Gıda kaynaklı mayalar ile biyosürfektanların üretimi ve fonksiyonel özelliklerinin araştırılması
Production of biosurfactants by foodborne yeasts and investigation of their functional properties
Yazar: KÜBRA ERYAŞAR ÖRER
Danışman: PROF. DR. SEDA KARASU YALÇIN
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Biyosürfaktanlar = Biosurfactants ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Fermenter = Fermenter ; Fonksiyonel özellikler = Functional properties ; Mikrobiyal fermentasyon = Microbial fermentation ; Yüzey gerilimi = Surface tension

Özet:
Bu çalışmada ilk olarak gıda kaynaklı yerli 142 adet maya suşunun biyosürfektan üretimi kapasiteleri araştırılmıştır. Bu aşamada ön tarama testlerinin yanı sıra başlıca yüzey geriliminin düşürülmesi parametresi esas alınarak Cyberlindnera fabianii MİAU-1 suşu biyosürfektan üreticisi suş olarak seçilmiştir. Bu suşun biyosürfektan üretimi üzerine farklı karbon ve azot kaynakları türünün ve derişiminin etkilerinin araştırıldığı deneylerde glukoz (%10), ayçiçek yağı (%10), maya özütü (3 g/L) ve ürenin (3 g/L) bir arada kullanıldığı koşullarda ortam yüzey geriliminin 28.25 mN/m olarak optimum düzeyde düşürüldüğü belirlenmiştir. Ayrıca gıda endüstrisi artıklarından (zeytin karasuyu, %20 ve artık kızartma yağı, %10) yararlanılarak hazırlanan besiyerinde üretilen biyosürfektan aracılığıyla, ortam yüzey geriliminde en yüksek 24.46 mN/m düzeyinde azalma sağlamıştır. Biyosürfektan üretiminin optimum tanımlı ve artık bazlı ortamlar kullanılarak fermentör koşullarında gerçekleştirildiği çalışmalarda sırasıyla 37.32 ve 6.26 g/L ham biyosürfektanın üretildiği bulunmuştur. Maya kaynaklı ham ve saflaştırılan biyosürfektanların biyokimyasal karakterizasyonu amacıyla FT-IR ve NMR yöntemlerinden yararlanılarak bu biyosürfektanların soforolipit yapısı taşıdıkları ortaya konmuştur. Tanımlı ve artık bazlı besiyerlerinde üretilen ham biyosürfektanların kritik misel derişimleri sırasıyla 42.68 ve 423.99 mg/L; saf biyosürfektanların ise 1290.27 ve 1813.80 mg/L olarak bulunmuştur. Tanımlı ortamda üretilen ham biyosürfektanın fonksiyonel özellikleri incelendiğinde ise öncelikle bu biyosürfektanın farklı ortam (pH, tuz derişimi ve sıcaklık) koşulları altında suyun yüzey gerilimini düşürme stabilitelerini genel olarak koruduğu belirlenmiştir. Ayrıca üretilen biyosürfektan, Listeria monocytogenes (%89.23-92.03), Salmonella Enteritidis (%62.23-76.66) ve Escherichia coli (%45.83-58.34) patojenlerine karşı antibakteriyel aktivite; Staphylococcus aureus ve L. monocytogenes kaynaklı biyofilm oluşumlarının sırasıyla en yüksek yaklaşık %67 ve %55.50 oranlarında önlenmesi için anti adezyon etki göstermiştir.

Abstract:
In this study, firstly the biosurfactant production capacities of 142 food originated indogenous yeast strains were investigated. At this stage, Cyberlindnera fabianii MIAU-1 strain was selected as the biosurfactant producer strain based on the reducing of the surface tension parameter as well as the preliminary screening tests. In experiments searching the effects of different types and concentrations of carbon and nitrogen sources on the biosurfactant production of this strain, the surface tension of the medium was reduced to 28.25 mN/m at the optimum level when  glucose (10%), sunflower oil (10%), yeast extract (3 g/L) and urea (3 g/L) were used together. In addition, the highest reduction in the surface tension of medium was achieved to be 24.46 mN/m by the biosurfactant produced in the medium prepared by using the food industrial wastes (olive mill wastewater, 20% and waste frying oil, 10%). In studies where biosurfactant production was carried out under bioreactor conditions using optimum defined and waste-based media, it was found that 37.3235 and 6.262 g/L crude biosurfactant were produced, respectively. For the biochemical characterization of the crude and also purified biosurfactants from the yeast, FT-IR and NMR methods were used and it was determined that these biosurfactants had a sophorolipid structure. The critical micelle concentrations of the crude biosurfactants produced in defined and waste-based media were found to be 42.68 and 423.99 mg/L and also these concentrations of the purified biosurfactants were 1290.27 and 1813.80 mg/L, respectively.  When the functional properties of the crude biosurfactant produced in a defined medium were examined, it was determined that this biosurfactant generally maintained its stability by reducing the surface tension of water under different ambient (pH, salt concentration and temperature) conditions. In addition, the produced biosurfactant had antibacterial activity against the pathogens of Listeria monocytogenes (89.23-92.03), Salmonella Enteritidis (62.23-76.66%) and Escherichia coli (45.83-58.34); and also anti adhesion effect to prevent biofilm formations of Staphylococcus aureus and L. monocytogenes by the highest rates of approximately 67% and 55.50%, respectively.