Hurda incirden Gluconacetobacter xylinus ile bakteriyel selüloz üretimi
Production of bacterial cellulose by Gluconacetobacter xylinus using waste figs
Yazar: MERVE YILMAZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET YEKTA GÖKSUNGUR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bakteriyel selüloz (BS), benzersiz yapısal ve mekanik özelliklere sahip, β-1,4-glikozidik bağlardan oluşan bir ekzopolisakkarittir. Bu çalışmada, hurda incir Gluconacetobacter xylinus ATCC 700178 tarafından BS üretimi için alternatif düşük maliyetli substrat olarak kullanılmıştır. 
BS üretiminde substrat olarak hurda incir ekstraktı kullanıldığında Hestrin-Schramm ortam bileşenlerinin (maya ekstraktı, pepton, sitrik asit ve disodyum fosfat) taranması ve etkisinin belirlenmesi için Plackett-Burman(PB) tasarımı kullanılmıştır. PB tasarımıyla taranan bileşenler arasından maya ekstraktı BS üretimi üzerinde önemli bulunmuştur. Maya ekstraktı konsantrasyonunun, inokülasyon oranının, başlangıç pH değerinin, başlangıç substrat konsantrasyonunun ve inkübasyon sıcaklığının bakteriyel selüloz üretimine etkileri incelenmiştir. Yanıt yüzey metodu (YYM) kullanılarak başlangıç substrat konsantrasyonu (40-80 g/L), inkübasyon sıcaklığı (25-30°C) ve pH (5.5-7.5) proses parametrelerinin BS üretimine olan doğrusal, üssel ve interaksiyon etkileri belirlenmiştir. Yine YYM kullanılarak söz konusu parametrelerin maksimum BS konsantrasyonunun elde edilebileceği optimum seviyeleri belirlenmiştir. Şimdiye kadar bildirilen en yüksek bakteriyel selüloz konsantrasyonu arasında yer alan maksimum BS konsantrasyonu (8.45 g/L), fermantasyon değişkenlerinin optimum seviyelerinde (başlangıç pH 6.05, başlangıç substrat konsantrasyonu 62.75 g/L, inkübasyon sıcaklığı 30°C) elde edildi.
Optimum kültür koşulları kullanılarak elde edilen BS örneklerinin morfolojisi, yapısı ve kristalliği sırasıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM), zayıflatılmış toplam yansıma-Fourier dönüşümlü kızılötesi (ATR-FTIR) ve X-ışını kırınımı (XRD) analizleri ile karakterize edildi. Bu çalışma atık incirlerden bakteriyel selüloz üretimi üzerine yapılan ilk detaylı çalışmadır ve çalışmanın sonuçları atık incirlerin bakteriyel selüloz üretimi için etkili bir substrat olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Bacterial cellulose (BC) is an exopolysaccharide consists of β-1,4-glycosidic bonds, with unique structural and mechanical properties. In this study, waste figs were employed as alternative substrate for BC production. Gluconacetobacter xylinus ATCC 700178 was used for BC synthesis. 
Plackett-Burman (PB) design was used for investigating the significance of Hestrin-Schramm medium components (peptone, yeast extract, citric acid and disodium phosphate) when waste fig extract was employed in BC production. Yeast extract emerged as a noteworthy factor in BC production during the screening of components by PB design. The effects of yeast extract concentration, inoculation ratio, initial pH value, initial substrate concentration and incubation temperature on BC synthesis was determined. The linear, quadratic and interaction effects of substrate concentration, (40-80 g/L), incubation temperature (25-35°C) and pH (5.5-7.5) on BC production was determined using response surface methodology (RSM). Maximum BC concentration of (8.45 g/L) which is among the highest bacterial cellulose concentration reported so far was achieved at optimum fermentation levels (initial pH 6.05, initial substrate concentration 62.75 g/L, incubation temperature 30°C). 
The structural characterization of BC samples obtained using the optimum culture conditions were determined by Fourier transform infrared (ATR-FTIR), scanning electron microscope (SEM) and X-Ray diffraction (XRD) analyses, respectively. This study is the first detailed study on bacterial cellulose production from waste figs which proved that waste figs were an alternative substrate for BC production.