Çeşitli bakteri türleriyle farklı ortam ve çalışma şartlarında α-amilaz üretiminin incelenmesi
Investigation of α-amylase production with bacteria strains at different and medium conditions
Yazar: MUHAMMET ŞABAN TANYILDIZI
Danışman: PROF.DR. DURSUN ÖZER
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Ill ÖZET Doktora Tezi ÇEŞİTLİ BAKTERİ TÜRLERİYLE FARKLI ORTAM VE ÇALIŞMA ŞARTLARINDA a- AMİLAZ ÜRETİMİNİN İNCELENMESİ Muhammet Şaban TANYILDIZI Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa: 119 Bu çalışmada Bacillus subtilis IMG2, ve Bacillus amyloliquefaciens NRRL B-645 ile a-amilaz üretimi için ortam parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Çalışmanın ilk basamağında, sentetik ortamda her iki mikroorganizma için karbon kaynaklan, azot kaynaklan ve iz elementleri değiştirilerek enzim üretimi incelenmiştir. Her iki mikroorganizmada da karbon kaynağı olarak nişasta kullanılmasının enzim üretimini artırdığı belirlenmiştir. Gliserin B. amyloliquefaciens kullanılan ortamda enzim üretimini azaltmasına karşın, B. subtilis ile enzim üretiminde artışa neden olduğu gözlenmiştir. İnorganik azot kaynaklarının mikroorganizmalar tarafından kullanılamadığı, buna karşılık organik azot kaynaklarıyla enzim üretiminin arttığı görülmüştür. Bir metalo enzim olan a-amilaz üretiminde kalsiyum iyonunun gerekli olduğu belirlenmiştir. Yapılan optimizasyon deneyleri sonucunda B. amyloliquefaciens ile enzim üretiminin B. subtilis'e göre çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. B amyloliquefaciens ile maksimum enzim üretimi (1333 IU) 15 g/l nişasta, 2.5 g/l pepton, 1 g/l yeast ekstrakt, lg KH2PO4, 0.5 g/l MgS04.7H20, 0.1 g/l CaCl2 içeren ortamda elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise katı hal fermantasyonu için substrat olarak melas, şeker pancarı küspesi, ayçekirdeği küspesi, buğday kepeği, keçi boynuzu, mısır kepeği ve mısır proteini kullanılmıştır. Katı hal fermantasyonunda sentetik ortamda maksimum enzim üretimi sağlayan mikroorganizma olan B. amyloliquefaciens kullanılmıştır. Kullanılan substratlar arasından mısır kepeği ve mısır proteininde yüksek a-amilaz üretimi elde edilmiştir. Bu iki substrat kullanılarak diğer ortam parametrelerinin etkileri araştırılmıştır. Enzim üretimini en fazla ortam sıcaklığının etkilediği belirlenmiştir. Doğal substratlarla elde edilen enzim aktivitesinin sentetik ortam kullanılarak yapılan deneylere göre çok daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Mısır kepeği ile yapılan deney sonucunda maksimum enzim üretimi (8929 IU) 10IV g/1 yeast ekstrakt, 25 g/1 mısır kepeği, 1 g/I KH2P04 içeren ortamda 33°C ve 150 rpm karıştırma hızında elde edilmiştir. Mısır proteiniyle yapılan deneyler sonucunda ise maksimum enzim üretimi (8388 IU) 30 g/I mısır proteini ile 10 g/l yeast ekstraktın birlikte kullanıldığı 33°C ve 150 rpm karıştırma hızında elde edilmiştir. Doğal substratlarda diğer ortam bileşenlerinin enzim üretimi üzerine önemli bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. Bu durum sentetik ortamda enzim üretimi için gerekli olan bu elementlerin doğal substratlardan ve musluk suyundan karşılandığını göstermektedir. Anahatar Kelimeler : a-Amilaz, Mikrobiyal enzim üretimi, B. subtilis, B. amyloliquefaciens. Katı hal fermantasyonu.

Abstract:
ABSTRACT PhD Thesis INVESTIGATION OF ot-AMYLASE PRODUCTION WITH VARIOUS BACTERIA STRAINS AT DIFFERENT PROCESS AND MEDIUM CONDITIONS Muhammet Şaban TANYILDIZI Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering 2005, Page: 119 In this study, the effect of medium conditions on production of a-amylase by Bacillus subtilis IMG22 and Bacillus amyloliquefaciens NRRL B-645 were studied. In the first part of the study, the effects of carbon, nitrogen sources and other medium components on production a-amylase were investigated in synthetic media for both microorganisms. It was found that the production of a-amylase was increased with the use of starch as carbon source for both of microorganisms. Although the production of enzyme with B. subtilis was increased by using glycerol, the production of enzymes decreased with using B. amyloliquefaciens with glycerol. It was observed that inorganic nitrogen sources could not be used by microorganisms. However, enzyme production increased by using organic nitrogen sources by both microorganisms. The results showed that the calcium ions were required in the production of a-amylase called metalloenzyme. From the results of optimization experiments, it was concluded that the maximum enzyme activity value obtained using B. amyloliquefaciens was higher than that obtained with B. subtilis. Maximum enzyme activity (1333 IU) was obtained in the medium containing 15 g/1 starch, 2.5 g/l pepton, 1 g/1 yeast extract, Ig KH2PO4, 0.5 g/1 MgS04.7H20, 0.1g/lCaCl2. In the second part of the work, molasses, sugar beet pulp, sunflower pulp, wheat bran, carob, corn bran, corn protein were used as substrates for solid state fermentation. B. amyloliquefaciens which provides the highest enzyme activity in synthetic medium was used as microorganism in the solid state fermentation. The highest production of a-amylase was obtained in the experiments conducted with corn protein and corn bran. The effects of other medium parameters were investigated by using these substrates. Medium temperature was determined as most influencing parameter on production of a-amylase in solid state fermentation. It was determined that enzyme activities obtained by using natural substrates wereVI higher than those obtained in synthetic medium. Maximum enzyme production was obtained as 8829 IU in fermentation medium containing 10 g/1 yeast extract, 25 g/1 corn bran, 1 g/1 KH2P04 at 33°C and 150 rpm. However, this value was found to be 8388 IU in medium containing 10g/l yeast extract and 30 g/1 corn protein at 33°C, 150 rpm. There was not significant effect of the other medium components on a-amylase production in solid state fermentation. This shows that other medium components which are necessary for a-amylase production in synthetic medium exist in natural substrates and tap water. Keywords: a-Amylase, Microbial enzyme production, B. subtilis, B. amyloliquefaciens, Solid state fermentation..