Soğukta aktif mikrobiyal pektinaz üretiminin araştırılması ve optimizasyonu
Investigation and optimization of cold active microbial pectinase production
Yazar: SEDA KUMCU
Danışman: DOÇ. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Yamadazyma spp. B514-1 izolatı ile farklı endüstriyel atıkların, substrat olarak kullanılmasıyla pektinaz üretimi değerlendirilmiştir. Seçilen substrat gruplarıyla besiyerleri hazırlanıp mayaların enzim üretim aktivitesi incelenmiştir. Analiz sonuçlarına göre bitkisel atıkların enzim üretim aktivitesine etkileri değerlendirilmiştir. 
İkinci aşamada, pektinaz üretiminde etkili faktörlerin belirlenmesi amacıyla  Plackett-Burman tasarımı yöntemi kullanılmıştır. Bitkisel atıkların değerlendirme potansiyelinin incelenmesi, konuyla ilgili literatür bilgilerinin daha az olması ve eş zamanlı çalışma yürütülmesi sebebiyle mandalina kabuğuyla optimizasyon çalışmalarına devam edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre en yüksek pektinaz aktivitesi (3,3819 U/mL), 20 ℃'de 24 h inkübasyonda pH 4,5, 120 rpm çalkalama hızı, %2 substrat konsantrasyonu, %3 inokulum seviyesi ve 80 mL besiyeri hacmi kullanıldığında gözlenmiştir. Plackett-Burman tasarımı yöntemi bulgularına göre, sıcaklık, pH, çalkalama hızı, substrat konsantrasyonu ve besiyeri hacmi pektinaz aktivitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir (p<0,05). İnkübasyon süresi ve inokulum seviyesi,  pektinaz aktivitesi üzerinde etkiye sahip değildir (p>0.05). Analiz sonuçlarına göre etkili faktörler için yeni bir deney planı hazırlanıp Tepki Yüzey Metodolojisi  ile optimum koşullar belirlenmiştir. 
Tepki Yüzeyleri Metodolojisi çalışması kapsamında, sıcaklık, substrat konsantrasyonu ve pH faktörleri belirli parametrelerde tekrar değerlendirilmiş ve en yüksek pektinaz enzimi aktivitesinin olduğu koşul saptanmıştır. Tepki Yüzeyleri Metodolojisine göre en yüksek pektinaz aktivitesi değeri 16 ℃ sıcaklık, %3 substrat konsantrasyonu, 4,5 pH değerinde pektinaz aktivitesi 10,0471 U/mL olarak ölçülmüştür. Design Expert tasarımına göre optimum koşullarda (17,91 ℃ sıcaklık, 4,5 pH, %3 substrat konsantrasyonu) pektinaz aktivitesi 9,60636 U/ml dir. Yapılan analizlerin istatistiksel sonuçları incelendiğinde, optimum pektinaz üretimi, 18 ℃ sıcaklık, 4,5 pH ve %3 substrat konsantrasyonunda 9,98 U/ml bulunmuştur. Doğrulama deneyinde pektinaz aktivitesi 9,029 U/ml olarak ölçülmüştür.

Abstract:
Different wastes were evaluated according to their pectinase production activity. For determining the most active substrat, mandarin shell flour, cherry kernel, pumpkin kernel, apricot kernel, whey  were used. Yamadazyma spp. B514-1 strain was inoculated into the media and incubated at 15 ℃ for for 72 hours with constant shaking at 150 rpm. After experiment, whey, cherry kernel and apricot kernel were found as the most effective substrates. Plackett-Burman design and RSM were done for optimisation. Plackett-Burman design method was used for this analysis. Seven parameter were evaluated for optimisation of pectinase. Inkubation temperature, incubation time, pH, substrat concentration, volume, inoculum concentration, agitating speed. According to analysis, the highest pectinase activity (3,3819 U/mL) was observed at 20 ℃, 24 h, 4,5 pH, 120 rpm, %2 substrat concentration, %3 inoculum level, 80 mL volume. An experiment plan were planned and the most effective factor were determined with RSM. Incubation temperature, pH and substrate concentration were the most effective parameters of the experiment. Three temperature values (12 ℃, 16 ℃, 20 ℃), three pH values (4,5; 5,5; 6,5), three substrat concentration (1%, 2%, 3%) were applied to samples. Then the most effective condition was selected. The highest pectinase activity was measured at 16 ℃ temperature, 4,5 pH and 3% substrate concentration as 10,0471 U/ml. According to ANOVA, the optimal pectinase activity was determined as 9,98 U/ml at 18 ℃ temperature, 4,5 pH and %3 substrat concentration. The verification of this value is controlled with experiment. The pectinase activity was found as 9,029 U/ml.