Probiyotik bakteri içeren sert yüzey temizleyici formülasyonunun geliştirilmesi
Development of a hard surface cleaner formulation containing probiotic bacteria
Yazar: MEYREM VEHAPİ
Danışman: PROF. DR. DİDEM ÖZÇİMEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Bugüne kadar, çevre yüzeylerdeki biyolojik yükü azaltmak için ağır metaller ve klor içeren temizlik ve dezenfeksiyon yöntemleri önerilmiş ve incelenmiştir. Önerilen tekniklerin çoğu kimyasal bileşiklerin kullanımına dayanmaktadır. Günümüzde, doğal ve yeşil ürünlere olan talebin artması, mikrobiyal bazlı kültürler içeren temizlik ürünlerinin tanınmasına yol açmıştır. Aktif madde olarak canlı mikroorganizmalar içeren temizlik ürünleri evlerde ve endüstriyel temizlik uygulamalarında giderek yaygınlaşmaktadır. Bu ürünlere "probiyotik veya mikrobiyal" temizleyiciler denir. Birçok formülasyonda spor oluşturan canlı bakteriler "Bacillus" içeren probiyotik temizlik ürünleri giderek yaygınlaşmaktadır. Çalışmada Bacillus sp. pH 3 gibi asidik pH değerlerinde ölüm fazına geçerken, nötr pH değerinde daha yüksek büyüme ve canlılık göstermiştir. Bacillus sp. yüksek antibiyotik direnci ve otoagregasyon yeteneği sergilediği gözlemlenmiştir. Bakteri üremesi için en iyi sonuçları elde etmek için merkezi kompozit tasarımı yardımıyla farklı kültür koşulları değerlendirilerek ortamın büyüme koşulları optimize edilmiştir ve B. subtilis'in üç boyutlu yanıt yüzey grafiği incelemesi (OD600=1,1) sonucunda sıcaklık 29.5 °C ve pH 7.5'e ayarlandığında büyümenin arttığı gözlenmiştir. Bacillus türleri büyük ölçekte biyoreaktör sisteminde üretildikten sonra temizleyici formülasyonuna eklenmiştir. Biyoreaktörde 12 saat süreyle üretilen B. subtilis'in spor sayıları 1.18×1010 KOB / mL olarak elde edilmiştir. Yüzey aktif maddelerin Bacillus türlerine karşı antimikrobiyal etkisi incelendiğinde iyonik olmayan yüzey aktif maddelerin daha az engelleme oranı gösterdiği gözlenmiştir. Temizleyici formulasyonunda kullanılan katkı maddeleri; viskozite değiştiricilerdir; köpürtücü maddeler; su yumuşatıcı maddeler; koruyucular; stabilize edici ajanlar Bacillus türlerinin gelişimini engellemediği gözlenmiştir. LABSA ve SLES, Bacillus hücreleri üzerinde bakteriyostatik etki gösterip ve hücre ölümüne neden olmamıştır. Hazırlanan probiyotik bazlı çözelti %1 iyonik olmayan ve %1 amfoterik yüzey aktif madde ve %1 Bacillus spp. (6×107 KOB / mL) spor içermektedir. Probiyotik deterjan formülasyonundaki Bacillus sp. sporlarının temizleyici içeriğinde stabil kaldığı ve yüzeye uygulandığında yüzeyde vejetatif hale geçerek çimlendiği gözlenmiştir. Hazırlanan probiyotik içerikli sert yüzey temizleyicinin bakteri ve mantar patojenlerine karşı antimikrobiyal etkili olduğu gözlenmiştir. Temizleme performansı için kullanılan melanın karolardan gözlendiği gibi Bacillus sporlarının yüzeydeki kirleri enzimatik olarak parçalayarak yüzeyden daha kolay uzaklaştırılmalarını sağladığı ayrıca yüzeyde canlı ve aktif kaldığı gözlenmiştir.

Abstract:
Until today, cleaning and disinfection methods containing heavy metals and chlorine have been proposed and studied to reduce the biological load on the surrounding surfaces. Most of the proposed techniques are based on the use of chemical compounds. Today, the increasing demand for natural and green products has led to the recognition of cleaning products containing microbial-based cultures. Cleaning products containing live microorganisms as active ingredients are becoming increasingly common in households and industrial cleaning applications. These products are called "probiotic or microbial" cleansers. Probiotic cleaning products containing live spore-forming bacteria "Bacillus" in many formulations are becoming increasingly common. Bacillus sp. entered the death phase at acidic pH values such as pH 3, showed higher growth and viability at neutral pH values. It was observed that Bacillus sp. exhibited high antibiotic resistance and auto-aggregation ability. In order to obtain the best results for bacterial growth, the growth conditions of the medium were optimized by evaluating different culture conditions with the help of the central composite design, and when the temperature was adjusted to 29.5 °C and pH 7.5 as a result of the three-dimensional response surface graph examination of B.subtilis (OD600=1.1) increased growth. Bacillus species were added to the cleaner formulation after being grown in a large scale bioreactor system. Spore numbers of B.subtilis produced in the bioreactor for 12 hours were obtained as 1.18×1010 CFU / mL. When the antimicrobial effect of surfactants against Bacillus species was examined, it was observed that non-ionic surfactants showed less inhibition rate. Additives used in cleaner formulation; they are viscosity modifiers; foaming agents; water softening agents; preservatives; stabilizing agents have not been observed to inhibit the growth of Bacillus species. LABSA and SLES showed bacteriostatic effect on Bacillus cells and did not cause cell death. The prepared probiotic-based solution contains 1% nonionic and 1% amphoteric surfactant and 1% Bacillus spp. (6×107 CFU / mL) spores. It was observed that the spores of Bacillus sp. in the probiotic detergent formulation remained stable in the cleaner content and when applied to the surface, they became vegetative and germinated on the surface. It has been observed that the prepared probiotic-containing hard surface cleaner has an antimicrobial effect against bacterial and fungal pathogens. It has been observed that the melanin used for cleaning performance, as observed from the tiles, allows the Bacillus spores to be removed from the surface more easily by enzymatically breaking down the dirt on the surface, and also remains alive and active on the surface.