Candida rugosa'dan lipaz üretiminde biyoproses parametrelerinin enzim aktivite ve seçimliliğine etkisi
Effects of bioprocess parameters on the enzyme activity and selectivity in the production of lipase from Candida rugosa
Yazar: BANU ERDEM
Danışman: PROF. DR. SERPİL TAKAÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Candida rugosa = Candida rugosa ; Lipaz = Lipase

Özet:
Candida rugosa'dan lipaz ve esteraz enzimleri üretiminde, enzimlerin hücre içi ve hücre dışı aktiviteleri bulunarak istenilen enzimin üretimini ve hücre dışına salgılanmasını sağlayan uygun koşulların belirlenmesi amacıyla; yağ asitlerinin, yağ asidi esterlerinin, bitkisel yağların, glukozun, organik azot kaynaklarının, sıcaklığın ve oksijen aktarımının etkileri incelenmiştir. Karbon kaynağı etkisi, ölçek büyütmeli ve ölçek büyütmesiz olmak üzere iki ayrı tür sistem ile; azot kaynağı ve sıcaklık etkileri ölçek büyütmesiz sistem ile, çalkalamalı hava banyosunda erlenlerde gerçekleştirilmiştir. Belirli zaman aralıkları ile üretim ortamlarından alınan örneklerde hücre derişimi ile hücre dışı ve hücre içi lipaz ve esteraz enzimlerinin aktiviteleri ölçülmüştür. Hücre derişimi kuru ağırlık olarak, lipaz aktivitesi titrimetrik yöntemle, esteraz aktivitesi spektrofotometrik olarak ölçülmüştür. Deney verileri, incelenen her bir parametre için C. rugosa enzimlerinin aktivitelerinin, verimliliklerinin ve verimlerinin karşılaştırılmasında da kullanılmıştır. Triolein başlangıç derişiminin etkisi üç ayrı değer ile incelenmiş; lipaz ve esteraz üretimleri açısından 2 g/L derişiminin ve ölçek büyütmesiz sistemin uygun olduğu belirlenmiştir. 3 g/L oleik asit, ölçek büyütmeli ve ölçek büyütmesiz sistemlerde triolein ile aynı lipaz aktivitesini sağlamış, ancak triolein ile elde edilenden daha düşük lipaz verimi elde edilmiştir. C. rugosa, 3 g/L glukoz varlığında lipaz ve esteraz enzimleri üretebilmesine karşın glukoz (2 g/L) + oleik asit (0.5 g/L) ile daha yüksek enzim aktiviteleri elde edilmiştir. Bitkisel yağların C18 içeriğinin artması ile lipaz, C16 içeriğinin artması ile de esteraz aktivitesinin arttığı bulunmuştur. En yüksek lipaz aktivitesine fındık yağı ile, esteraz aktivitesine zeytin yağı ile ulaşılmıştır. İncelenen azot kaynakları arasında en yüksek lipaz aktivitesi üre ile, en yüksek esteraz aktivitesi ise soy-pepton ile elde edilmiştir. 30 oC lipaz ve esteraz enzim aktiviteleri açısından en uygun sıcaklık olarak belirlenmiştir. C. rugosa'dan lipaz üretimi için biyoreaktörde kesikli işletimle gerçekleştirilen deneylerde, %100 doygun oksijen ile başlayan ve daha sonra doygunluk değeri % 30'da sabit tutulan oksijen aktarım stratejisinin lipaz üretimi için; % 60'da sabit tutulan oksijen aktarım stratejisinin ise esteraz üretimi için uygun olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler : Candida rugosa, Candida rugosa lipazı, esteraz, enzim aktivitesi

Abstract:
The effects of fatty acids, fatty acid esters, vegetable oils, glucose, organic nitrogen sources, temperature and oxygen transfer strategy on the extracellular and intracellular lipase and esterase activities of Candida rugosa were investigated. The effect of carbon sources was investigated by employing one-step and two-step inoculation strategies whereas those of nitrogen sources and temperature were investigated by employing one-step inoculation strategy. The experiments were carried out in shake flasks; and the changes in the activities of extracellular and intracellular enzymes as well as biomass with time were followed. Biomass, lipase activity and esterase activity were determined as dry weight, by titrimetric analysis and by spectrophotometric analysis, respectively. The data were also compared in terms of activity, productivity and yield of each enzyme. The effect of triolein was investigated for three different initial concentrations; and 2 g/L was found to be the best for lipase and esterase activities regardless of the inoculation strategy employed. 3 g/L oleic acid provided the same lipase activity with triolein for both inoculation strategies; however, lower yield of lipase was obtained. C. rugosa could produce lipase and esterase enzymes in the presence of 3 g/L glucose; however, a mixture of glucose (2 g/L) and oleic acid (0.5 g/L) yielded higher enzyme activities. High C18 and C16 ester contents of vegetable oils promoted lipase and esterase productions, respectively. Hazelnut oil and olive oil provided the highest extracellular lipase and esterase activities, respectively. Urea provided considerably higher lipase activity when compared to other nitrogen sources tested; and soy-peptone provided the highest esterase activity. Temperature of 30oC yielded the highest lipase and esterase activities. The fermentation starting with full oxygen saturation and continuing with the level of 30% saturation provided the highest lipase activity whereas continuing with the level of 60% provided the highest esterase activity.Key Words: Candida rugosa, Candida rugosa lipase, esterase, enzyme activity