Citrobacter freundii (NRRL B-2643) mikroorganizması kullanılarak  farklı fermantatif şartlarda L-DOPA ve dopamin üretiminin incelenmesi
Investigation of L-DOPA and dopamine production in different fermantative conditions by using Citrobacter freundii (NRRL B-2643) microorganism
Yazar: MELTEM ÇAKMAK
Danışman: PROF. DR. DURSUN ÖZER
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Yapılan bu çalışmada Parkinson hastalığının tedavisi için oldukça önemli olan nörotransmitter özelliği taşıyan L-DOPA ve Dopamin kimyasallarının Citrobacter freundii (NRRL B-2643) mikroorganizması kullanılarak fermantasyonla üretimi gerçekleştirilmiştir. Bahsedilen bu maddelerin üretimini maksimum düzeye çıkaracak doğal bileşenlerin çoğunlukta olduğu fermantasyon ortamının optimum özellikleri belirlenmiştir. Deneyler 250 ml'lik erlenlerde ve 1 L hacmindeki biyoreaktörde kesikli olarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, karbon kaynağı (sakkaroz), organik (pepton, yeast ekstrakt, üre, kazein, tirozin, soya proteini, peynir altı suyu) ve inorganik (amonyum sülfat, sodyum nitrat) azot kaynakları ile bunların konsantrasyonlarının yanı sıra pH, sıcaklık, karıştırma hızı ve oksijen transfer hızının etkileri de incelenmiştir. 
Yapılan deneyler sonucunda, L-DOPA ve Dopamin'in maksimum üretimine sırasıyla 458 mg L-1 ve 592 mg L-1 değerlerinde, 10 g L-1 yeast ekstrakt, 12.5 g L-1 pepton, 2.5 g L-1 sakkaroz, 1 g L-1 NaCl, 0.1 g L-1 kazein, 0.75 g L-1 soya proteini, % 5 v v-1 peynir altı suyu, 1 g L-1 amonyum sülfat, 1 g L-1 kalsiyum klorür, % 2.5 mikroorganizma kültürü v v-1 içeren fermantasyon ortamında ve 33 oC ortam sıcaklığında, 6.5 başlangıç pH değeri ile 200 rpm çalkalama hızına ayarlanmış fermantasyon şartlarında ulaşılmıştır. Kesikli olarak işletilen biyoraktörde yapılan deneylerle de hava giriş hızının artışına paralel olarak hacimsel kütle aktarım katsayısı (kLa) ve oksijen tüketim hızı (ro) değerlerinin arttığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:  L-DOPA, Dopamin, Citrobacter freundii (NRRL B-2643), Parkinson Hastalığı, Fermantasyon, Kesikli fermantasyon, Biyoreaktör işletim parametreleri, Biyoteknoloji.

Abstract:
In this study, production of L-DOPA and Dopamine chemicals which are very important for treatment of Parkinson's disease and showing neurotransmitter feature were carried out by fermentation using of Citrobacter freundii (NRRL B-2643) microorganism. To maximize the production of these substances, the optimum properties of the fermentation medium which are mostly consist of natural components were determined. The experiments were performed using 250 ml shake-flasks and 1.0 L batch operated bioreactor. 
As a result of experiments which are performed, the maximum production amount of L-DOPA and Dopamine of 458 mg L-1 and 592 mg L-1 respectively, in the optimum fermentation medium which are containing 10 g L-1 yeast extract, 12.5 g L-1 peptone, 2.5 g L-1 sucrose, 1 g L-1 NaCl, 0.1 g L-1 casein, 0.75 g L-1 soy protein, 1 g L-1 ammonium sulfate, 1 g L-1 calcium chloride,  % 5 v v-1 whey, % 2.5 v v-1 microorganism culture and fermentation conditions which is operated at 33 oC temperature, initial pH of 6.5 and adjusted to shaking speed of 200 rpm, were reached. In experiments which are performed in batch operated bioreactor, it was observed that the volumetric mass transfer coefficient (kLa)  and oxygen consumption rate (ro)  increased in parallel with increase of air inlet velocity.

Key Words: L-DOPA, Dopamine, Citrobacter freundii (NRRL B-2643), Parkinson Disease, Fermentation, Batch Fermentation, Bioreactor parameters, Biotechnology.