Mikrobiyal selüloz üretimi ve üretim koşullarının araştırılması

Bu çalışmada, ev yapımı sirkelerden izole edilen selüloz üreten mikroorganizmaların tanımlanması ve bu mikroorganizmalar ile bitki çayları kullanılarak, düşük maliyetli mikrobiyal selüloz üretimi, mikrobiyal selüloz üretimine etki eden faktörlerin araştırılması ve selülozun özelliklerinin belirlenmesi amaçlandı. Sirke örneklerinden izole edilen mikroorganizmalardan, selüloz üretim miktarı en yüksek olan bakteri ve mayanın belirli oranlarda bir araya getirilmesiyle karışık kültürler oluşturuldu. Elde edilen kültürlerin mikrobiyal selüloz üretim miktarları karşılaştırıldı. Mikrobiyal selüloz üretimindeki en etkili kültürün Komagataeibacter europaeus ve Zygosaccharomyces parabailii'nin 2:1 oranında bir araya getirilmesi ile hazırlanan karışık kültür olduğu belirlendi. Hazırlanan bu kültür ile üç farklı bitki çayı (siyah çay, yeşil çay ve hibiskus çayı) üretim ortamı olarak kullanılarak, mikrobiyal selüloz üretim miktarları karşılaştırıldı. Bu bağlamda; mikrobiyal selüloz üretimi için alternatif üretim ortamı olarak en etkili bitki çayının %10 oranındaki yeşil çay olduğu belirlendi. Farklı karbon kaynaklarındaki (glukoz, sukroz, laktoz, maltoz ve fruktoz) mikrobiyal selüloz üretim miktarları karşılaştırılarak, en yüksek mikrobiyal selüloz üretiminin yeşil çay besiyerinde %10 glukoz ile gerçekleştiği belirlendi. Yeşil çay ve glukoz ile hazırlanan temel besiyerine üretimin arttırılması amacıyla ilave azot kaynakları eklendiğinde, mikrobiyal selüloz üretiminde önemli oranda bir artış saptanmadı. Mikrobiyal selüloz üretimine etki eden uygun fizyolojik koşulların belirlenmesi ve üretimin arttırılması amacıyla farklı pH, ekim oranı, sıcaklık, çalkalama hızları ve farklı inkübasyon sürelerinde mikrobiyal selüloz üretimi araştırıldı. %10 yeşil çay ve %10 glukoz ile hazırlanan besiyerinde, mikrobiyal selüloz üretimi için en uygun fizyolojik koşulların; pH 5, %20 kültür konsantrasyonu, statik koşul, 30°C ve 168 saatlik inkübasyon olduğu belirlendi. Bu çalışmalar sonucunda, Hestrin & Schramm besiyerinde elde edilen mikrobiyal selüloz miktarının yeşil çay besiyerinde 14,7 g/L'den 43,75 g/L'ye yükseldiği belirlendi. Işık faktörünün üretim üzerindeki etkisinin belirlenmesi amacıyla karanlık ve aydınlık ortamlarda üretim gerçekleştirildi ve ışığın mikrobiyal selüloz üretiminde bir etkisinin olmadığı belirlendi. Bunlara ek olarak, üretimin arttırılması amacıyla besiyerine askorbik asit ve bitkisel yağlar ilave edildi. Selüloz üretim miktarının, besiyerine %1 v/v oranı ile eklenen %1 askorbik asit ile %2,4 artarak 44,8 g/L'ye ulaştığı belirlenirken, besiyerine ilave edilen %2 zeytinyağı ile üretimin %3,5 artarak 45,35 g/L olduğu belirlendi. Aynı zamanda zeytinyağı, ayçiçek yağı ve hindistancevizi yağının %2,5 konsantrasyona kadar mikrobiyal selüloz üretimini arttırdığı saptandı. Çalışmada kullanılan ve atık durumuna geçen yeşil çay aynı üretim ortamında tekrar kullanımı ile yüksek miktarda mikrobiyal selüloz üretimi gerçekleştirildi ve düşük maliyetli yeşil çayın mikrobiyal selüloz üretiminde 10 kez üst üste kullanılabilirliği gösterildi. Çalışmamızda üretilen selüloz SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntüsü ve FTIR (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi), TGA (Termogravimetrik Analiz), analizleri ile karakterize edildi. Çalışma sonunda ev yapımı sirkelerden izole edilen mikroorganizmalar ile oluşturulan karışık kültür ile yeşil çay ortamında mikrobiyal selüloz üretiminin düşük maliyet ile sağlanabildiği gösterildi. Anahtar Kelimeler: Mikrobiyal Selüloz, Komagataeibacter europaeus, Biyopolimer, Sirke, Yeşil çay