Rhodococcus pyridinivorans AF173005 ve Enterobacter sp. KF052587 izolatlarından elde edilen ekzopolisakkaritlerin çeşitli yöntemlerle karakterizasyonu ve biyoteknolojik uygulamalarının değerlendirilmesi
Characterization of the exopolysaccharides from Rhodococcus pyridinivorans AF173005 and Enterobacter sp. KF052587 strains by various methods and evaluation of their biotecnological applications
Yazar: TUĞÇE ERDOĞDU
Danışman: DOÇ. DR. NUR CEYHAN GÜVENSEN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF VARGÜN
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Bu çalışmada atık su arıtım tesislerinden izole edilen Enterobacter sp. KF052587 (ZZ40) ve Rhodococcus pyridinivorans AF173005 (ZZ 47) bakterilerinden üretilen ekzopolisakkaritlerin (EPS) kısmi saflaştırması yapılarak in-vitro biyoaktiviteleri ve fizikokimyasal karakterizasyonları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar yorumlanarak potansiyel biyoteknolojik kullanımları ve biyoürün kapasiteleri değerlendirilmiştir. Ticari suş olan Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512' den üretilen dekstran referans olarak kullanılmıştır. İn-vitro biyoaktivitelerden antibiyofilm ve antioksidan denemeleri yapılmıştır. EPS' lerin antioksidan özellikleri DPPH, hidroksil radikal giderimi ve süperoksit radikal giderimi ile belirlenmiştir. DPPH serbest radikal giderim yöntemi ile EPS 40'ın 0.25 mg/mL konsantrasyonda %68, EPS 47 ise aynı konsantrasyonda %54 giderimde bulunmuştur. Hidroksil radikal giderimde ise EPS 40'da  %21, EPS 47 %22 giderim hesaplanmıştır. Süperoksit radikal giderim tayini yönteminde ise EPS 47' nin %62, EPS 40' ın %65 ve dekstranın %56 giderimde bulunduğu görülmüştür.
Fizikokimyasal karakterizasyon çalışmalarında intrinsik viskozite ile EPS' lerin ortalama molekül ağırlıkları hesaplanmıştır. Sonuçlara göre EPS 40 [ƞ]= 0.38285 g/dL EPS 47 [ƞ]=0.11675 g/dL dekstran [ƞ]= 0.53385 g/dL intristik viskozite ve dekstran için Mw=81.360 g/mol, EPS 40 için Mw=50.153 g/mol ve EPS 47 için Mw=8.903 g/mol olarak bulunmuştur. Termal kararlılık tayini için termo-gravimetrik analiz uygulanmıştır. EPS 47' nin ana bozunma sıcaklıkları 182.28 ˚C, 213. 89 ˚C ve 327.35 ˚C bulunmuştur. EPS 40' ın ana bozunma sıcaklıkları 182.77 ˚C, 212.38 ˚C, 328.52 ˚C' dir. Dekstranın ana bozunma sıcaklıkları 145.89 ˚C, 172.49 ˚C, 219.91 ˚C, 293.68 ˚C' dir. EPS' lerin fonksiyonel grupları Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) analizi ile belirlenmiştir. Kimyasal yapılarının açıklanabilmesi için Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) analizi yapılmıştır. EPS' lerin sıvı çözeltileri ile farklı konsantrasyon ve sıcaklıktaki reolojik özellikleri incelenmiştir. Ayrıca liyofilize EPS ve hazırlanan filmlerinin morfolojik görüntülemeleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Mikrobiyal Ekzopolisakkarit (EPS), Doğal Aktiviteler, Kimyasal                      Karakterizasyon, Biyoteknolojik Uygulamalar

Abstract:
In this study, Enterobacter sp. KF052587 (ZZ40) and Rhodococcus pyridinivorans AF173005 (ZZ47) isolated from waste water treatment plants, in-vitro bioactivity and physicochemical characterization of the exopolysaccharides (EPS) produced from the bacteria were carried out by partial purification. The results obtained were interpreted to evaluate potential biotechnological uses and bioproduct capacities. The dextran produced by the commercial strain Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512 was used as a reference. Antibiotic and antioxidant assays were performed from in vitro bioactivity. The antioxidant properties of EPSs were determined by DPPH, hydroxyl radical elimination and superoxide radical elimination. With DPPH free radical scavenging, EPS 40 was found to be 68% at 0.25 mg/ mL and EPS 47 at 54% at the same concentration. For hydroxyl radical removal, EPS 40% 11 and EPS 47 22% removal were calculated. It has been found that EPS 47 is 62%, EPS 40 is 65% and dextran is 55% with superoxide radical elimination. 
In physicochemical characterization studies, the intrinsic viscosity and the average molecular weights of EPS were calculated. According to the results, EPS 40 [ƞ] = 0.38285 g / dL EPS 47 [ƞ] = 0.11675 g / dL dextran [ƞ] = 0.53385 g / dL Mw = 81.360 g / mol for intrinsic viscosity and dextran, Mw = 50.153 g / mol and for EPS 47 Mw = 8.903 g / mol. Thermo-gravimetric analysis was applied to determine the thermal stability. The main degradation temperatures of EPS 47 were found to be 182.28 ˚C, 213. 89 ˚C and 327.35 ˚C. The main degradation temperatures for EPS 40 are 182.77 ˚C, 212.38 ˚C and 328.52 ˚C. The main degradation temperatures of the dextran are 145.89 ˚C, 172.49 ˚C, 219.91 ˚C and 293.68 ˚C. Functional groups of EPS were determined by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) analysis. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) was used to explain the chemical structures. The rheological properties of EPSs were investigated with liquid solutions at different concentrations and temperatures. In addition, morphological images of lyophilized EPS and prepared films were made by scanning electron microscopy (SEM).

Keywords: Microbial Exopolysaccharide (EPS), Natural Activities, Chemical Characterization, Biotechnological Applications