Ülkemiz çamaltı tuzlasından izole edilen mikroorganizmaların ekstremozimlerinin belirlenmesi

Abstract

Recent developments in biotechnology enabled the widespread use of microbial enzymes in textile, detergent, food, dairy industries and also in various environmental applications. The efficient use of enzymes in technological applications highly depends on the ability of the enzyme to maintain its stability under harsh process conditions such as high temperature, pH and high ionic strength. With the discovery of microorganisms that inhabit environments of extreme temperature, pH and high salinity, there has been a great deal of interest in the biotechnological potential of their enzymes. In recent years, researchers have included organic media into conventional biocatalysts. Organic media accelerate the reaction rate considerably due to their low viscosity and high diffusion rate properties. The enzymes produced from hyper halophilic microorganisms especially archaea, have a great potential to use in extreme conditions such as organic media. The aim of this thesis was to determine the extremozyme production profiles microorganisms isolated from Çamaltı Saltern Area, Turkey. Considering the widespread use of amylase, protease, lipase, cellulase, xylanase etc. enzymes in various industrial processes, these enzymes were studied within the scope of this thesis. Firstly, the salt tolerances of the isolates were determined and it was found that 80% of the isolates were able to grow at 25% salt concentration. To determine the producers of amylase, protease, lipase, cellulase and xylanase enzymes, isolates were inoculated on agar plates which were prepared at different salt concentrations and contain the specific enzymes' substrate. The producers were determined on the basis of a transparent zone formation around the colonies on the agar plates. Then, liquid media containing the specific enzymes' substrate were inoculated with the producer isolates and the enzyme activity at different salt concentrations was determined via a spectrophotometer assay. The ten isolates screened in this study showed different extracellular amylase, protease, lipase, cellulose and xylanase enzyme activities. None of the isolates were found to produce lipase enzyme. Key words: Çamaltı Saltern Area, extremophiles, extremozymes, halophiles, enzyme activity, amylase, protease, lipase, cellulose, xylanase. Biyoteknolojideki gelişmeler, mikrobiyal enzimlerin tekstil, deri, deterjan, gıda gibi değişik endüstri kollarında ve biyolojik arıtım uygulamalarında kullanımını giderek yaygınlaştırmıştır. Enzimlerin teknolojik uygulamalarda kullanılabilmeleri için çalışma koşullarında uzun süre kararlı olmaları gerekmektedir. Son yıllarda ekstremofillerin keşfedilmesi ve bu mikroorganizmalardan elde edilen enzimlerin (ekstremozimler) ekstrem koşullarda kararlı olmaları, birçok teknolojik süreçte ekstremofillerin kullanım yolunu açmıştır. Yüksek sıcaklık ve iyonik güce dayanıklı enzimlerin endüstriyel süreçlerde sağladığı avantajlar fazladır. Örneğin, bu özelliklere sahip reaksiyon karışımlarında kontaminasyon riski oldukça düşüktür. Bu tip enzimlerin organik çözücülerde katalitik aktivite gösterebilme özelliği de çok önemlidir. Çünkü organik çözücülerle hazırlanan reaksiyon karışımlarında, düşük viskozite ve yüksek difüzyon değerleri, reaksiyon hızının artmasına yol açmaktadır. Yukarıdaki açıklamalar doğrultusunda, bu tez kapsamında, ülkemizin önemli tuz üretim tesislerinden olan ve biyo çeşitlilik açısından A sınıfı bir sulak alan olarak korunan Çamaltı Tuzlasından izole edilen ekstremofillerin enzim profilleri belirlenmiştir. Dünyada üretilen ve çeşitli alanlarda kullanılan enzimlerin başında amilaz, proteaz, lipaz, selülaz, ksilanaz vb. enzimler geldiğinden, tez kapsamında bu enzimler açısından bir tarama yapılmıştır. Öncelikle izolatların tuz toleransları belirlenmiş ve %80 inin %25 tuz konsantrasyonunda gelişebildiği tespit edilmiştir. Amilaz, proteaz, lipaz, selülaz ve ksilanaz enzimlerini üreten izolatları belirlemek için; izolatlar enzimin substratını içeren, farklı konsantrasyonlarda tuz içeren katı ve sıvı besi yerlerinde üretilmiştir. Katı besi yerlerinde koloni etrafında hidroliz sonucu zon oluşumu baz alınarak seçilen enzim üreticisi izolatlar sıvı ortamlarda da büyütülerek spektrofotometrik yöntemle enzim aktiviteleri belirlenmiştir. Buna göre farklı izolatların değişik birimlerde amilaz, proteaz, selülaz ve ksilanaz enzim aktivitelerine sahip oldukları ancak izolatların hiç birinin lipaz enzimi üretmediği belirlenmiştir. Daha ileri aşamalarda üretici izolatlar, daha yüksek ölçekli ortamlarda ve daha kontrollü koşullar altında enzim üretimi sağlanarak, enzim optimizasyonu gerçekleştirilip, fermentörlerde geniş çaplı üretim yapılarak ülkemiz açısından endüstriyel kaynak elde edilebilmektedir. Anahtar sözcükler: Çamaltı Tuzlası, ekstremofil, ekstremozim, halofil, enzim aktivitesi, amilaz, proteaz, lipaz, selülaz, ksilanaz