Spirulina platensis'den fikosiyanin proteinin ekstraksiyonu ve sulu çözelti ikili faz sistemi ile protein dağılımının incelenmesi
Extraction of phycocyanin protein from Spirulina platensis and investigation of protein distribution by aqueous solution dual phase system
Yazar: HİLAL AKTÜRK
Danışman: PROF. DR. YONCA DUMAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Mikroalglerin endüstrilerde büyük ölçekli üretimi küresel pazarda yüksek protein ve besin değeri içeriğiyle özellikle Spirulina platensis'in mavi-yeşil fikosiyanin pigment özellikleri, tıbbi uyglamaları ile dünya çapında ciddi bir talep oluşturmaktadır. Gıda ve kozmetik sektöründe doğal ürünlere olan rağbet, fikosiyanin optimizasyonu geliştirmek için çalışmaları artırmaktadır. Çalışmada Spirulina platensis'den izole edilen fikosiyanin proteini; dondurma/çözme, amonyum sülfatla çöktürme, Sulu İkili Faz Ayırma Sistemi (ATPS) yöntemleri ile belirlenen basamaklarla saflaştırılması planlanmıştır. Polietilen glikol (PEG) molekül kütlesi, tuz ve polimer konsantrasyonları'nın etkisi ayrıca pH ve sıcaklık için protein saflaştırması ve verimi üzerindeki etkileri değerlendirildi. Bu araştırma sonucunda pH 7,4'de, % 15 K2HPO4/KH2PO4, %14 PEG 3000 sistemindeki fikosiyanin çözeltisinde % 51 verim ve 1.38 saflık değerine yükselmiştir. Fikosiyanin proteini için sıcaklık ve pH sırasıla 4°C ve 7,0 optimum değerleri hesaplanmıştır. Daha yüksek PEG konsantrasyonların'da sistemin hidrofobik doğasındaki artıştan dolayı fikosiyanin polimer açısından zengin üst fazda ve diğer proteinler ise tuz bakımından zengin alt faza seçici olarak bölünmüştür. Sulu ikili fazlı sistemin geleneksel ayırmaya kıyasla uygulanabilir, ekonomik ve tekrarlanabilir bir saflaştırma sistemi olduğunu doğrulanmıştır. Sonuç olarak yosundan fikosiyanin, PEG/posfat sistemi ile tek bir adımda saflık değerindeki artışla başarılı bir şekilde ayrılmıştır. Moleküler ağırlık, faz bileşenlerinin konsantrasyonları gibi proses faktörlerin fikosiyani'nin fazlar arasındaki dağılma davranışı üzerindeki etkinliği araştırılmıştır. ATPS saflaştırma yöntemi fikosiyanin proteini saflaştırma çalışmalarında, endüstriler ve geniş uygulama alanlarına yönelik konularda iyi bir seçenek olmaktadır.

Abstract:
Large-scale production of microalgae in industries creates a serious demand worldwide in the global market with its high protein and nutritional value content, especially with the blue-green phycocyanin pigment properties of Spirulina platensis and its medical applications. The demand for natural products in the food and cosmetics industry is increasing efforts to improve phycocyanin optimization. In the study, phycocyanin protein isolated from Spirulina platensis; It is planned to be purified with specified steps such as freezing/thawing, precipitation with ammonium sulfate, Aqueous Dual Phase Separation System (ATPS). Polyethylene glycol (PEG) molecular mass, the effect of salt and polymer concentrations, as well as pH, temperature and yield were evaluated. As a result of this research, at pH 7.4, 15% K2HPO4/KH2PO4, 14% PEG 3000 system, 51% yield and 1.38 purity value increased in phycocyanin solution. The optimum values of temperature and pH were calculated for phycocyanin protein at 4°C and 7.0, respectively. Due to the increase in the hydrophobic nature of the system at higher PEG concentrations, phycocyanin is selectively split into the polymer-rich upper phase and other proteins into the salt-rich lower phase. It has been confirmed that the aqueous dual-phase system is a feasible, economical and reproducible purification system compared to traditional separation. As a result, phycocyanin from algae was successfully separated by the PEG/pulp system with an increase in purity value in a single step. The effectiveness of process factors such as molecular weight, concentrations of phase components on the dispersion behavior of phycocyan between phases was investigated. However, further research, standardization and strategies for the development of new processes for industries and application areas of the purification method are discussed.