Ilımlı halofil bacıllus türlerinden polihidroksialkanoatların üretimi


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Institute For Graduate Studies İn Pure And Applied Sciences, Department Of Chemistry, Turkey

Approval Date: 2017

Thesis Language: Turkish

Student: Meliha Fetahovıc

Principal Consultant (For Co-Consultant Theses): Ayşe Ogan

Co-Consultant: Özkan Danış

Abstract:

Ucuz karbon kaynakları kullanılarak çevre dostu, biyolojik olarak parçalanabilen ve yenilenebilen plastiklerin üretiminin geliştirilmesi dünyada önem kazanmaktadır. Polihidroksialkanoatlar (PHA) türevleri petrol kökenli plastiklere alternatif olarak gösterilmektedirler. Petrol kaynaklı plastiklere alternatif olmalarına rağmen PHA’lar yüksek üretim maliyetlerinden dolayı biyopolimer pazarında oldukça az bir yer tutmaktadır. PHA’lar çeşitli bakteri türleri tarafından fosfor ve azot gibi belirli besin maddelerinden zayıf fakat karbon açısından zengin besiyerinde, enerji ve karbon rezervi olarak sentezlenebilen biyolojik olarak parçalanabilen polyesterlerdir. PHA üreten bakteriler arasında Bacillus cinsine ait türdür büyük ölçekli kültürlerde yetişebilen en popüler PHA kaynağı olup, taksonomik olarak da çok çeşitlidir. PHA üretme kapasiteleri açısından yapılan pek çok tarama çalışmasında Bacillus türleri arasında % 3-15 NaCl içeren besiyerinde optimal şekilde büyüyebilen ılımlı halofilik Bacillus cinsine ait türlerin PHA üretim kapasitelerinin umut vaat ettiği bilinmektedir. Etkin PHA üreten izolatların bulunması için tarama çalışmalarına gereksinim vardır. Bu tez çalışma-sında, tuzlanmış koyun derilerinden izole edilmiş beş ılımlı halofilik Bacillus izolatının; Bacillus siamensis, Bacillus tequilensis, Bacillus licheniformis, Bacillus safensis ve Bacillus pumilus’un PHA üretme kapasitesi araştırılmıştır. Bu amaçla karbon kaynağı olarak nişasta, D-fruktoz, D-glukoz gibi bilinen karbon kaynaklarının yanısıra maliyeti düşürmek amacıyla çeşitli endüstriyel atıklar; peynir altı suyu (PAS), zeytinyağı fabrikası atıkları olan zeytin posası (ZP), zeytin karasuyu (ZKS), zeytin yağı üretimi üstü yağlı suyu (ZÜY) ve deri endüstrisinden kaynaklanan kavaleto atığının (KFS) anaerobik fermantasyon sıvısı alternatif karbon kaynağı olarak kullanılmıştır. Bulgularımıza göre, tüm kullanılan test izolatları PHA üretebilmekte ve yenilenebilir karbon kaynaklarını kullanabilmektedir. Bacillus izolatları arasında en yüksek kapasiteli izolatın Bacillus pumilus olduğu ve ZKS karbon kaynağı olarak kullanıldığında hücre kuru ağırlığının yaklaşık %80.66'ı kadar PHA biriktirdiği saptanmıştır. Bu izolatın ürettiği PHA tanımlanıp karakterize edildiğinde üretilen PHA’nın polihidroksibütirat (PHB) olduğu belirlenmiştir. ABSTRACT Development of eco-friendly and bio-degradable bio-based plastics from cheap and renewable resources is becoming increasingly important. Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are presented as alternatives to petroleum based plastics but PHAs hold only a relatively small fraction of the biopolymer market share because of their relatively high production cost. PHAs are biodegradable polyesters that can be synthesized by various species of bacteria as an intracellular carbon and energy storage in an environment that is carbon-rich but poor in certain nutrients such as phosphorus and nitrogen. Among the PHA producing bacterial species belonging to genus Bacillus are the most popular source of PHAs species being capable of growing in large scale culture that are taxonomically very diverse. In many screening studies for PHA production, moderately halophilic Bacillus strains which can grow optimally in media containing 3-15% NaCl are the most promising microorganisms. More screening studies are needed for obtaining the most efficient PHA synthesizing isolates. The aim of this work was to study the production of polyhydroxybutyrate (PHB) using starch, D-fructose, D-glucose and agro- industrial residues such as cheese whey (PAS), olive oil plant wastes; olive mill wastewater (ZKS), olive pulp (ZP), olive oil production wastewater (ZUY) and anaerobic fermentation liquid derived from the leather processing (KFS) as the carbon sources. Five moderately halophilic Bacillus isolates including Bacillus siamensis, Bacillus tequilensis, Bacillus licheniformis, Bacillus safensis and Bacillus pumilus isolated from salted sheep skins, were used for the production of PHAs and high productivities have been achieved. The isolate with the highest capacity for PHA biosynthesis was found as Bacillus pumilus. According to our results PHA content of Bacillus pumilus was about %80.66 of the cell dry weight when olive oil plant waste (ZKS) was used as carbon source. The biopolymer that was produced was identified and characterized. Based on our findings Bacillus pumilus and all Bacillus species used in this study are promising candidates for producing PHAs from renewable materials