Trametes versicolor'dan biyopolimer üretiminin optimizasyonu ve karakterizasyonu
Characterization and optimization of biopolymer production by Trametes versicolor
Yazar: DİLEK CANDAN
Danışman: PROF. DR. NAZİF KOLANKAYA
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
bir fungal suş olan T. versicolor' dan elde edilenekstrasellüler biyopolimerin optimizasyonu ve yapısal karakterizasyonu araştırıldı.Biyopolimerin su dahil 7 farklı solventte çözünmediği anlaşılmıştır. Elementelanaliz sonucu; %C: 27.46, %H: 3.32, %N: 3.09 ve %S: 0.00 olarak bulunmuştur.Biyopolimerin, distile suda % şişme değeri 2417 olarak hesaplanmıştır. pH'sı 4.5olan asetat tamponunda % şişme değeri %3210 olarak bulunmuştur. Sıcaklığınşişme davranışına olan etkisine de bakılmış ve 37 ºC'ye ayarlanmış ortamda enyüksek % şişme oranı (%3336) elde edilmiştir. Biyopolimerin DSC' de analiziyapılmış ve biyopolimerin 129 ºC' de eridiği ve 215 ºC' de bozunduğu gözlenmiştir.FTIR bağlantılı TGA analizinde ise; 602, 1578 ve 3325. saniyelerde alınantermogramlarda, doğal polimerik yapılarda gözlenen, yoğun CO2 pikleri eldeedilmiş ve sonuç olarak da kömürleşme gözlenmiştir. 13C-NMR ve GC-Msanalizleri sonucunda; biyopolimerin polisakkarit yapıda olduğu ve heksozlardanGlukoz, Galaktoz ve Mannoz, pentozlardan ise Ksiloz ve Arabinoz' dan oluştuğuanlaşılmıştır. Polimerin infrared spektrumu çekilmiş ve Î²-glikozidik bağ için tipikolan 889 cm-1 dalga boyunda absorbsiyon bandı gözlenmiştir. Biyopolimerin iç vedış kesitlerinin yüzey görüntüleri optik ve elektron mikroskopta incelenmiş,polimerik yapının oldukça geniş ve düzensiz por yapısına sahip olduğuanlaşılmıştır. Biyopolimerin T. versicolor' dan biyosentezinin optimizasyonubölümünde yapılan çalışmalarda, optimum inkübasyon süresi olarak 8 gün, potentkarbon kaynağı olarak Glukoz (SPÜ: 0.948), optimum pH ve sıcaklık değerlerininsırasıyla, 4.5 (0.930) ve 30 ºC (0.985) olduğu tespit edildi. Statik inkübasyondapolimer elde edilememiştir. En yüksek spesifik polimer üretimine (SPÜ: 1.06)NaNO3' ın azot kaynağı olarak kullanıldığı Vogel besiyerinde ulaşılmıştır.Biyosentez ortamındaki C/N oranını optimize etmek amacıyla yapılan çalışmada,20/1 oranında en yüksek SPÜ değeri (0.896) hesaplanmıştır. Fe+2, Mg+2 ve Ca+2divalent metal iyonlarının biyosentez üzerindeki etkileri farklı konsantrasyonlardaçalışılmıştır. Biyopolimer, doğal enzim taşıyıcı materyal olarak ele alınmış vepH'nın 4.5 ve sıcaklığın 37ºC olduğu ortamlarda sırasıyla; %0.350 ve % 0.295olarak % desorpsiyon değerleri hesaplanmıştır. Polimerin tekrar tekrarkullanımında yüksek aktivite kaybı gözlenmeiği, +4 ºC'de stoklanan polimerin rafömrünün daha uzun olduğu saptanmıştır.Anahtar Kelimeler: Trametes versicolor, biyopolimer, ekstraselüler polisakkarit,karakterizasyonDanışman: Prof. Dr. Nazif KOLANKAYA, Hacettepe Üniversitesi, Fen Fakültesi,Biyoloji Bölümü, Biyoteknoloji Anabilim Dalıi

Abstract:
In this study, the structural characterisation and optimization of extracellularbiopolymer which is obtained from a white-rot fungal strain T. versicolor wasinvestigated. It was understood that polymer is doesn?t dissolve in 7 differentsolvents including water. Elemental analysis results are as follows; %C:27.46, %H:3.32, %N: 3.09, ve %S:0.00. The % of polymer-swelling in distilled water wascalculated as 2417. When the Na-asetate tampone which has the pH:4,5 wasused, % of swelling was calculated as 3210. The effect of heat on swellingbehaviour was also studied and in the medium of 37 ºC, the highest percentage(%3336) was obtained. The analysis was done in DSC and it was found thatbiopolymer dissolved in 129 ºC and degradationed in 215 ºC. According to theTGA-FTIR analysis, the thermograms which were received at the 602th, 1578th and3325th seconds, CO2 peaks that had natural biopolymeric structures wereobtained. As a result of 13C-NMR and GC-Ms analysis, biopolymer has structure ofpolysaccharide and is made of glucose, galactose and mannose in the hexosegroup and xylose and arabinose in the pentose group. The infrared spectrume ofpolymer was taken for the Î²-glycosidic linkage, the typical 889 cm-1 wave lengthwas observed. The surface view of inside and outside crosscut of biopolymerswere studied using optical and electron microscopes and it was concluded thatpolymeric structure has quite a spacious and irregular porous nature.In the studies of biopolymer which was obtained from the optimization ofbiosynthesis of T. versicolor, it was found that the optimum incubation time is 8days, the potent carbone source the glucose is (SPU: 0,948) and the optimum pHand temperator values are 4.5 (SPU: 0,930) and 30 ºC (SPU: 0,985), respectively.it was understood that polymer couldn?t be obtained from static incubation. Thehighest specific polymer production (SPU: 1,06) was obtained when the NaNO3was used as the nitrogen source in Vogel medium. In the study, that was carriedout to optimize the C/N proportion in the biosynthetic medium, the highest SPUvalue (0.896) with the proportion of 20/1 was calculated. The effects of the divalentmetal ions Fe+2, Mg+2 and Ca+2 on biosynthesis were studied using differentconcentrations. Biopolymer was considired as the natural enzyme (laccase)carrying material and when the pH is 4.5 and the temperator is 37 ºC the following% desorption values were calculated %0,350 and %0,295. Lastly, it was observedthat great loss of activity doesn?t occure in the repeated use of polymer and thatexpiry period of polymer is longer when stocked at 4 ºC.Keywords: Trametes versicolor, biopolymer, extracellular polysaccharides,characterizationAdvisor: Prof. Dr. Nazif KOLANKAYA, Hacettepe University, Science Faculty,Department of Biology, Division of Biotechnologyii