Production of enzymes for food industry via solid state fermentation and optimization of process conditions

Enzimler biyokimyasal reaksiyonları in vivo ya da in vitro hızlandıran, canlı hücreler tarafından üretilen biyokatalizörlerdir. Yiyecek, kağıt, deterjan ve ilaç gibi bir çok endüstriyel alanda kullanılırlar. Bir asit proteaz olan aspartik proteaz ve transglutaminaz, süt, et, bira ve şarap endüstrilerinde kullanımı açısından önemli enzimlerdir. Limitli GRAS doğal suşu olması ve düşük hücre dışı APaz ve TGaz üretimi bu alandaki rekombinant üretim çalışmaları için destek noktasıdır. Iyi bilinen bir heterolog protein üreticisi olan Pichia pastoris, bu enzimlerin rekombinant ifadesi için iyi bir alternatiftir. Üreticinin önemi dışında, fermantasyon süreci de enzim üretiminin iyileştirilmesinde anahtar rol oynamaktadır. Neredeyse serbest su yokluğunda yapılan katı faz fermantasyonu yüksek protein üretim oranı sağlamasıyla basit ve ucuz bir yöntem olarak değerlendirilir. Ancak katı faz fermantasyonu uygulamasında, sistemin heterolog doğasından kaynaklanan sıcaklık ve pH'nın sabit tutulması, oksijen tüketiminin geliştirilmesi gibi zorluklar vardır. Bu tezdeki çalışmalar, moleküler çalışmalar, biyoproses çalışmaları ve üretilen enzimlerin yiyecek sektörü ürünlerinde uygulanması şeklinde gruplanmıştır. Moleküler bölümünde, tasarlanan aspartik proteaz ve transglutaminaz genleri de novo sentezlenip klonlanarak metanol tarafından indüklenebilen gen ifade sistemi oluşturulmuştur. Koloni doğrulandıktan sonra, batık kültür ve katı faz fermantasyonları yapılıp büyüme hızı, üretim verimi, oxsijen tüketim ve methanol buharlaşma hızları açısından karşılaştırma yapılmıştır. Optimum koşulların bulunabilmesi için fermantasyonlar modifiye edilmiş reaktörlerde cebri havalandırma ve karıştırma uygulanmıştır. Üretilen enzim farklı gıda ürünlerinde test edilmiştir. Katı faz fermantasyonunun rekombinant enzim üretimi için gelecek vaat ettiği ve batık kültür fermantasyonuna göre oksijen alım hızının daha yüksek olduğu gösterilmiştir. Karmaşık besi yeri kullanıldığında iki rekcombinant enzim de başarılı bir şekilde üretilmiştir ancak kimyasal bileşimi tanımlı besi yeri kullanıldığında ise sadece katı faz fermantasyonunda yüksek titrede elde edilebilmiştir.