Pseudomonas fluorescens (NRRL B-2641) ile pektin liyaz,ekzo pektinaz ve endo pektinaz üretiminin tepki yüzey yönetimi ile optimizasyonu
Optimization of production of pectin lyase, exo pectinase and endo pectinase and pectinase by Pseudomonas fluorescens (NRLL B-2641) via response surface methodology
Yazar: GONCA AKASLAN
Danışman: PROF. DR. ARZU YADİGAR DURSUN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, pektinaz grubu enzimlerden pektin liyaz, ekzo pektinaz ve endo pektinaz üretimi Pseudomonas fluorescens ile kesikli sistemde gerçekleştirilmiş ve çeşitli parametrelerin enzim üretimine etkileri tepki yüzey yöntemine göre incelenmiş ve modellenmiştir. Deneylerde derin kültür ve katı hal fermantasyonu yöntemleri kullanılmıştır.
     Araştırmanın ilk aşamasında derin kültür fermantasyonu deneyleri gerçekleştirilmiş, tepki yüzey yöntemi kullanılarak çalışma koşulları belirlenmiştir. % 0.17 ( w/v)  amonyum sülfat konsantrasyonunda ve pH 6.5' da başlangıç pektin konsantrasyonunun enzim üretimine etkisi incelenmiş ve % 1 (w/v) pektin konsantrasyonu optimum pektin konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. Amonyum sülfat azot kaynağı olarak kullanılmış, en yüksek pektin liyaz, ekzo pektinaz ve endo pektinaz aktiviteleri % 0.17 amonyum sülfat içeren ortamda elde edilmiştir. Daha sonra enzim aktivitelerine sıcaklık ve pH' ın etkisi incelenmiştir. Pektin liyaz, ekzo pektinaz ve endo pektinaz aktiviteleri için optimum pH sırasıyla 8, 10 ve 9 olarak; optimum sıcaklıkları ise sırasıyla 50, 40 ve 40 oC olarak belirlenmiştir.   
     Tepki yüzey metodunda enzim üretimi için başlangıç pH 'ı, pektin ve amonyum sülfat konsantrasyonları bağımsız değişkenler olarak seçilerek, ikinci dereceden polinominal katsayıları Design Expert Software istatistik paketi kullanılarak hesaplanmış ve analizlenmiştir. Modelin istatistiksel analizi, varyans analiz modeli (ANOVA) ile gerçekleştirilmiştir.
     Çalışmanın ikinci aşamasında katı hal fermantasyonu çalışmaları yapılmış, katı substrat olarak şeker pancarı küspesi seçilmiştir. Tepki yüzey yöntemi kullanılarak çalışma koşullarını belirlemek amacıyla şeker pancarı küspesi, amonyum sülfat ve maya özütü bağımsız değişkenler kullanılmıştır. Öncelikle şeker pancarı küspesinin enzim aktiviteleri üzerine etkisi çalışmaları yapılmıştır. En yüksek pektin liyaz, ekzo pektinaz ve endo pektinaz aktivitelerinin % 4.25 (w/v) konsantrasyonunda elde edildiği görülmüştür. Daha sonra amonyum sülfatın enzim üretimine etkisi araştırılmış ve en yüksek aktiviteler % 0.30 (w/v) derişimde tespit edilmiştir. Son olarak maya özütünün etkisi test edilmiş ve optimum derişimin  % 0.30 (w/v) olduğu gözlenmiştir.

     Çalışmanın son aşamasında katı hal fermantasyonu tepki yüzey metodu ile optimize edilmeye çalışılmıştır. Modelin istatistiksel analizi, varyans analiz modeli (ANOVA) ile gerçekleştirilmiştir.

Anahtar kelimeler: Pektinaz, Pseudomonas fluorescens, Derin Kültür Fermantasyonu, Katı Hal Fermantasyonu, Tepki Yüzey Metodu

Abstract:
Optimization of Production of Pectin Lyase, Exo Pectinase and Endo Pectinase and Pectinase By Pseudomonas Fluorescens (NRRL B-2641) Via Response Surface Methodology
     In this study, production of pectin lyase, exo-pectinase and endo-pectinase was performed by Pseudomonas fluorescens in a batch system and the effects of different parameters on enzyme production were investigated and optimized by response surface method. Submerged culture fermentation and solid state fermentation methods were used in the experiments.
     In the first stage of the research, submerged culture fermentation experiments were performed and experimental conditions were determined using the response surface method. The effect of initial pectin concentration on enzyme production was examined at concentration of 0.17 % ( w/v)  ammniumoum sulfate, pH 6.5 and 1.0 % pectin was determined as optimum pectin concentration. Ammniumoum sulfate was used as nitrogen sources and the highest pectin lyase, exo-pectinase and endo-pectinase activities were observed at 0.17 % (w/v) ammonium sulfate. Then the effects temperature and pH on the enzyme activities were tested. The optimum pH were found as 8, 10 and 9; optimum temperatures were found as 50, 40 and 40 oC for pectin lyase, exo and endo pectinase activities, respectively. In the response surface method, pH, pectin and ammniumoum sulfate concentrations were selected as independent variables. The second-order polynomial coefficients were calculated and the results were analyzed using statistical package Design Expert Software. Statistical analysis of the model was carried out using model of variance analysis (ANOVA).      
     In the second stage of the research, solid state fermentation studies were performed, sugar beet pulp  was selected as solid material, Experimental conditions were determined using the response surface method and sugar beet pulp, ammniumoum sulfate and yeast extract were chosen as independent variables. Firstly, effect of sugar beet pulp on enzyme activities was determined. The maximum pectin lyase, exo-pectinase and endo-pectinase activities were obtained at 4.25 % (w/v) sugar beet pulp.  Then, the effect of ammniumoum sulfate on the enzyme activities was investigated and the maximum activities were predicted at concentration of 0.3 % (w/v) ammniumoum sulfate. Finally, effect of yeast extract was tested and the concentration of 0.3 % (w/v) was observed as optimum concentration. 
   At the last stage of the research, solid state fermentation studies was optimized by the response surface method. Statistical analysis of the model was carried out using model of variance analysis (ANOVA).

Key words: Pectinase, Pseudomonas fluorescens, Submerged Culture Fermentation, Solid State Fermentation, Reaction Surface Method