Cost-effective production of biological materials for food applications

Bu tez çalışması iki bölümden oluşmaktadır; ilk bölümde biyoreaktörler kullanılarak yeni bir probiyotik bakteri suşu üretiminin tepki yüzey optimizasyonu çalışılmış ve ikinci bölümde de biyosürfaktan üreten mikrooraganizma taraması yapılmış, daha sonra da bu biyosürfaktanın saflaştırılması ve karaterizasyonu çalışılmıştır.Probiyotikler, gerekli miktarda uygulandığında konaklarına yararlı olan canlı mikroorganizmalardır. Bu mikroorganizmalar çiftlik hayvanlarında büyümeyi artırmak, yemin verime dönüşümünü artırmak ve ölüm oranını azaltmak amacıyla kullanılmaktadır. Bu nedenle, bu mikrooragnizmaların yüksek miktarda üretimi önemlidir; fakat bu aşamada üretim maliyetinin yüksek olması bir sorun olmaktadır. Üretim maliyetine etki eden başlıca faktörler mikroorganizmaların büyümesi için gerekli olan besi yeri ve üretim koşullarıdır. Bu nedenle yüksek miktarda üretim yaparken, kullanılan besi yerinin içeriğinin ve üretim koşullarının optimizasyonun yapılması çok önemlidir. Bu çalışmada, yeni bir Bacillus pumilus probiyotik suşu olan STF26 mikroorganizmasının besi yeri içeriğinin ve büyüme koşullarının optimizasyonu yapılmıştır. Optimizasyonu yapılan faktörler; sıcaklık, pH ve karbon kaynağı olarak kullanılan dekstroz, azot kaynağı olarak kullanılan maya özütü, KH2PO4 ve MgSO4.7H2O konsantrasyonlarıdır. Bu faktörlerin optimizasyonun yapılmasında tepki yüzey yöntemi kullanılmış ve optimum değerler sırasıyla sıcaklık, pH ve dekstroz, maya özütü, KH2PO4 ve MgSO4.7H2O konsantrasyonları için 30.9 °C, 6.9, 20 % (ağırlık/hacim), 1.526 % (ağırlık/hacim), 0.1 % (ağırlık/hacim) and 0.5 % (ağırlık/hacim) olarak bulunmuştur. Optimum koşullar kullanıldığında elde edilen en yüksek biyokütle 10.42 g/L olarak bulunmuştur ve bu değer optimum sıcaklık ve pH kullanılıp besi yeri olarak LB kullanıldığında elde edilen değerin yaklaşık 2.5 katıdır.Tez çalışmasının ikinci bölümünde ise yeni bir Staphylococcus xylosus suşu olan STF1 tarafından üretilen biyosürfaktanın saflaştırılması ve karaterizasyonu çalışılmıştır.Biyosürfaktanlar yüzey aktif malzemeler olup farklı endüstrilerde geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Ayrıca biyosürfaktanların kimyasal yöntemlerle sentezlenmiş benzerlerine göre pek çok avantajları vardır. Ancak üretimlerinin yüksek maliyetli, saflaştırma işlemlerinin zor ve yüksek miktarda biyosürfaktan üreten suşların kısıtlı olması nedenleriyle biyolojik sürfaktanlar ekonomik olarak kimyasal sürfaktanlarla yarışamamaktadırlar. Bu çalışmada biyosürfaktan üreten yeni bir bakteri suşu olan STF1 ile çalışılmış ve üretilen bu biyosürfaktanın kütle spektrometresi ve FTIR kullanılarak karaterizasyonu yapılmıştır. Sonuçlara göre elde edilen biyosürfaktan bir lipopeptit yapısındadır ve kütlesi 931.9550 (kütle/yük) olarak bulunmuştur.