Patates kabuklarından izole edilen Priestia megaterium sfa ile amilaz üretiminin istatistiksel optimizasyonu, amilazın karakterizasyonu ve deterjan endüstrisi ile nanopartikül sentezinde potansiyel uygulamaları
Statistical optimization of amylase production by Priestia megaterium sfa isolated from potato peels, characterization of amylase and potential applications in the detergent industry and nanoparticle synthesis
Yazar: FATMA AKBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. SÜMEYRA GÜRKÖK ; DOÇ. DR. MURAT ÖZDAL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Amaç: Bu tez çalışmasında patates kabuklarından amilaz üreten bakterilerin izolasyonu, en yüksek aktiviteye sahip izolatın tanılanması, bu izolattan amilaz üretim koşullarının optimizasyonu, üretilen enziminin optimum çalışma koşullarının belirlenmesi ve deterjan endüstrisi ile nanopartikül sentezinde kullanım potansiyelinin araştırılması amaçlanmıştır.
Yöntem: Patates kabuklarından izole edilen bakteriler arasından en iyi amilaz üretici izolat seçilmiş, klasik ve moleküler tekniklerle karakterize edilmiştir. Optimum amilaz üretim koşulları Tepki Yüzey Metodu'nun Box-Behnken dizaynı ile belirlenmiştir. Üretilen amilaz enziminin aktivitesi üzerine sıcaklık, pH, çeşitli metal iyonları ve çözücülerin etkisi araştırılmıştır. Amilaz enziminin kumaşlardaki nişasta bazlı lekeleri uzaklaştırılma potansiyelleri yıkama testleriyle incelenmiştir. AgNO3, CoCl2, CuSO4, FeSO4, MgSO4, MnSO4, Na₂SeO₃, NiCl2 ve ZnSO4 tuzlarından elde edilen amilaz üretim fermantasyon sıvısı kullanılarak sentezlenen nanopartiküller X ışını kristalografisi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile karakterize edilmiştir.
Bulgular: Bakteri izolatları arasından en yüksek amilaz aktivitesi Priestia megaterium SFA (GenBank Erişim No: OR415891.1) bakterisinde elde edilmiştir. En yüksek amilaz üretimi 35 °C ve pH 7,0'de, çözünebilir nişasta ve maya özütü varlığında, 3 günlük inkübasyon süresinde elde edilmiştir. Amilaz aktivitesi için optimum sıcaklık 40 °C ve pH 9,0 olarak belirlenmiştir. Amilazın çeşitli metal iyonları, reaktifler, çözücüler ve deterjanlar varlığında kararlı olduğu tespit edilmiştir. Amilaz enziminin kumaş parçalarından nişasta ve çikolata lekelerini çıkardığı görülmüştür. Ayrıca gümüş, selenyum, magnezyum ve bakır nanopartiküllerini sentezleyebilmiştir.
Sonuç: Patates kabukları kullanılarak P. megaterium SFA bakterisi ile amilaz üretiminin koşulları istatistiksel olarak optimize edilmiştir. Enzim aktivitesi üzerine çeşitli parametrelerin etkisi belirlenmiştir. Amilaz enziminin deterjan endüstrisinde ve nanopartikül sentezinde kullanım potansiyeline sahip olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Purpose: In this thesis, it was aimed to isolate amylase producing bacteria from potato peels, to identify the isolate with the highest activity, to optimize the amylase production conditions from this isolate, to determine the optimum working conditions of the enzyme, and to investigate its potential for use in the detergent industry and nanoparticle synthesis.
Method: Among the bacteria isolated from potato peels, the best amylase producing isolate was selected and identified by classical and molecular techniques. The optimal conditions for amylase production were determined by the Box-Behnken design of the Response Surface Methodology. The effects of temperature, pH, various metal ions, and solvents on the activity of the enzyme were investigated. The potential of the amylase enzyme to remove starch-based stains from fabrics was investigated by washing tests. Nanoparticles synthesized from AgNO3, CoCl2, CuSO4, FeSO4, MgSO4, MnSO4, Na₂SeO₃, NiCl2 and ZnSO4 salts using amylase production fermentation broth were characterized by X-ray crystallography (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM).
Results: Among the bacterial isolates, the highest amylase activity was obtained with Priestia megaterium SFA (GenBank Accession No: OR415891.1). The highest amylase production was obtained at 35 °C, pH 7.0, in the presence of starch and yeast extract, in a 3-day incubation period. The optimum temperature for amylase activity was determined as 40 °C and pH 9.0. The amylase was stable in the presence of various metal ions, reagents, solvents, and detergents. The amylase enzyme was found to be able to remove starch and chocolate stains from fabric pieces. Additionally, it was able to synthesize silver, selenium, magnesium, and copper nanoparticles.
Conclusion: The conditions for amylase production by P. megaterium SFA bacteria using potato peels were statistically optimized. The effect of various parameters on the enzyme activity was determined. It was concluded that the amylase enzyme has the potential to be used in the detergent industry and nanoparticle synthesis.