Rhizoctonia solani AG4 ZB-34 α-amilazının katı faz fermentasyon tekniğiyle üretimi, saflaştırılması, immobilizasyonu ve çeşitli endüstriyel alanlardaki kullanılabilirliğinin incelenmesi
α-amylase from Rhizoctonia solani AG4 ZB-34 production by solid state fermentation, purification, immobilization and analysis of the usability for various industrial applications
Yazar: ÜMİT UZUN
Danışman: DOÇ. DR. MELİKE YILDIRIM AKATIN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu çalışmada, Rhizoctonia solani AG4 ZB-34 fungusundan tarımsal bir atık olan mısır kepeği kullanılarak katı faz fermentasyon (SSF) tekniği ile ucuz bir şekilde ve bol miktarda α-amilaz üretildi. En iyi enzim üretimi için katı faz fermentasyon şartları başlangıç pH'sı 7,00, nem seviyesi %100, 28 °C'de 6 gün inkübasyon ve %1'lik nişasta ilavesi olarak belirlendi. Nişasta afinite tekniğiyle yapılan saflaştırma işlemi, 11,17 kat ve %5,32'lik verimle tek basamakta gerçekleşti. Serbest enzim kitosana %67,9,  kalsiyum alginata %59,6 verimle immobilize edildi. Serbest ve immobilize enzimlerin en yüksek aktiviteyi nişasta varlığında gösterdiği tespit edildi. Serbest enzim, kitosana immobilize enzim ve kalsiyum alginata immobilize enzim için optimum değerler sırasıyla pH 5,50 ile 50 °C; pH 4,50 ile 40 °C ve pH 5,50 ile 60 °C olarak belirlendi. Enzimlerin Michaelis-Menten kinetiğini takip etmediği ve sigmoidal substrat doygunluk eğrilerine sahip oldukları tespit edildi. Isıl ve pH kararlılık çalışmalarında immobilize enzimlerin serbest enzime göre daha kararlı oldukları tespit edildi. İnce tabaka kromatografisi ile serbest enzimin 1 dakika reaksiyon sonunda açığa çıkardığı hidroliz ürünleri glukoz ve maltoz olarak belirlendi. Yıkama performansı analizi çalışmasında serbest ve kitosana immobilize α-amilazların deterjanlarla beraber kullanıldıklarında reçel ve çikolata lekesi içeren kumaş parçalarını daha iyi temizledikleri tespit edildi. Serbest enzimin haşıl alma etkinliğinin kitosana immobilize enzime göre daha iyi olduğu görüldü. Kalsiyum alginata immobilizasyon sonucunda enzimin hem elma hem de portakal suyunu serbest enzime oranla daha fazla berraklaştırdığı tespit edildi.

Abstract:
In this study, α-amylase from Rhizoctonia solani AG4 ZB-34 fungus was produced cheaply and abundantly by solid substrate fermentation (SSF) technique using an agricultural waste corn bran. SSF conditions for the best enzyme production were determined as pH 7.00, 100% humidity level, 6 days incubation at 28 °C and 1% starch addition.The enzyme was purified by starch affinity technique with 11.17 fold and 5.32% recovery. Purified α-amylase was immobilized on chitosan and calcium alginate with the efficiency of 67.9% and 59.6%, respectively. It was found that free and immobilized enzymes showed the highest activity in the presence of starch. Optimum values for free, chitosan immobilized and calcium alginate immobilized enzymes were pH 5.50 and 50 °C; pH 4.50 and 40 °C; pH 5.50 and 60 °C, respectively. The enzymes did not follow the         Michaelis-Menten kinetics and had sigmoidal substrate saturation curves. It was found that immobilized enzymes were more stable than free enzyme in terms of thermal and pH stabilities. The hydrolysis products of the free enzyme released after 1 minute incubation were identified as glucose and maltose by thin layer chromatography. In the washing performance analysis study, it was found that free and chitosan immobilized enzymes cleaned better the pieces of fabric containing jam and chocolate when used with detergents. It was seen that the desizing activity of free enzyme was better than that of chitosan immobilized enzyme. As a result of calcium alginate immobilization, the enzyme clarified both apple and orange juices more than the free enzyme.