Termofilik anoxybacillus pushchinoensis g11'den üretilen ekzopolisakkaritin karakterizasyonu
Characterization of exopolysaccharide from thermophilic anoxybacillus pushchinoensis g11
Yazar: BERNA GENÇ
Danışman: PROF. DR. AHMET ADIGÜZEL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, mikrobiyal polisakkarit üreticisi bakterinin izolasyonu ve moleküler identifikasyonu ve elde edilen ekzopolisakkaritin (EPS) biyolojik, kimyasal ve reolojik karakterizasyonu amaçlanmıştır.
Yöntem: Bu çalışmada, kaplıcalardan toplanan örneklerden termofilik bakteriler izole edilip, en iyi EPS üreticisi olan izolat, moleküler (16S rRNA sekans analizi) ve konvansiyonel yöntemler ile tanımlanmış, antibiyotik dirençliliği ve endüstriyel enzim üretebilme yeteneği araştırılmıştır.  İzolatın, EPS üretimi gerçekleştirilmiş, elde edilen EPS'nin kimyasal (çözünürlük, karbonhidrat ve protein içeriğin belirlenmesi, kompozisyon, molekül ağırlığı, fonksiyonel grup analizi, termal analizler, X ışını kırınım deseni ve taramalı elektron mikroskobu görüntüleme), reolojik (sıcaklık, kayma hızı ve yoğunluğun etkisi) ve biyolojik özelliklerinin (antioksidan, antibiyofilm ve antitümör aktivite) karakterizasyonu yapılmıştır.
Bulgular: Termofilik kaynaklardan izole edilen bakteriyel izolatlar arasından en anlamlı ekzopolisakkarit üreticisi izolat Anoxybacillus pushchinoensis G11 olarak belirlenmiştir. Sulfamethoxazol dirençliliğine sahip A. pushchinoensis G11'in ürettiği EPS'nin, %93 karbonhidrat (arabinoz, früktoz, glikoz ve galaktoz) ve %1,08 protein içerdiği belirlenmiştir. 24,2 dL/g iç viskozite ve 75,5 kDa molekül ağırlığına sahip EPS'nin, kimyasal bağ analizi neticesinde; 1217cm-1'de sülfat esterinin varlığını gösteren bağ titreşimi elde edilmiştir. XRD ve SEM görüntülemesi ile yarı kristalin yapıda olduğu belirlenen EPS'nin, termal analizleri neticesinde 800°C'de ağırlığının %36'sını koruyabildiği, kristalinizasyon ve erime sıcaklıklarının ise 221°C ve 255°C olduğu tespit edilmiştir. Newtonian akış profili gösteren EPS'nin, viskozitesinin sıcaklık bağımlı olduğu ve antibiyofilm ve antitümör aktivitesine sahip olduğu gözlemlenmiştir.
Sonuç: A. pushchinoensis G11'in ürettiği heteropolisakkarit, farklı ve değişken koşullara uyum sağlayabilecek, özellikle akış ve sıcaklık uygulamalarının temel alındığı farklı endüstriyel proseslerde kararlılık gösteren bir polimer olacağı; gıda, medikal ve farmasötik alanlarda kullanılabilirliğinin yüksek olabileceği düşünülmektedir.
Anahtar Kelimeler:  Anoxybacillus pushchinoensis, ekzopolisakkarit, antitümör, antibiyofilm, viskozite

Abstract:
Purpose: In this study, isolation and molecular identification of the microbial polysaccharide producer bacteria and biological, chemical and rheological characterization of the exopolysaccharide (EPS) were aimed. 
Method:  Thermophilic bacteria were isolated from samples from hot springs and the significant EPS producer was identified by molecular (16S rRNA sequencing analysis) and conventional methods. The ability of the isolate, which was tested for antibiotic resistance, to produce industrial enzymes was investigated. EPS production has been carried out, the chemical (solubility, carbohydrate and protein content, composition, molecular weight, functional group analysis, thermal analysis, X-ray diffraction pattern and scanning electron microscopy), rheological (temperature, shear rate and density) and biological properties (antioxidant, antibiofilm and antitumor activity) of the EPS were performed.
Findings: Among the bacterial isolates isolated from thermophilic sources, the most significant exopolysaccharide producer isolate was determined as Anoxybacillus pushchinoensis G11. It is determined that the EPS produced by A. pushchinoensis G11 with sulfamethoxazole resistance contains 93% carbohydrates (arabinose, fructose, glucose and galactose) and 1.08% protein. As a result of chemical bond analysis of EPS with 24.2 dL / g internal viscosity and 75.5 kDa molecular weight; bond vibration at 1217cm-1 was obtained indicating the presence of sulphate ester. It was determined that EPS, which was semi-crystalline by XRD and SEM imaging, could maintain 36% of its weight at 800°C and crystallization and melting temperatures were 221°C and 255°C, in order. It has been observed that the viscosity of EPS showing Newtonian flow was temperature dependent and had antibiofilm and antitumor activities.
Results: The heteropolysaccharide by A. pushchinoensis G11 was a polymer that could adapt to different and variable conditions, especially in different industrial processes based on flow and temperature; it was considered to be highly feasible especially in food, medical and pharmaceutics.
Keywords: Anoxybacillus pushchinoensis, exopolysaccharide, antitumor, antibiofilm, viscosity