Keçiboynuzu ekstraktının inülinaz enzimi üretiminde karbon kaynağı olarak kullanımı

Abstract

İnülin, yapısında glukoz ve fruktoz içeren bitki kaynaklı polisakkaritten biridir. Enzimler canlı hücreler tarafından oluşturulan ve kimyasal reaksiyonları spesifik olarak katalizleme yeteneğine sahip protein yapıdaki maddelerdir. İnülinazlar ise inüline spesifik olan ve onu hidrolize eden enzimlerdir. Bazı mikroorganizmalarda bulunan inülinazlar, inülin üzerindeki etki şekline göre endo-inülinaz ve ekzo-inülinaz olarak ayrılmaktadır. Aspergillus niger tarafından üretilen inülinazlar, inülini ekzo tipi hidrolize etmektedir. İnülinazlar gıda endüstrisi ve diğer alanlarda kullanımı ile önemli bir paya sahiptir. Keçiboynuzu meyvesi ülkemizde genellikle Akdeniz kıyı şeridinde doğal alanlarda yetişmektedir. Pek çok endüstri alanında yaygın olarak kullanılmakta olan şeker içeriği yüksek bu meyve biyoteknolojik açıdan substrat olarak kullanıma da oldukça uygundur. Bu projede, inülinaz enzimi üretiminde alternatif bir karbon kaynağı olarak keçiboynuzu meyvesi ekstraktının kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Bu çalışmada daha önce inülinaz enzimi üretiminde hiç kullanılmamış olan keçiboynuzu meyvesi ekstraktı karbon kaynağı olarak kullanılmıştır. Keçiboynuzu ekstraktının içerisine ayrı ayrı ve farklı oranlarda eklenen 7 farklı besiyeri bileşeni ile 12 farklı besiyerinin Plackett-Burman ile formülasyonu yapılmış, fermentasyonları gerçekleştirilmiş ve maksimum inülinaz aktivitesi için optimum besiyeri bileşiminin 5°Bx keçiboynuzu ektraktı ve buna %1 maya ekstraktı ilavesi olduğu saptanmıştır. Sonrasında Cevap Yüzey Metodu (CYM) ile optimum fermentasyon çalışma koşulları 250 rpm çalkalama hızı, %2.3 inokülasyon miktarı ve 135 mL medya hacmi olarak belirlenmiştir. CYM ile önerilen fermentasyonlar sonucu maksimum aktivite 1646.05 U/mL olmuştur. Design Expert ile optimize edilen fermentasyon koşullarında gerçekleştirilen doğrulama denemeleri sonucunda maksimum enzim aktivitesi olan 1560.17 U/mL değerine ulaşılmıştır. Fermentasyonla elde edilen enzim preperatı ultrafiltrasyon ile 10, 30, 50 kDa ayırma sınırındaki filtrelerden geçirilerek kısmi saflaştırma işlemi gerçekleştirilmiştir. UF işlemi sonucunda 50 kDa retentat kısmında 6133.72 U/mL inülinaz saptanırken, 30 kDa'da 6278.69 U/mL, 10 kDa'da ise 6343.26 U/mL inülinaz aktivitesi elde edilmiştir. Böylece UF işlemi ile yaklaşık 4.5 kat enzim aktivitesi artışı sağlanmıştır. Sonuçlar keçiboynuzu ekstraktının inülinaz enzimi üretiminde iyi bir karbon kaynağı olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Ayrıca bu tez çalışması ile hammaddeden ürüne kadar bütünlük içeren bir enzim üretim modeli oluşturulmuştur.