Laktik asit bakterilerinin ekzopolisakkarit (EPS) üretimi üzerine farklı stres koşullarının etkisi
Effect of different stress conditions on exopolisaccaride (EPS) production of lactic acid bacteria
Yazar: MÜYESSER GÜLCÜ
Danışman: PROF. DR. HAKAN KULEAŞAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Ekzopolisakkarit = Exopolysaccharide ; Kromatografi-yüksek basınçlı-sıvı = Chromatography-high pressure-liquid ; Laktik asit bakterileri = Lactic acid bacteria

Özet:
Bu çalışmada, doğal kaynaklardan izole edilen laktik asit bakterilerinin EPS üretimi, EPS üretimine sıcaklık (30, 37 ve 45 ºC), farklı inkübasyon süreleri (24, 48 ve 72 saat) ve farklı karbon kaynaklarının (Sükroz, Fruktoz, Galaktoz, Riboz, Ramnoz, Laktoz, Glikoz) etkileri incelenmiştir. Ayrıca üç farklı şeker kombinasyonununda (% 1.5 Glikoz, %1.5 Sükroz ; %1.5 Glikoz, %1.5 Sükroz, %0.5 Galaktoz ; %1.5 Glikoz, %1.5 Sükroz, % 0.2 Galaktoz, % 0.2 Ramnoz, % 0.2 Laktoz) etkileri incelenmiştir.
EPS'lerin saflaştırması için TCA ve etanol bazlı iki farklı yöntem kullanılmış ve en yüksek EPS geri kazanımı etanol kullanılan yöntem ile elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre kültürlerin 37 ºC'de 24 saatlik inkübasyon sonrasında en yüksek EPS üretimi olduğu gözlemlenmiştir. EPS üreticisi izolatlarda sükroz konsantrasyonundaki artışın EPS üretim miktarında yükselmeye sebep olduğu tespit edilmiştir. Yapılan analizlerde EPS üretiminin genellikle pH 6.2'de yüksek olduğu tespit edilmiş ve en yüksek üretim (871.35 mg/L) pH 6.2'de Lactobacillus plantarum MG1'de tespit edilmiştir. Farklı karbon kaynaklarının EPS üretimine etkisi incelendiğinde karbon kaynağı değiştiğinde kültürlerdeki EPS miktarlarında farklılıklara neden olduğu belirlenmiştir. Kültürler genel olarak ramnoz varlığında yüksek EPS üretimi gerçekleştirmişlerdir. Farklı şeker denemelerinde en yüksek EPS üretimi Lactobacillus curvaticus MG22 kültüründe laktoz varlığında 1077.63 mg/L miktarı ile tespit edilmiştir. EPS'lerin temel özelliklerinin belirlenmesi amacıyla monomer bileşimleri ve protein içerikleri araştırılmıştır. Analizler sonucunda çalışma kapsamında elde edilen EPS'lerin farklı monosakkaritlerden oluştuğu ve düşük oranda protein içerdikleri tespit edilmiştir. Yapılan HPLC analizi sonucunda kültürlerden elde edilen EPS'lerin hangi oranlarda hangi monomerleri içerdiği detaylı olarak tespit edilirken bazılarının yapılarında farklı olarak ksiloz ve arabinoz olduğu da tespit edilmiştir. 
Yapılan çalışma sonucunda, kültürlerden elde edilen EPS üretimlerinin her kültür için farklı ortam koşullarında maksimum üretim gerçekleştirdiği ve EPS üretim miktarlarının kültüre bağlı olarak değişkenlik gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca bağırsak kökenli kültürlerin daha yüksek EPS üretim yeteneğine sahip olmaları, laktik asit bakterilerinin ürettiği EPS'lerin bağırsak mikrobiyotasında tutunmalarını ve yerleşmelerini kolaylaştırmada önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir. 

Anahtar Kelimeler: Laktik asit bakterisi, ekzopolisakkarit, şeker kompozisyonu, HPLC

Abstract:
In this study, the effects of different incubation temperatures (30, 37 and 45 ºC), incubation times (24, 48 and 72 hours) and carbon sources (sucrose, fructose, galactose, ribose, rhamnose, lactose, glucose) on EPS production of lactic acid bacteria isolated from natural sources were examined. In addition, the effects of three different sugar combinations (1.5% Glucose, 1.5% Sucrose; 1.5% Glucose, 1.5% Sucrose, 0.5% Galactose; 1.5% Glucose, 1.5% Sucrose, 0.2% Galactose, 0.2% Rhamnose, 0.2% Lactose) were investigated.
While two different methods based on TCA and ethanol were aplied for the purification of EPS, and the highest EPS recovery was obtained by ethanol method. According to results, it was determined that the cultures provided the highest EPS production after 24 hours of incubation at 37 °C. It was determined that any increase in sucrose concentration caused an increase in EPS amounts produced by isolates. The analyses showed that, EPS production was generally high at pH 6.2 and the highest production (871.35 mg/L) was achieved by Lactobacillus plantarum MG1 at pH 6.2. When the effect of different carbon sources on EPS production was examined, alteration of carbon source caused differences in EPS production of the cultures. The cultures in general produced higher EPS when rhamnose was used. In different sugar application, the highest EPS production was done by Lactobacillus curvaticus MG22 with as 1077.63 mg/L in the presence of lactose as carbon source. In order to determine the basic properties, their monomeric composition and protein content of EPSs were revealed. As a result, it was determined that the EPS obtained within the scope of the study consisted of different monosaccharides and contained protein in low amounts. HPLC analysis given the details about proportions of each sugar monomer in the EPSs produced by isolates. Some of EPSs were determined to contain xylose and arabinose in their structures.
As a result of the study, it was determined that the highest EPS production of the cultures achieved under various environmental conditions for each culture varied. Besides the EPS production amounts were strain dependent. In addition, the higher EPS production ability of intestinal-derived cultures suggests that EPS produced by lactic acid bacteria play an important role in facilitating their attachment and settlement in the intestinal microbiota.

Keywords: Lactic acid bacteria, exopolysaccharide, sugar composition, HPLC