Aureobasidium pullulans ile pullulan üretimine etki eden çeşitli parametrelerin incelenmesi

Bu tez çalışmasında, çeşitli fermantasyon parametrelerinin Aureobasidium pullulans AZ-6 suşunun, pullulan üretimine etkileri araştırılmıştır. Çalışmadaki fermantasyon deneyleri, kesikli sistemde; sıcaklığı ve çalkalama hızı kontrol edilebilen çalkalamalı su banyolarında gerçekleştirilmiştir. Araştırmada kullanılacak olan suşun belirlenebilmesi amacıyla, yedi A. pullulans suşunun pullulan üretimleri karşılaştırılmış ve daha yüksek derişimde (17.56 g/L) pullulan ürettiği belirlenen; yerel A. pullulans AZ-6 suşu deneyler için seçilmiştir. Fermantasyon ortamında kullanılan farklı karbon kaynaklarının, A. pullulans AZ-6'nın pullulan üretimine etkileri incelendiğinde, denenen glukoz, fruktoz, sakkaroz, galaktoz ve maltoz içerisinden sakkarozun daha yüksek pullulan üretimini (15.66 g/L) sağladığı bulunmuştur. A. pullulans AZ-6 suşunun pullulan üretimini en iyi destekleyen azot kaynağının belirlenebilmesi için gerçekleştirilen deneylerde, fermantasyon ortamında, organik azot kaynakları olarak; üre, maya özütü, pepton, inorganik azot kaynakları olarak ise; (NH4)2SO4, NaNO3 ve NH4Cl kullanıldığında, maksimum pullulan derişimi (18.61 g/L); pepton ve (NH4)2SO4'ın birlikte kullanıldığı ortamda elde edilmiştir. Bu çalışmada daha sonra, yanıt yüzey yöntemi kullanılarak A. pullulans AZ-6 suşuyla pullulan üretiminin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, kullanılan programdaki dönüşümlü merkezi karma tasarım yöntemiyle, merkezde 6 tekrarlı, toplam 30 deneysel noktadan oluşan bir deney tasarım planı oluşturulmuştur. Tasarımda, bağımsız değişkenler olarak; fermantasyon ortamının başlangıç sakkaroz ve pepton derişimleri, fermantasyon ortamının başlangıç pH'ı ve sıcaklık seçilirken, bağımlı değişkenler olarak; maksimum ekzopolisakkarit (EPS) ve pullulan derişimleri, A. pullulans AZ-6'nın özgül üreme hızı, maksimum özgül pullulan üretim hızı ve pullulan verimi seçilmiştir. Tasarım planındaki koşullara göre gerçekleştirilen deneylerden sonra, elde edilen sonuçlara, program yardımıyla çoklu regresyon analizi uygulanarak, bağımsız değişkenlerin, bağımlı değişkenler üzerindeki etkilerini gösteren model eşitlikler türetilmiş ve bu eşitliklerin uygunlukları, varyans (ANOVA) analiziyle değerlendirilmiştir. Optimizasyon, programdaki; istenilen hedefe ulaşma fonksiyonuyla, nümerik olarak gerçekleştirilmiştir. Program tarafından üretilen 100 çözümden, istenilen hedefe ulaşma fonksiyonu değerinin; 0.977, fermantasyon ortamının başlangıç sakkaroz ve pepton derişimleri ile pH'ının sırasıyla; 100 g/L, 11.305 g/L ve 6.481, sıcaklığın ise, 24.2°C olduğu koşullar, optimum olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda gerçekleştirilen deneylerde maksimum EPS ve pullulan derişimleri, özgül üreme hızı, maksimum özgül pullulan üretim hızı ve pullulan verimi sırasıyla; 36.95 ve 35.47 g/L, 0.064 sa-1, 0.036 [g pullulan/(g mo.sa)] ve %54.48 olarak elde edilmiş ve optimum koşullar; %95 güven düzeyinde doğrulanmışlardır. Tez araştırmasında, çeşitli doğal substrat kaynaklarının; ön işlemlerden geçirildikten sonra, doğrudan fermantasyon ortamı veya fermantasyon ortamı temel bileşeni olarak kullanılmalarının, A. pullulans AZ-6 suşunun, pullulan üretimine etkileri de araştırılmıştır. Doğal substrat kaynakları olarak; peyniraltı suyu, melas, üzüm posası, şeker pancarı küspesi, kavun, karpuz, soğan ve havuç kabukları ile tatlı patatesin kullanıldıkları deneylerde, maksimum pullulan üretimleri; tatlı patates özütü (37.62 g/L) ve melas çözeltisi (18.67 g/L) doğrudan fermantasyon ortamı olarak kullanıldığında gerçekleşmiştir. Bu tez çalışmasında UV mutasyonu uygulamasının, A. pullulans AZ-6 suşunun pullulan üretimine etkileri de incelenmiştir. Bu deneylerde elde edilen; 13 olası mutant suşun ürettikleri maksimum pullulan derişimlerinin (30.84-35.66 g/L) birbirlerine oldukça yakın oldukları ve bu suşlar tarafından üretilen maksimum pullulan derişimlerinin aynı koşullarda, A. pullulans AZ-6'nın ürettiğine oldukça benzer olduğu saptamıştır. Tez araştırmasında, EPS örneklerinin, FT-IR spektrometresiyle gerçekleştirilen moleküler yapı analizlerinde, A. pullulans AZ-6 suşu tarafından üretilen EPS'ye ait spektrumların, pullulan için karakteristik pikler içerdiği belirlenmiştir. Çalışmada elde edilen bazı EPS örneklerinin molekül ağırlıkları hesaplandığında ise, bu değerlerin; 0.49x107-3.30x107 aralığında değiştikleri bulunmuştur.