Yerli İzolat Bazı Bacillus Türleri Kullanılarak Farklı Gıda ve Tarım Atıklarından Ksilanaz Üretiminin Optimizasyonu
Optimization of Xylanase Production From Diverse Agricultural Wastes by Indigenous Isolates of Bacillus Species
Yazar: FATMA GÜLER
Danışman: PROF. DR. FİLİZ ÖZÇELİK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Bacillus = Bacillus ; Ksilanaz = Xylanese

Özet:
Tez çalışması kapsamında toprak, buğday kepeği, çürümüş saman, fıstık kabuğu, buğday sapı, nohut mayası, bitki atıkları, meyve atıkları, elma posası, ekşi hamur mayası ve fıstık kabuğundan 66 adet yerli bakteri örneği izole edilmiştir. İzolatların 39 adedinin Gram pozitif ve basil hücre morfolojisine sahip olduğu, bu izolatların Bacillus cinsine ait olabileceği; yüksek ksilanaz aktivitesi gösteren 8 izolatın (3, 39, 45, 46, 64, 65, 66, 67 nolu izolatlar), 16S rRNA testi sonucunda tamamının Bacillus cinsine ait olduğu belirlenmiştir. 

Yüksek ksilanaz aktivitesi gösteren 39 numaralı (13,33 U/mL) ve 67 numaralı (5,57 U/mL) izolatlar seçilerek; çalışmanın Yanıt Yüzey Yöntemi ile optimizasyon aşaması için, ksilanaz aktivitesine sahip referans bakteri Bacillus subtilis ATCC 6633 ile birlikte kullanılmıştır. 39, 67 numaralı izolatlar ve referans bakteri ile ksilanaz enziminin üretimi için besiyeri başlangıç pH değeri, karıştırma devri ve inkübasyon sıcaklığı parametreleri bağımsız değişken olarak seçilmiş olup; bu parametreler Horikoshi besiyerinde Yanıt Yüzey Yöntemi ile optimize edilmiştir. Optimizasyon denemeleri sonucunda, 39 numaralı izolatın optimum ksilanaz enzim üretim noktası 135 rpm, 30C ve pH 8; 67 numaralı izolatın optimum ksilanaz üretim noktası ise 127 rpm, 30C, pH 8 olarak belirlenmiştir. Optimizasyon ile 39 numaralı izolatın enzim aktivitesini 1,31 kat, 67 numaralı izolatın ise 4,21 kat arttırdığı görülmüştür. 

Optimum enzim üretim parametrelerinde, Horikoshi besiyerine %2, %5 ve %7 oranlarında, ayrı ayrı elma posası, buğday kepeği ve mısır koçanı ilave edilerek ksilanaz üretimi gerçekleştirilmiştir. En yüksek ksilanaz aktivitesi değerleri, %5 oranında elma posası ilave edilmiş besiyerinde elde edilmiş olup; 39 numaralı izolat için 12,16 U/mL, 67 numaralı izolat için 12,26 U/mL olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this thesis, 66 indigenous bacteria samples were isolated from soil, wheat bran, rotten straw, peanut shell, wheat stalk, chickpea dough, plant waste, fruit waste, apple pomace, sour dough, peanut shell. 39 of the bacteria isolates were Gram positive, had Bacillus cell morphology and produced spore. 8 of isolates (isolate number: 3, 39, 45, 46, 64, 65, 66, 67), which showed high xylanase activity, were identified as Bacillus according to 16S rRNA sequence analysis.

The isolates showing high xylanase activity, isolate no. 39 and 67 with xylanase activity of 13.33 and 5.57 U/mL, respectively, were selected for the optimization step of xylanase production along with the reference xylanase producing strain, Bacillus subtilis ATCC 6633. Initial medium pH, agitation speed and incubation temperature parameters were selected as an independent variable and were optimized by using Response Surface Methodology in Horikoshi medium. The optimum xylanase enzyme production points were determined as 135 rpm, 30C and pH 8 for isolate no. 39; 127 rpm, 30C, pH 8 for isolate no. 67. With the optimization, isolate no. 39 and 67 increased its xylanase activity 1.31 times and 4.21 times, respectively. 

At optimum enzyme production conditions, xylanase production was performed by adding apple pomace, wheat bran and corn cob separately into medium by the ratio of 2%, 5% and 7%. The highest xylanase activity was achieved by the supplementation of 5% apple pomace to the growth medium, and it was 12.16 U/mL for the isolate no. 39 and 12.26 U/mL for the isolate no. 67.