Bacillus subtilis bakterisinin üremesine ortam koşullarının etkisi
Effects of different conditions on the growth of Bacillus subtilis bacteria
Yazar: BERNA ALICI
Danışman: PROF. DR. MÜBECCEL ERGUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde plastiklerin çevreye verdiği sorunlar neticesinde doğa dostu plastik üretimine yönelinmiş ve biyobozunur plastik olan PHB üretimi önem kazanmıştır. Bacillus cinsi bakteriler PHB üretimi açısından önemli bir yere sahiptir ve bazı Bacillus suşlarının hücre kuru kütlesinin %50 den fazlasını PHB şeklinde biriktirebildiği bildirilmektedir. Biyoteknolojik prosesler için bakterinin üreme miktarı, hızı ve ortama adaptasyon süresi büyük önem taşımaktadır. Prosesin maliyetine ve sürdürülebilirliğine bu değerler ele alınarak karar verilmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada, Bacillus subtilis ATCC 6633 suşunun büyümesine ortam şartlarının etkisi incelenmiş, büyüme miktarı ve hızını artırmaya yönelik çalışmalar yapılmıştır. Atık maddeler denenerek ekonomik büyüme ortamı oluşturulmaya çalışılmıştır. Böylelikle PHB üretiminden önceki basamak olan bakteri üremesi için uygun koşullar araştırılmıştır. Bakterinin üremesi için uygun olan inkübasyon süresinin (48 ve 72 saat), inkübasyon sıcaklığının (30 ve 37°C), pH'ın (3,7,8,9) ve karıştırma hızının (karıştırmasız ortam, 375 ve 650 rpm) etkisi incelenmiştir. Üreme için uygun olduğu görülen şartlarda farklı karbon (mannoz, gliserol, ksiloz) ve azot (amonyum sülfat, malt ekstraktı, glisin) kaynaklarının, doğal ve yapay gübrelerin, farklı melas konsantrasyonlarının ve bor metalinin etkisi araştırılmıştır. Bakteriyel büyüme için uygun inkübasyon süresi 48 saat, sıcaklığı 30°C, pH 7, karıştırma hızı 650 rpm olarak belirlenmiştir. Bu şartlarda farklı karbon kaynaklarında en yüksek biyokütle birikimi (0,023 g/L) ve en yüksek üreme hızı (0,264 saat-1)  mannoz ortamında görülmüştür. Farklı azot kaynaklarında ise en yüksek biyokütle birikimi (0,016 g/L) ve en yüksek üreme hızı (0,548 saat-1) glisin varlığında gözlenmiştir. Doğal besi ortamı toprak olan B. subtilis ATCC 6633 suşuna tarımsal alanlarda kullanılan organik ve yapay gübrelerin etkisi incelenmiş ve spesifik üreme hızı en yüksek kimyasal gübrede, biyokütle birikimi en yüksek organik gübrede gözlenmiştir. Farklı melas konsantrasyonlarının etkisi incelenmiş, en yüksek üreme hızı ve en yüksek biyokütle birikimine % 6 melas içeren ortamda rastlanmıştır. Ülkemiz topraklarında yüksek miktarlarda bulunan ve bir toprak bakterisinin büyümesinde önemli yeri olan bor metali konsantrasyonu araştırılmış ve en yüksek spesifik hız ile biyokütle birikimine 14 ppm bor konsantrasyonunda ulaşılmıştır.

Abstract:
Nowadays, as a result of the problems caused by the plastics to enviroment, PHB production, which is biodegradable plastic, has gained importance. In biotechnological processes, amount of biomass and rate of growth of the bacterium and period of adaptation to the medium are really important values. These values ensure the cost and sustainability of the process. In this study, effects of medium conditions on the growth of Bacillus subtilis ATCC 6633 were examined and amount of biomass, rate of growth were tried to improve. To provide an economic growth medium for bacterium, waste materials were studied. Thus, suitable conditions for bacterial growth which are the steps before PHB production were investigated. To determine the appropriate conditions of bacterial production, effects of incubation time (48 and 72 hours), incubation temperature (30 and 37°C), pH (3, 7, 8, 9) and rate of stirring (no stirring, 375 and 650 rpm) were investigated. After optimizing these values, effects of different carbon (mannose, glycerol, xylose) and nitrogen (ammonium sulphate, malt extract, glycine) sources, natural and artificial fertilizers, different concentrations of molasses and boron metal were searched. For bacterial growth, appropriate incubation time, incubation temperature, pH, rate of stirring were determined as 48 h, 30°C, 7, 650 rpm, respectively. In this conditions, maximum amount of biomass (0,023 g/L) was seen in mannose, maximum rate of growth (0,264 h-1) was seen in xylose source. For different nitrogen sources, maximum amount of biomass (0,016 g/L) and maximum rate of growth (0,548 h-1 ) were seen in glycine source. In searching natural and artificial fertilizer effects, maximum amount of biomass was in natural fertilizer and maximum rate of growth was in artifical fertilizer. After searching effects of different molasses concentrations, maximum amount of biomass and maximum rate of growth were in 6 % molasses concentration. Boron metal, which exist high amounts in our country lands and are important in the growth of bacterium, was searched. Maximum amount of biomass and maximum rate of growth was seen in 14 ppm boron concentration.