Lactobacıllus pentosus KS27'nin ekzopolisakkarit üretimi ve üretim koşullarının optimizasyonu
Exopolysaccharide production of Lactobacillus pentosus KS27 and optimization of production conditions
Yazar: FEVZİ BEKAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYBİKE KAMİLOĞLU
Bayburt Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Ekzopolisakkarit = Exopolysaccharide ; Gliserin = Glycerin ; Laktik asit bakterileri = Lactic acid bacteria ; Sakaroz = Sucrose

Özet:
Bu çalışma ile Lactobacillus pentosus KS27'nin, ortam sıcaklığı, inkübasyon süresi ve besiyeri bileşimine bağlı olarak ekzopolisakkarit (EPS) üretimi ve bu şartların optimum koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Optimum şartlara bağlı olarak üretilen ekzopolisakkaritin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada ortam sıcaklığı için 3 ayrı koşul (25oC-35oC-45oC) belirlenmiş, besiyeri olarak gliserol ve sükroz kullanılmış, gelişim süresi olarak ise yine 3 farklı süre (24-36-48 saat) belirlenmiştir. Belirlenen değişkenlere göre Box-Behnken deney matriksi ile 27 farklı EPS üretim denemesi belirlenmiştir. Bu denemelerde en yüksek verim 25oC'de 36 saatlik inkübasyon sonucunda alınmıştır. Karbon kaynağı olarak %7,5 sükroz konsantrasyonu ve %7,5 gliserol konsatrasyonu kullanılmış ve 1913,75 mg/L EPS elde edilmiştir. Denemelerde en düşük verim ise 25oC, 36 saat inkübasyon süresine sahip olan ve %7,5 sükroz konsantrasyonu %0 gliserol konsantrasyonu bulunan deneme olmuştur. Bu denemede elde edilen EPS miktarı 213,75 mg/L olmuştur. Elde edilen veriler doğrultusunda optimum nokta belirlenmeye çalışılmış ve istenirlilik derecesi 1 olan 100 koşuldan en yüksek verim elde etme amacıyla sükroz konsantrasyonunun %5,31, gliserol konsantrasyonunun %10,92 sıcaklığın 26oC ve inkübasyon süresinin 46,14 saat olduğu koşul ile üretim yapıldığında 2158 mg/L EPS üretimi gerçekleşeceği verisine ulaşılmıştır. Belirtilen koşullarda üretim gerçekleştirildiğinde 2178 mg/L EPS üretimi sağlanmıştır. Optimum koşullarda üretilen EPS'nin çözünürlüğünün en yüksek su ile (%98 ± 0,01) sağlandığı belirlenirken, su bağlama kapasitesi de %1970 ± 0,01 gibi yüksek bir değer bulunmuş ve ortak EPS özelliklerine uyum göstermiştir. Diferansiyel Tarama Kalorimetre analizinde 250oC civarına kadar kademeli bozulma ve 400oC'ye kadar yavaş bir bozulma görülmüştür. FTIR analizi ile 3289 ve 517 cm-1 arasında pik değerleri alınmış ve fonksiyonel gruplar belirlenmiştir. NMR spektrumu incelendiğinde, pik varlıkları üç ayrı bölge ile tanımlanarak EPS'lerin yapısına uygun heterojen yapı çözümlenmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to determine the exopolysaccharide (EPS) production of Lactobacillus pentosus KS27 depending on the temperature, incubation time and medium composition and to determine the optimum conditions of these conditions. The characterization of the exopolysaccharide produced under optimum conditions was carried out. In the study 3 different time conditions (25oC-25oC-45oC) were determined for the temperature, glycerol and sucrose were used as the medium and 3 different periods (24-36-48 hours) were determined. According to the determined variables, 27 different EPS production trials were determined with the Box-Behnken experiment matrix. In these experiments, the highest yield was obtained as a result of 36 hours incubation at 25oC. %7,5 sucrose concentration and %7,5 glycerol concentration were used as carbon sources and 1913,75 mg/L EPS was obtained. The amount of EPS obtained in this trial was 213,75 mg/L. According to the obtained data, the optimum point was tried to be determined and the production of 2158 mg/L EPS was estimated when production was carried out with the condition that the sucrose concentration was %5,31, the glycerol concentration was %10,92, the temperature was 25oC and the incubation period was 46,14 hours for the highest yield from 100 conditions with an expectation degree of 1. When production was carried out under the specified conditions, 2178 mg/L EPS production was achieved. It was determined that the solubility of EPS produced under optimal conditions was achieved with the highest water content (%98 ± 0,01), while the water binding capacity was also found to be as high as %1970 ± 0,01 and showed compliance with common EPS characteristics. The Differential Scanning Calorimeter analysis showed a gradual deterioration of to 250oC and a slow deterioration of up to 400oC. With the FTIR analysis peak values between 3289 and 517 cm-1 were deciphered and functional groups were determined. When the NMR spectrum was examined, the heterogeneous structure suitable for the structure of EPS was analyzed by defining the peak entities with three separate regions.