Melas ortamında Bacillus thuringiensis S301 ile laktik asit üretimi
Lactic acid production by Bacillus thuringiensis S301 in molasses medium
Yazar: ŞENBA KOMESLİ
Danışman: PROF. DR. MESUT TAŞKIN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amaçları, lokal olarak izole edilen bakterilerin L-laktik asit üretme potansiyellerini araştırmak ve en yüksek potansiyele sahip izolattan melas bazlı ortamda laktik asit üretmek için bazı kültür koşullarını optimize etmekti.

Yöntem: Bu çalışmada, Türkiye'nin farklı şehirlerinden toplanan toprak örnekleri hedeflenen bakterilerin izolasyon kaynağı olarak kullanıldı. İzolasyon çalışmaları anaerobik koşullar altında TSA ve MRS agar besiyerleri üzerinde gerçekleştirildi. İzolatların laktik asit üretme potansiyeli hem anaerobik hemde aerobik koşullar altında test edildi. En yüksek L-laktik asit üretme potansiyeline sahip izolatın moleküler tanımlaması, 16S rRNA sekans analizine göre gerçekleştirildi. Daha sonra, seçilen izolatın laktik asit üretme yeteneğini artırmak için farklı melas (50, 100, 150 ve 200 ml/lt) ve pepton (0, 1, 2, 3, 4 ve 5 gr/lt) konsantrasyonlarının yanısıra farklı pH' lar (4-10), sıcaklıklar (10-35°C), inokulum hacimleri (20, 60, 100, 140 ve 180 ml/lt) ve inkübasyon süreleri (24, 48, 72, 96 ve 120 saat) test edildi. Optimize edilmiş kültür koşulları altında, steril olmayan melas ortamında da üretim deneyleri gerçekleştirildi. Deneyler sırasında laktik asit analizleri GC/MS kullanılarak yapıldı.

Bulgular: Farklı toprak örneklerinden toplam otuz beş bakteri suşu izole edildi. Bu izolatlardan yirmi tanesi melas içeren ortamda büyüme potansiyeli göstermedi. Geriye kalan on beş izolat arasında, S301 kodlu izolatın hem aerobik hem de anaerobik koşullarda en yüksek laktik asit üretme potansiyeline sahip olduğu belirlendi. Bu izolat Bacillus thuringiensis (GenBank Numarası: MZ520598) olarak teşhis edildi. B. thuringiensis S301'den laktik asit üretimi için optimum koşullar, 100 ml/lt melas konsantrasyonu, 3 gr/lt pepton konsantrasyonu, pH 9, 25°C sıcaklık, 140 ml/lt inokulum hacmi ve 96 saatlik inkübasyon süresi olarak belirlendi. Steril ortamda ve steril olmayan ortamda üretilen laktik asidin maksimum konsantrasyonları sırasıyla 36,2 ve 17,3 gr/lt olarak ölçüldü.

Sonuç: Bu çalışmada, lokal olarak izole edilen B. thuringiensis S301'in melas bazlı ortamda yüksek verimle laktik asit üretebileceği ve kültür koşullarını optimize ederek bu bakterinin laktik asit üretim potansiyelinin artırılabileceği gösterildi. Bacillus thuringiensis türünün melas ortamında laktik asit üretme yeteneği ilk kez mevcut çalışmada araştırılmıştır.  
Anahtar Kelimeler: Bacillus thuringiensis, l-laktik asit, melas

Abstract:
Purpose: The aims of the present study were to investigate L-lactic acid producing potentials of locally isolated bacteria and to optimize some culture conditions for producing lactic acid in molasses-based medium from the isolate with the highest potential.

Method: In the present study, soil samples collected from different different cities in Turkey were used as isolation source of the targeted bacteria. The isolation studies were performed on TSA and MRS agar media under anaerobic conditions. The lactic acid producing potentials of the isolates were tested under both anaerobic and aerobic conditions. The molecular identification of the isolate with the highest L-lactic acid producing potential was performed according to 16S rRNA sequence analysis. Then, as well as different molasses (50, 100, 150 and 200 g/L) and peptone (0, 1, 2, 3, 4 and 5 g/L) concentrations, different pHs (4-10), temperatures (10-35°C), inoculum sizes (20, 60, 100, 140 and 180 mL/L) and incubation time (24, 48, 72, 96 and 120 h) were tested for the enhancement of lactic acid producing potential of the selected isolate. Under the optimized culture conditions, the production experiments were also performed in the nonsterile molasses medium. During the experiments, lactic acid analyses were done using GC/MS. 

Findings: A total of thirty-five bacterial strains was isolated from different soil samples. Twenty of these isolates did not show grow potential in the medium containing molasses. Among the remaining fifteen isolates, the isolate with coded S301 was determined to have the highest potential to produce L-lactic acid under both aerobic and anaerobic. This isolate was identified as Bacillus thuringiensis (GenBank No: MZ520598) . Optimum contidions for lactic acid production from B. thuringiensis S301 were determined as 100 mL/L molasses concentration, 3 g/L peptone concentration, pH 9.0, 25°C temperature, 140 mL/L an inoculum volume and 96 h incubation time. Maximum concentrations of lactic acid which was produced in sterile medium and non-sterile media was measured as 36.2 and 17.3 g/L, respectively. 

Conclusion: In the present study, it was shown that locally isolated B. thuringiensis S301 could produce lactic acid in molasses-based medium with high efficiency and the lactic acid production potential of this bacterium could be increased by means of optimizing the culture conditions. The ability of the species Bacillus thuringiensis to produce lactic acid in molasses medium was investigated for the first time in the present study.
Keywords: Bacillus thuringiensis, l-lactic acid, molasses