Bacillus pumilus (NRLL B-212) ile pektin ve tarımsal atıklardan pektinaz üretiminin incelenmesi

Bu çalışmada, pektinaz grubu enzimlerden ekzo pektinaz, endo pektinaz ve pektin liyaz üretimi, gram pozitif bir bakteri olan Bacillus pumilus ile kesikli sistemde gerçekleştirilmiş, ortam pH' ı, başlangıç pektin konsantrasyonu, farklı karbon kaynakları, farklı azot kaynakları, fosfat konsantrasyonu ve metal iyonlarının enzim üretimine etkileri incelenmiştir. Biyoreaktör deneylerinde, karıştırma hızı ve hava akış hızının enzim üretimine etkisi incelenmiş, oksijen tüketim hızı ve sıvı faz hacimsel kütle aktarım katsayıları hesaplanmıştır. Daha sonra enzim üretimi farklı tarımsal atıklar kullanılarak yapılmış ve enzim üretim ortamı tepki yüzey metodu ile optimize edilmiştir.Çalışmanın ilk aşamasında derin kültür fermantasyonu deneyleri gerçekleştirilmiş ve maksimum enzim üretimi pH:8' de elde edilmiştir. Başlangıç pektin konsantrasyonunun enzim üretimine etkisi incelenmiş ve % 1 pektin konsantrasyonu optimum pektin konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. Amonyum sülfat, maya özütü ve pepton azot kaynağı olarak kullanılmış ve en yüksek aktivite % 0.05 amonyum sülfat içeren ortamda elde edilmiştir. Metal iyonlarının etkisinin incelendiği deneylerde, maksimum aktivite değerleri % 0.02 NaCl içeren ortamda elde edilmiştir. Ayrıca fosfatın enzim üretimine etkileri araştırılmış, en yüksek pektin liyaz ve endo pektinaz aktivitesi % 0.3 K2HPO4+% 0.15 KH2PO4 içeren ortamda, ekzo pektinaz aktivitesi ise % 0.6 K2HPO4+% 0.2 KH2PO4 içeren ortamda sırasıyla 27.37, 20.51 ve 8.00 U/mL olarak elde edilmiştir.Pektin liyaz, ekzo pektinaz ve endo pektinaz enzimlerinin aktivitelerine sıcaklık ve pH' ın etkisi incelenmiştir. Bu amaçla pH 5-11 aralığında değiştirilirken sıcaklık ise 30-90 oC aralığında değiştirilmiştir. Pektin liyaz, ekzo pektinaz ve endo pektinaz aktiviteleri için optimum sıcaklık sırasıyla 40, 50 ve 30 oC olarak belirlenmiştir. Tüm enzimler pH=10' da maksimum aktivite göstermişlerdir.Çalışmanın ikinci aşamasında 6 L hacmindeki bir biyoreaktörde enzim üretimine karıştırma ve havalandırma hızının etkileri incelenmiş, sıvı faz kütle aktarım katsayısı ve oksijen tüketim hızı hesaplanmıştır. Karıştırma hızı 200-400 rpm aralığında değiştirilirken hava akış hızı 0.1-0.2 vvm aralığında değiştirilmiş, en yüksek enzim aktivite değerleri 300 rpm ve 0.1 vvm' de elde edilmiş ve pektin liyaz, ekzo pektinaz ve endo pektinaz aktiviteleri sırasıyla 19.5, 10.69 ve 102.13 olarak bulunmuştur.Araştırmanın son aşamasında katı hal fermantasyonu deneyleri yapılmıştır. Bu amaçla, buğday kepeği, şeker pancarı küspesi, ay çiçeği tablası, portakal kabuğu, muz kabuğu, elma posası ve üzüm posası gibi çeşitli tarımsal atıklar kullanılmış ve en yüksek enzim aktivite değerleri buğday kepeği ve şeker pancarı küspesi içeren ortamlarda elde edilmiştir. Ayrıca katı hal fermantasyonu tepki yüzey metodu ile optimize edilmeye çalışılmıştır. Katı substrat (buğday kepeği ve şeker pancarı), amonyum sülfat ve maya özütü konsantrasyonları bağımsız değişkenler olarak seçilmiş, ikinci dereceden polinom katsayıları Design Expert Software istatistik paketi kullanılarak hesaplanmış ve analizlenmiştir. Modelin istatistiksel analizi, varyans analiz modeli (ANOVA) ile yapılmıştır.Anahtar kelimeler: Pektinaz, Bacillus pumilus, derin kültür fermantasyonu, katı halfermantasyonu, tarımsal atıklar, Tepki Yüzey Metodu.