) arttığı fark edildi ve en yüksek lipit içerik C/N=60 yüksek oranında gözlemlendi (49.83±%2.53, 16.98±0.79 g/L). Katkı maddelerinin C/N= 20 oranında ve etanol ilavesi (10 g/L) ile karotenoidler ve lipit üretimi üzerinde etkisi, kontrol numunesi ile karşılaştırıldığında (1732.17±39.45µg/g, 22.92±0.95 mg/L),karotenoid konsantrasyonunda değişiklik olmaksızın karotenoid verimini artırdı, kontrol numunesinde lipit içerik 40.28±%2.44’den 44.92±%5.43’e kadar arttı. Ancak lipit konsantrasyonu kontrol numunesininkine oranla daha düşüktü (8.59±1.05 g/L). Asetik asit ilavesinin (5 g/L) lipit içerikte muazzam bir artış yarattığı fakat asetik asit ilave edildiğinde karotenoidlerin saptanmadığı not edildi. Bazı katkı maddeleri %0.1 (v/v) gibi düşük konsantrasyonlarda ilave edildiğinde, karotenoid verimi üzerinde herhangi bir etkileri olmadı ve karotenoid konsantrasyonu hala hemen hemen yaklaşık 20 mg/L civarındaydı. % 1 (v/v) gibi yüksek konsantrasyonda Tween 80 ve Tween 20 ilave edildiğinde ve C/N=20 oranında olacak şekilde ayarlandığında, karotenoid veriminde ve karotenoid konsantrasyonunda bir artış gözlemlendi. Tween 80 sırasıyla 25±2.07 mg/L, 1014.46±68.44 µg/g karotenoid verimi ve konsantrasyonu verdi. Her ne kadar Tween 20, herhangi bir aktifleştiricisiz kontrol numunesinden daha yüksek olan 25.26±1.19 mg/L vermiş olsa da, karotenoid verimleri (1002.79±46.87 µg/g), kontrol numunesi ile mukayese edildiğinde küçük fark ve hücre biokütlesinde azalma ile hemen hemen aynı idi (1001.51±17.87 µg/g). Yani C/N=20 oranına sahip düşük glükoz konsantrasyonlarında, %1’lik (v/v) Tween20, Tween 80 kontrol numunesine kıyasla karotenoid veriminde az bir artışla beraber karotenoid konsantrasyonunu arttırdı. %0.1 ve %1 (v/v)’de Tween 80 ve Tween 20 ilave edilmesi lipit içerikte artışa neden oldu ve %1 (v/v)’de Tween 80 ilave edildiğinde en yüksek lipit içeriği 66.33±%1.38’e ulaştı. Ancak, Pamuk tohumu yağı ve keten yağı %0.1 ve %1 (v/v)’de kullanıldıklarında, Rhodosporidium toruloides Y27012 herhangi bir karotenoid üretmedi ve ortamın fermantasyondan 5 gün sonra bile hala herhangi bir rengi yoktu. Çalışmanın üçüncü bölümünde yanıt yüzeyi metodolojisi (RSM) biokütle, karotenoidler ve lipitlerin üretimi için ortam katkı maddelerini optimize etmek üzere uygulandı. RSM sadece büyüme ve üretimi geliştirmekle kalmaz aynı zamanda süreç değişkenliğini, gelişim süresini ve genel maliyetleri de düşürür. Gözlemlenen deneysel değerlere karşın model tarafından öngörülen değerlerin grafik çizimi yanıt için biokütle, lipit içerik ve karotenoid verimi için tepki olarak lineer bir dağılım gösterdi (sırasıyla R²=0.947, 0.959 ve 0.921).Bu, biokütle, lipitler ve karotenoidlerdeki %92 ̴ 96’ya kadar olan değişimlerin bu denklemlerle açıklanabileceğini gösterdi. F model değerleri F tablosuna kıyasla yüksek olduğundan, biokütlenin modeli öngörü için fazlasıyla uygundu. Biokütle kaynaşması üzerinde en önemli etkilerin etanol olarak bulunduğu gözlemlendi. "Glikoz", "etanol*ethanol" ve "glikoz* etanol" (p> 0.05) olarak biyokütle üzerinde herhangi bir etkisi yoktur. Oysaki "glikoz*glikoz", "maya özütü*maya özütü", "etanol* etanol", ve "maya özütü*etanol"’ün, (p> 0.05) olarak lipit içerik üzerinde bir etkisi vardır. Diğer yandan "maya özütü*maya özütü", "etanol* etanol", ne "glikoz*maya özütü"’nün karotenoid verimi üzerinde etkileri vardır. RSM ile optimizasyondan sonra azami biokütlenin (18.78 g/L), 9.2819 g/L’lik glikozda ve 1.78 g/L’e azaltılmış maya özütünde, aynı zamanda, azami lipit içeriğin (%75.1405) azaltılmış maya özütü oranında (1.77g/L) elde edildiği ortaya koyuldu. Azami karotenoid verimi (1680.25 µg/g) 6,43 g/L’lik glikoz konsantrasyonunda ve göreceli olarak yüksek maya özütü konsantrasyonunda elde edildi. RSM ile optimizasyondan sonra münferit karotenoidler ve yağ asidi bileşimleri yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ve gaz kromatografisi (GC) ile saptandı. Yağ asidi bileşimi dört ana yağ asidi bileşeni ortaya koyulduğunu gösterdi; oleik asit (18:1), palmitik asit (16:0), stearik asit (18:1) ve linoleik asit (18:2). Oleik asit %38.54, takiben palmitik asit (%20.82), sonra palmitoleik asit (%12.71), linoleik asit (%12.01), stearik asit (%4.4%), palmitoleik asit olarak gözlemlendi. Diğer yağ asitleri düşük oranlarda idiler.