Gıda güvenliğinin sağlanmasında kullanılabilecek bazı heterohalkalı bileşiklerin sentezi, biyolojik aktiviteleri ve potansiyel kullanım alanları
Synthesis, biological activities and potential uses of some heterocyclic compounds that can be used in food safety
Yazar: ÖZGE KAVAS
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM ÇAKIR ; PROF. DR. CEVHER ALTUĞ
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tezde, gıda güvenliğinin sağlanmasında kullanılabilecek bazı heterohalkalı bileşiklerin sentezi, biyolojik aktiviteleri ve potansiyel kullanım alanları incelenmiştir. Çalışma kapsamında, izoksazolo-1,4-benzotiyazin-4,4-dioksit, izoksazolo-1,4-benzotiyazin-4-oksit ve benzoimidazoltiyo asetat türevleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bileşiklerin yapıları İnfrared (IR), 1H ve 13C Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisi ve Yüksek Çözünürlüklü Kütle Spektrometresi (HRMS) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Bu bileşiklerin antibakteriyel özellikleri Gram pozitif (Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Micrococcus luteus) ve Gram negatif (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa ve Salmonella Typhimurium) bakterilere karşı incelenmiştir. Disk difüzyon yöntemine göre inhibisyon zonu büyük olan (>15 mm) bileşiklerin Minimum İnhibitör Konsantrasyon (MİK) değerleri belirlenmiştir. Bu özelliğe sahip bileşikler izoksazolo-1,4-benzotiyazin-4,4-dioksit türevleri olup özellikle bir tanesi (42b bileşiği), Bacillus cereus, Bacillus subtilis ve Staphylococcus aureus'a karşı büyük inhibisyon zon çapı (22-33 mm) ve düşük MİK değerleri (2 µg/mL) ile yüksek antibakteriyel etkinlik göstermiştir. MİK değerleri belirlenen izoksazolo-1,4-benzotiyazin-4,4-dioksit türevlerinin, biyofilm oluşturma kapasitesi yüksek olan Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa ve Staphylococcus aureus bakterilerine karşı biyofilm inhibisyonu ve biyofilm eradikasyon özellikleri incelenmiştir. Bileşiklerin MİK, MİK/2 ve MİK/4 konsantrasyonlarında biyofilm inhibisyonu ve MİK konsantrasyonlarında biyofilm eradikasyon özelliklerine (oluşmuş biyofilmi ortadan kaldırma) bakılmıştır. Bileşiklerden bazılarının (42b, 42c ve 42f) biyofilm inhibisyonu çalışmalarında Bacillus cereus, Bacillus subtilis ve Staphylococcus aureus'a karşı %100 oranında etkinlik gösterdiği tespit edilmiştir. Diğer taraftan, birçok bileşik Gram negatif bakterilere karşı düşük etkinlik göstermiş ve >500 µg/mL gibi yüksek MİK değerleri sergilemiştir. Heterohalkalı bileşiklerin antibakteriyel ve antibiyofilm aktivitelerinin, özellikle Gram pozitif bakterilere karşı yüksek etkinlik göstermiş olması, bu bileşiklerin gıda güvenliği uygulamalarında potansiyel kullanım alanlarına sahip olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, the synthesis, biological activities and potential uses of some heterocyclic compounds that can be used in ensuring food safety were investigated. Within the scope of the study, isoxazolo-1,4-benzothiazine-4,4-dioxide, isoxazolo-1,4-benzothiazine-4-oxide and benzoimidazoltio acetate derivatives were synthesised. The structures of the synthesised compounds were characterised by Infrared (IR), 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy and High Resolution Mass Spectrometry (HRMS) methods. The antibacterial properties of these compounds were investigated against Gram positive (Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Micrococcus luteus) and Gram negative (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Salmonella Typhimurium) bacteria. According to the disc diffusion method, Minimum Inhibitory Concentration (MIC) values of compounds with a large zone of inhibition (>15 mm) were determined. The compounds with this property were isoxazolo-1,4-benzothiazine-4,4-dioxide derivatives and especially one of them (compound 42b) showed high antibacterial activity against Bacillus cereus, Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus with large inhibition zone diameter (22-33 mm) and low MIC values (2 µg/mL). Biofilm inhibition and biofilm eradication properties of isoxazolo-1,4-benzothiazine-4,4-dioxide derivatives, whose MIC values were determined, against Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus bacteria with high biofilm formation capacity were investigated. Biofilm inhibition at MIC, MIC/2 and MIC/4 concentrations and biofilm eradication properties (removal of formed biofilm) at MIC concentrations of the compounds were investigated. Some of the compounds (42b, 42c and 42f) showed 100% activity against Bacillus cereus, Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus in biofilm inhibition studies. On the other hand, many compounds showed low activity against Gram negative bacteria and exhibited high MIC values of >500 µg/mL. The antibacterial and antibiofilm activities of heterocyclic compounds showed high activity especially against Gram positive bacteria, indicating that these compounds may have potential applications in food safety applications.