Farklı koyun ırklarına ait yapağılardan zirai  amino asitlerin (organik gübre) geliştirilmesi için biyolojik ve kimyasal hidroliz yöntemlerinin optimizasyonu
Optimization of biological and chemical hydrolysis methods for the development of agricultural amino acids (organic fertilizer) from the fleece of different sheep breeds
Yazar: ALPASLAN ARGIN
Danışman: DOÇ. DR. KASIM TAKIM
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Parametre optimizasyonu = Parameter optimization ; Süreç optimizasyonu = Process optimization

Özet:
Bitki yetiştiriciliğinde amino asitlerin kullanımı, bitki büyümesine etkisi, tane sayısı ve besinsel içeriğini artırması ve zararlıların engellenmesine katkıları nedeniyle, gittikçe rağbet edilen bir konudur. Yapağı (yün), geçmişte birçok alanda kullanılıyor olmasına rağmen, günümüzde yerini elyaf türü polimer malzemelere bırakmış ve atık olarak değerlendirilmeye başlanmıştır. Bu alandaki güncel çalışmalar ülkemizde yapağı fenotipi ve keratin başlığında değerlendirilmiştir, yabancı çalışmalarda ise yapağının takviye diyet proteini olarak kullanılabilirliğine dair çalışma bulunmaktadır. Çalışmamızda ülkemizde en fazla rağbet edilen ırklar; Akkaraman, Morkaraman, Merinos ve İvesi koyun ırklarına ait yapağılar kullanılmıştır. Yapağılardan aminoasit eldesi için biyolojik (enzimatik) ve kimyasal (asidik bazik) hidroliz yöntemleri kullanılmıştır. Optimizasyon parametrelerini enzim, kimyasal miktarı, zaman ve sıcaklık oluşturmuştur. Hidroliz işlemi sonrasında elde edilen numuneler UV Spektrofotometri cihazında grafikleştirilmiş ve LC-MS/MS yöntemi kullanılarak da toplam amino asit miktarı ve amino asit çeşitliliği nicel olarak belirlenmiştir. Böylece yapağıdan aminoasit eldesi için; en az enerji ve kimyasal madde harcanarak, en yüksek toplam aminoasit miktarının ve en çok amino asit çeşidinin elde edildiği hidroliz yöntemi belirlenerek, ideal bir proses ortaya konulmaya çalışılmıştır. Literatür taraması yapılarak, optimizasyon çalışmalarında sıklıkla kullanılan parametreler de baz alınmakla beraber, parametreler geniş bir spektrumda ele alınıp hem işlem sayısının fazla olması hem de işlem çeşitliliği bakımından literatüre katkı sağlayacağı değerlendirilmektedir. Optimizasyon çalışmaları başlıca üç ana başlıktan oluşmaktadır ki bunlar, kimyasal hidrolizasyon, biyolojik hidrolizasyon ve hibrit hidrolizasyondur. Kimyasal hidrolizasyonda HCl 4,6 ve 8 molar derişim ile asidik optimizasyon için, NaOH 4,6 ve 8 molar derişim bazik optimizasyonda kullanılmıştır. Biyolojik hidrolizasyonda proteinaz-K ile ekstrakte edilmiş kuzu abomasumu özü kullanılmıştır. Kimyasal ve biyolojik hidrolizasyonlardan elde edilen numunelerde yapılan ölçümlerde içerik oranı yüksek olanlar hibrit hidroliz başlığı altında proteinaz-K ve esktrakte edilmiş kuzu abomasum özü eklenerek hidrolize edilmiştir. Hidrolizasyon sıcaklık parametreleri 45, 90 ve 120 santigrat derece, hidrolizasyon süresi ise 2, 8, 16 ve 24 saattir. Asidik optimizasyonda 144 işlem, bazik optimizasyonda 144 işlem, biyolojik hidrolizasyonda 96 işlem ve hibrit hidrolizasyonda 16 işlem yapılmıştır. Yapılan işlemler neticesinde çalışmada yer alan tüm koyun ırkların hidrolizatlarında toplam aminoasit içeriği varlığı belirlenmiştir. En yüksek toplam aminoasit içeriğine sahip olan koyun yünleri sırasıyla Morkaraman, İvesi, Akkaraman ve Merinostur. Hibrit hidroliz uygulamasında abomasum ekstraktının (pepsin) proteinaz-k'ya göre verimli olduğu değerlendirilmiştir.

Abstract:
The use of amino acids in plant breeding is an increasingly popular subject due to their effect on plant growth, increase in grain number and nutritional content and their contribution to the prevention of pests. Although fleece (wool) was used in many fields in the past, today it has been replaced by fiber type polymer materials and started to be used as waste. Current studies in this field have been evaluated under the title of fleece phenotype and keratin in our country, while there are studies on the use of fleece as a dietary protein supplement in foreign studies. In our study, the most popular breeds in our country; Akkaraman, Morkaraman, Merino and Ivesi sheep breeds were used. Biological (enzymatic) and chemical (acidic basic) hydrolysis methods were used for amino acid extraction from fleeces. Optimization parameters were enzyme, chemical amount, time and temperature. The samples obtained after hydrolysis were graphed in UV Spectrophotometry and the total amount of amino acids and amino acid diversity were quantitatively determined using LC-MS/MS method. Thus, an ideal process was tried to be put forward by determining the hydrolysis method in which the highest total amount of amino acids and the highest variety of amino acids are obtained with the least amount of energy and chemical substances. Although the parameters frequently used in optimization studies are also taken as a basis by reviewing the literature, it is evaluated that the parameters will contribute to the literature in terms of both the high number of processes and the variety of processes. Optimization studies mainly consist of three main topics: chemical hydrolysis, biological hydrolysis and hybrid hydrolysis. In chemical hydrolysis, HCl 4,6 and 8 molar concentrations were used for acidic optimization and NaOH 4,6 and 8 molar concentrations were used for basic optimization. For biological hydrolysis, proteinase-K extracted lamb abomasum extract was used. In the measurements made on the samples obtained from chemical and biological hydrolysis, those with high content were hydrolyzed by adding proteinase-K and extracted lamb abomasum extract under the title of hybrid hydrolysis. Hydrolysis temperature parameters were 45, 90 and 120 degrees Celsius and hydrolysis time was 2, 8, 16 and 24 hours. In acidic optimization, 144 processes, in basic optimization 144 processes, in biological hydrolysis 96 processes and in hybrid hydrolysis 16 processes were performed. As a result of the procedures performed, the presence of total amino acid content in the hydrolysates of all sheep breeds in the study was determined. The sheep wools with the highest total amino acid content were Morkaraman, Ivesi, Akkaraman and Merino, respectively. It was evaluated that abomasum extract (pepsin) was more efficient than proteinase-k in hybrid hydrolysis application.