Pseudomonas putida ile izoöjenolden doğal vanilin üretiminin optimizasyonu
Optimization of natural vanillin production from isoeugenol by pseudomonas putida
Yazar: HÜSEYİN KARAKAYA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MURAT YILMAZTEKİN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada Pseudomonas putida HUT 8100 bakteri kültürü kullanılarak izoöjenol'den doğal vanilin aroması üretilmiş ve üretim veriminin arttırılması amacıyla koşulların optimizasyon yolları araştırılmıştır.
Biyodönüşüm için öncelikli olarak Pseudomonas putida kültürünün gelişim kinetiği incelenmiştir. Agar üzerinde yapılan canlı bakteri sayımına göre popülasyon 48. saatte en yüksek değerine ulaşmış ve bu saatten itibaren popülasyonda nicel açıdan bir duraklama olduğu tespit edilmiştir.
Duraklama fazı içerisinde popülasyonun en yoğun noktasına ulaştığı 48. saatte kültür GYP (Glikoz Yeast Ekstrakt Pepton) sıvı besiyerinden alınarak biyodönüşümün gerçekleşeceği potasyum fosfat tampon çözeltisi içerisine alınmıştır. Erlen düzeyinde gerçekleştirilen üretimlerde 24, 28 ve 32 oC olmak üzere 3 farklı sıcaklık değerinde biyodönüşüm miktarı kontrol edilmiştir. Yapılan denemeler sonucunda bakterinin 28 oC'de en iyi üretim performansını gösterdiği saptanmıştır.
Daha sonraki aşamada çözelti içerisindeki potasyum iyonu konsantrasyonu ve dolayısıyla pH değişikliğine bağlı olarak kültürün vanilin üretim kapasitesinin ne şekilde değiştiği incelenmiştir. Buna göre en iyi üretimin 4.84 g/L K2HPO4 ile 16.65 g/L KH2PO4 içeren (pH 6.30) tampon çözelti içerisinde gerçekleştiği görülmüştür.
Ayrıca aerobik bir kültür olan P. putida'nın havalandırmasız ve yarı havalandırmalı ortamdaki biyodönüşüm performansı da araştırılmıştır. Yarı havalandırma yapılan ortam koşullarında daha yüksek biyodönüşüm verimi elde edilmiştir.
Elde edilen bulgulardan faydalanılarak (28 oC ve 6.30 pH'da) erlen içerisinde hazırlanan biyodönüşüm ortamına farklı miktarlarda izoöjenol ilavesi yapılmıştır. Ortama % 40 (w/v) oranında izoöjenol ilave edildiğinde, 120 saatlik biyodönüşüm süresi sonunda 9.14 g/L vanilin elde edilmiştir. 
Sonuç olarak, biyodönüşüm üzerine etkisi bulunan parametrelerin optimizasyonu ile vanilin üretiminde önemli düzeyde artış kaydedilmiştir.


ANAHTAR KELİMELER: Biyodönüşüm, Pseudomonas putida, vanilin, izoöjenol

Abstract:
In this study, natural vanillin was produced from isoeugenol using Pseudomonas putida HUT 8100 culture and it were investigated optimization ways of conditions which were effective on vanillin yield. 
Pseudomonas putida culture's growing kinetics were examined primarily for bioconversion. According to viable cell counting results on agar surface, population has reached maximum level in 48 hours and after this moment there has been detected a stationary position in terms of quantitive amounts.
Culture was transferred to potassium phosphate buffer medium from GYP (Glucose Yeast Extract Peptone) broth when population reached maximum level in stationary phase at 48th hour. In flask scale bioconversion experience, 3 temperature levels about 24, 28 and 32 oC were tested. It has determined in consequence of experiements; culture showed best vanillin production performance at 28 oC.
On next step, it was investigated how vanillin production capacity effected by changing potassium ion concentration and correspondingly changing pH of medium. The most effective production was seen in medium which contains 4.84 g/L K2HPO4 and 16.65 g/L KH2PO4 (with pH 6.30).
Bioconversion performance of Pseudomonas putida, an aerobe culture, was also studied in non-aerated and semi-aerated conditions. There was obtained higher bioconversion yield when semi-aerated conditions used.
Using obtained results (at 28 oC and 6.30 pH), different isoeugenol amounts added to bioconversion medium in erlen-mayer flasks. After 120 hours for bioconversion, vanillin reached 9.14 g/L in case of 40 % (w/v) isoeugenol was added to medium.
Eventually, optimizing of bioconversion parameters which are effective on yield caused a significant increase in vanillin yield.


KEY WORDS: Bioconversion, Pseudomonas putida, vanillin, isoeugenol