Effect of the morphology of aspergillus sojae on pectinase enzyme and the optimization of fermentation conditions.

Abstract

Adı-Soyadı: Nihan GÖ ÜOkul: zmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüAnabilim Dalı: Gıda Mühendisli iProgramı: Gıda Mühendisli i (Yüksek Lisans)Aspergillus Sojae Morfolojisinin Pektinaz Enzimi Üzerine OlanTez Ba lı ı:Etkisi ve Fermantasyon Ko ullarinin OptimizasyonuÖZETKüf morfolojisinin kontrolü, potansiyel ürünün en uygun düzeyde üretimiaçısından çok önemlidir. Bu amaçla bu çalı mada, pektinaz üretimi üzerine herhangi birçalı ma bulunmayan Aspergillus sojae ATCC 20235, maliyeti dü ük carbon ve nitrogenkaynakları kullanarak istenilen pellet morfolojisi ile maksimum poligalakturonaz sentezive biyokütle olu umu için optimum ko ulların belirlenmesi amacıyla model olarakalınmı tır.Öncelikle, taksonomik olarak farklı iki küf, yedi de i ik a ılama ortamı ile ikifarklı fermantasyon ortamının poligalakturonaz (PG) üretimi üzerine etkisi, buparametrelerin faktör olarak alındı ı tam faktöriyel istatistiksel tasarım ileplanlanmı tır. Buna göre kullanılan küf ile fermantasyon ortamının ve bunlarınetkile iminin PG aktivitesi üzerine etkili oldu u sonucuna varılmı tır. Aspergillussojae'nin melas a ılama ortamında hazırlanan a ı kültürü ile a ılanan komplexbesiyeri maksimum PG aktivitesi (0.2 U/ml) göstermi tir.Daha sonra, maltrin ve mısır ırası urubu (CSL) konsantrasyonları,çalkalama hızı ve a ılama oranı gibi parametrelerin Aspergillus sojae morfolojisi,biyokütle ve PG aktivitesi üzerine etkilerini incelemek amacıyla bu parametrelerinfaktör olarak alındı ı iki basamaklı optimizasyon prosedürü uygulanmı tır. TepkiYüzey Yöntemi (RSM) sonuçlarına göre, maltrin ve CSL konsantrasyonları veçalkalama hızının PG aktivitesi ve biyokütle üzerine etkili oldu u belirlenmi tir.Sonuç olarak, maksimum PG aktivitesine (13.5 U/ml) yüksek maltrin (120 g/l), dü ükCSL (0 g/l), yüksek çalkalama hızı (350 rpm) ve yüksek a ılama oranı (2x107 toplamspor) ko ullarında ula ılmı tır. Pellet çapları ise 0.05-0.63 cm aralı ında de i mi tir.kinci optimizasyon basama ı ile PG aktivitesinde %74, biyokütlede ise %40 artısa lanmı tır.Enzim karakterizasyon çalı malarında optimum pH, sıcaklık ve bunlarınstabiliteye etkileri belirlenmi , ayrıca termal inaktivasyon sabiti ve enerjisi ilesubstrat spesifite sabiti hesaplanmı tır. Böylece üretilen poligalakturonaz enzimininkarakteri hakkında bilgi sahibi olunmu tur.

Name: Nihan GÖ ÜSchool: zmir Institute of TechnologyDepartment: Food EngineeringMajor: Food Engineering (Master)Effect of Morphology of Aspergillus Sojae on the Production ofTitle of Thesis:Pectinase and Optimization of Fermentation ConditionsABSTRACTThe control of the morphology of fungi needs great attention for the optimalpotential production of the product. For this purpose Aspergillus sojae ATCC 20235, whichhas no available literature report on the pectinase production, is used as a model in thedetermination of the optimum regions for maximum polygalacturonase synthesis andbiomass formation with desired pellet morphology by using low cost carbon and nitrogensources.Firstly, a full factorial statistical design, with the factors of, two taxonomicallydifferent strains, seven types of seed culture formulations (slants) and two types offermentation media were used to investigate the effect of these parameters on thepolygalacturonase (PG) production. According to statistical analysis, factors of straintypes and fermentation media and the interaction between them were foundsignificant on the enzyme activity. Aspergillus sojae in a complex media, inoculatedwith a seed culture prepared from molasses resulted in maximum PG activity (0.2U/ml).Then, a two step optimization procedure with four factors (concentrations ofmaltrin and corn steep liquor (CSL), agitation speed and inoculation ratio) was usedto investigate the effect of these parameters on the PG activity, mycelia growth(biomass) and morphology (pellet size) of Aspergillus sojae. According to the results ofresponse surface methodology (RSM), concentrations of maltrin, CSL and agitationspeed were significant (p<0.05) on both PG synthesis and biomass formation. As aresult, maximum PG activity (13.5 U/ml) was achievable at high maltrin (120 g/l), lowCSL (0 g/l), high agitation speed (350 rpm) and high inoculation ratio (2x107 totalspore). The diameter of pellets ranged between 0.05-0.63 cm. The second optimizationstep improved the PG activity by 74 % and the biomass by 40 %.Furthermore characterization of the enzyme with respect to its optimum pHand temperature and the effect of these on the stability were considered.Determination of the thermal inactivation constant with its inactivation energy andthe substrate specificity constant were estimated.