Bakteriyel hemoglobinin sürekli biyoetanol üretiminde kullanımı
Use of bacterial hemoglobin in continuous bioethanol production
Yazar: GAMZE ŞEKER
Danışman: PROF. DR. MELTEM YEŞİLÇİMEN AKBAŞ
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Bu çalışmada arpa malt özütünden etanol üretimini arttırmada VHb ekspresyonunun ve/veya hücre immobilizasyonunun etkisi araştırıldı. Etanol üreticisi Esherichia coli suşu olan FBR5 ve bu suştan geliştirilmiş vgb bulunduran iki suş (TS3 ve TS4) fermentasyonu sağlamak amacıyla kullanıldı. Ayrıca farklı karbon kaynaklarının (glukoz, maltoz ve arpa malt özütü) etkin etanol üretimine etkisi karşılaştırmalı olarak şeker içeren besiyerleri ile değerlendirildi. 
Maltoz içeren besiyeri (MB) dışında glukoz (GB) ve malt özütü içeren (MÖB) besiyerlerinde VHb ekspresyonunun ve immobilizasyonun etanol üretiminde arttırıcı etkisi olduğu görüldü. Denenen besiyerleri içerisinde arpa malt özütünün fermentasyon ortamı için en iyi karbon kaynağı olduğu belirlendi. En yüksek etanol üretimi %2.97 oranı ile immobilize TS4 suşu ile MÖB besiyerinde sağlandı. MÖB besiyerinde birim hücre biyokütlesi başına etanol üretiminin immobilize FBR5 suşuna göre immobilize TS3 suşu için %2, immobilize TS4 suşu için %15 oranında daha yüksek olduğu belirlendi. Ayrıca immobilize TS4 suşu (vgb+) ile immobilize FBR5 (vgb-) suşu ile üretilenden %57 oranında daha yüksek miktarda etanol ürettildiği saptandı.
İmmobilize boncukların tekrarlı kullanımının etanol üretimine etkisi, 48 saatlik ardışık 9 fermentasyon boyunca GB, MB ve MÖB besiyerlerine aktarılmasıyla belirlendi. MÖB besiyerinde,  VHb eksprese eden immobilize haldeki TS4 suşu, immobilize FBR5 ve TS3 suşlarına göre sırasıyla %18-55 ve %29-57 oranında daha fazla etanol üretimi gerçekleştirdi.
 Tez çalışması sonunda, VHb ekspresyonunun ve/veya hücre immobilizasyonunun farklı karbon kaynaklarından biyoetanol üretimini arttırmada etkin bir strateji olduğunu saptandı. Ayrıca, arpa malt özütünün biyoetanol üretiminde potansiyel alternatif bir karbon kaynağı olabileceği görüldü. Sonuç olarak immobilize formdaki VHb ekpsrese eden E. coli suşlarının arpa malt özütünden etanol üretimini arttırmada ümit verici bir yaklaşım olabileceği belirlendi.

Abstract:
In this study, the enhancement of bioethanol production through VHb expression and/or cell immobilization from barley malt extract was investigated. The ethanologenic Esherichia coli strain FBR5 and two derivative strains (TS3 and TS4) carrying vgb (Vitreoscilla hemoglobin) were used. The effects of diffrent carbon sources (glucose, maltose and malt extract) were also evaluated for efficient ethanol production comperatively by using sugar containing media.
VHb expression and more effectively combination of VHb expression and immobilization enhanced ethanol production in all fermentation media except maltose containing media (MB). The barley malt extract was found to be the best carbon source for the fermentation medium. The highest amount of ethanol production was 2.97% (v/v) by using immobilized TS4 strain in barley malt extract medium (MOB). The ratio of ethanol concentration to cell biomass as much as 2% for TS3 and 15% for TS4 compared to FBR5 strain in MOB medium by immobilized cells. In addition, immobilized TS4 (vgb+) produced higher amount of ethanol than immobilized FBR5 (vgb-) at the rate of %57 MOB medium.
The efficiency of repeated use of immobilized cells, 9 succesive 48 houred batches was determined by using GB, MB and MOB media. In MOB growth media, free VHb expressing and more effectively immobilized TS4 strain produced higher amount of ethanol up to 18-55% and 29-57% respectively than FBR5 and TS3 strains.
The results indicate that combination of VHb expression and/or cell immobilization can be an effective strategy for improving bioethanol production from diffrent carbon sources. In addition as a carbon source barley malt extract can be a potential alternative raw material for bioethanol production. Repeated use of immobilized VHb expressing ethanologenic E. coli cells could be a promising approach to improve ethanol production from barley malt extract.