Batık kültürde steril olmayan koşullarda fungal kitosan üretimi

Abstract

Kitosan, gıda ve beslenmede, materyal bilimlerinde, biyoteknolojide, eczacılıkta, tarım ve çevre korumasında çeşitli uygulama potansiyeline sahip çok yönlü bir maddedir. Ticari olarak deniz kabuklularının kabuklarında bulunan kitinin deasetilasyonu yolu ile elde edilir. Ayrıca Zygomycetes sınıfı mantarların hücre duvarlarında bulunmaktadır. Bu çalışmada, karbon kaynağı olarak melasın kullanıldığı, steril olmayan şartlar altında yeni bir izolat olan Rhizopus oryzae PAS17 suşu ile kitosan üretimi gerçekleştirilmiştir. Taguchi deney dizaynı (DD) metodu optimizasyon işlemi için kullanılmıştır. Kitosan üretimi üzerine önemli etkileri olan bazı besinsel ve çevresel faktörler çalışılmıştır. Öncelikle, steril olmayan koşulların sağlanması amacıyla fermentasyon ortamının sıcaklık ve pH değerleri araştırılmıştır. Ardından, melas miktarı (g/l), MgSO4.7H2O (g/l), inokulum miktarı, çalkalama hızı ve fermentasyon süresi optimizasyonda kullanılacak faktörler olarak belirlenmiştir. Optimal çalışma sıcaklığı 15°C ve pH 4,5 olarak belirlenmiştir. Taguchi DD ile optimize edilmiş fermentasyon ortamında elde edilen biyokütle miktarı 11,07 g/l, çözünmeyen alkali materyal (Ç.A.M.) miktarı 4,77 g/l ve kitosan miktarı 1,59 g/l'dir. Araştırma sonucunda, R. oryzae PAS17 suşu ile steril olmayan şartlar altında, biyokütle bakımından %14,4 ve Ç.A.M. bakımından %33,3 oranında verimle kitosan üretimi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyonda kullanılan Taguchi D.D.'nin kitosan üretimini geliştirmek için uygun bir metod olduğu görülmüştür. Steril olmayan şartların kullanımı ve karbon kaynağı olarak melasın kullanımı ile daha düşük maliyetli ve daha yüksek verimli kitosan üretimi gerçekleştirilmiştir.

Chitosan is a versatile substance used in many different industries such as, food and nutrition, material sciences, biotechnology, nanotechnology, pharmaceutics, agriculture and environmental protection industries. It is commercially produced by deacetylation of chitin of marine crustaceans. It also exists in cell walls of Zygomycetes class of fungi. In this study, use of molasses as carbon source for chitosan production by a newly isolate named Rhizopus oryzae PAS17 in non-sterile fermentation conditions was investigated. Taguchi design of experiment (DOE) method was employed in optimization process. Firstly, temperature and pH values of the fermentation medium were studied to obtain non-sterile conditions. Then, the factors used in optimization process were determined as molasses value (g/l), MgSO4.7H2O value (g/l), inoculum value, agitation speed and fermentation period. Optimum temperature and pH of the fermentation medium were obtained as 15°C and 4,5 pH. Optimized fermentation conditions by Taguchi DOE carried out 11,07 g/l of biomass, 4,77 g/l insoluble alkali materials (I.A.M.) and 1,59 g/l chitosan. Consequently, chitosan production was achieved by R. oryzae PAS17 in non-sterile conditions as approximately about 14,4% of yield in terms of biomass and about 33,3% of yield in terms of I.A.M. It was suggested that use of Taguchi DOE in optimization process is an appropriate method for enhancement of chitosan production. Use of non-sterile conditions and molasses as carbon source caused lower production cost with higher yield of chitosan production.