2-Metil-1-fenilpropan-1-on'un Lactobacillus fermentum by35 biyokatalizör ile asimetrik biyoindirgenmesinde I-optimal tasarıma dayalı model kullanılarak reaksiyon koşullarının optimizasyonu
Optimization of reaction conditions using I-optimal design-based model in the asymmetric biorestriction of 2-methyl-1-phenypropan-1-on with Lactobacillus fermentum by35 biocatalyzer
Yazar: SELMANİ AKSUOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ENGİN ŞAHİN
Bayburt Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Biyodönüşüm = Bioconversion ; Bütanol = Butanol ; Katalizörler = Catalysts ; Optimizasyon = Optimization ; İndirgeme = Reduction ; Şekil optimal tasarım = Shape optimal design

Özet:
Prokiral ketonların biyolojik olarak indirgenmesi, biyolojik olarak aktif birçok bileşik ve doğal ürün üretmek için potansiyel olarak faydalı öncüler olan kiral ikincil alkollere verimli erişim sağlar. Bu biyolojik indirgeme işlemi, Laktik Asit Bakteri suşları gibi tüm hücreli biyokatalizörler kullanıldığında farklı parametrelerden etkilenebilir. Bu bağlamda, bu tez çalışmasında, 2-metil-1-fenilpropan-1-on'un asimetrik biyo-indirgenmesi için gereken pH, inkübasyon süresi, sıcaklık ve karıştırma hızı gibi kültür parametrelerini optimize etmek için I-optimal tasarım tabanlı bir model kullanılacaktır. Lactobacillus fermentum BY35, en yüksek dönüşüm oranını (cr) ve enantiyomerik aşırılığı (ee) elde etmek için bir biyokatalizör olarak kullanıldı. Önerilen optimizasyon model kullanılarak, dört kültür parametresinin optimum değerleri: pH 6.5, sıcaklık 25 °C, inkübasyon süresi 38,5 saat, karıştırma hızı 200 rpm dir. Bu şartlar altında ee değeri %98,78 ve cr değeri %98,92 olarak önerildi. Bu optimizasyon şartları altında yapılan deneysel çalışma sonucunda cr ve ee değerleri sırasıyla> %99 ve> %99 olarak bulunmuştur. Bu sebeple, optimizasyon modelinin sonuçları, deneysel sonuçlar ile tutarlıdır. Ayrıca, bu tez çalışmasında, asimetrik indirgeme için önerilen I-optimal tasarım tabanlı model kullanarak kültür parametrelerini optimize eden ilk çalışmadır ve asimetrik indirgenme reaksiyonlarında bu metodun kullanılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Bioreduction of prochiral ketones provides efficient access to chiral secondary alcohols, which are potentially useful precursors for producing many biologically active compounds and natural products. This biological reduction process can be affected by different parameters when whole-cell biocatalysts such as Lactic Acid Bacteria strains are applied. In this regard, this article proposed an I-optimal design-based model for the asymmetric bioreduction of 2-methyl-1-phenylpropan-1-one to optimize culture parameters such as temperature, pH, incubation time and shaking rate. Lactobacillus fermentum BY35 as a biocatalyst while achieving the highest conversion rate (cr) and enantiyomeric excess (ee). Using the proposed optimization model, the optimum settings and cr and ee values of the four culture parameters were found as follows: pH 6.5, temperature 25 °C, incubation time 38.5 hours, stirring speed 200 rpm, ee value 98.78% and cr value 98.92%. After the validation of the process, the values of cr and ee were found to be >99% and >99%, respectively, while using the optimum operating conditions from the optimization model. Therefore, the results of the optimization model are consistent with the results of the validation experiment. It should also be noted that this article is the first study to optimize culture parameters using the proposed I-optimal design-based model for an asymmetric reduction.