Geri Dön

Stevia bitkisinden farklı yöntemler ile inülin ekstraksiyonu, inülinaz ve fruktooligosakkarit üretimi ve kanser hücre hatları üzerindeki etkileri

Extraction of inulin from stevia plant by different methods, inulinase and fructooligosaccharide production, and their effects on cancer cell lines

  1. Tez No: 1008462
  2. Yazar: HİLAL NUR GÜRLER TUFAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İRFAN TURHAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Stevia bitkisi (Stevia rebaudiana Bertoni), diyet lifi ve prebiyotik özelliklere sahip inülin ve fruktooligosakkaritler (FOS) açısından zengindir. Bu bileşiklerin yüksek fonksiyonel nitelikleri (diyabet önleyici etkiler, kanser hücreleri üzerindeki etkiler vb.) nedeniyle; ekstraksiyonu ve kullanımı üzerine günümüzde birçok bilimsel çalışma yapılmaktadır. Bu doktora tezi çalışmasında Stevia rebaudiana Bertoni (var. Levent 93) bitkisinin çeşitli kısımlarından farklı ekstraksiyon yöntemleri ile inülin elde edilmiştir. Ekstraksiyon ile inülin üretimi ve optimizasyonu Box-Behnken Cevap Yüzey Metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her materyal ve yöntemin optimum şartlarında elde edilen ekstraktlarda Aspergillus niger A42 (ATCC 204447) ile sıvı kültür (SKF) ve katı kültür fermentasyonları (KKF) gerçekleştirilmiştir. Ayrıca biyoreaktörde ölçek büyütülerek inülinaz enzimi için Box-Behnken deneme desenine göre fermentasyon şartları optimize edilmiştir. S. rebaudiana bitkisinin ekstraksiyonu ile elde edilen ekstraktın, yine aynı bitkinin fermentasyonu ile üretilen inülinaz enziminin uygulanması ile inülinden FOS üretimi gerçekleştirilmiştir. Enzim uygulaması yapılan örnek içerisindeki toplam FOS miktarı 2 g/L olacak şekilde ayarlanıp gastrointestinal sistemde prebiyotik etki analizinde kullanılmıştır. Bunun yanı sıra FOS içeren örnekler kromatografik saflaştırma yoluyla fraksiyonlar halinde FOS profillerine ayrılmış ve elde edilen FOS fraksiyonları NMR ve HR-MS ile karakterize edilmiştir. Ayrıca enzim uygulaması ile elde edilen ekstrakt fraksiyon kolektör ile FOS miks olarak toplanmış ve dondurarak kurutucu ile liyofilize edilmiştir. Bu örnekler hücre kültüründe sitotoksik etki analizleri için kullanılmıştır. Reaktör destekli ekstraksiyon (RDE) ile inülin optimizasyonunda en yüksek inülin miktarı RDE Y'den 240.318 g/L olarak elde edilmiştir. RDE ekstraktlarında gerçekleştirilen SKF ve KKF sonucunda en yüksek inülinaz aktivitesi sırasıyla 573.973 U/mL (RDE K) ve 277.410 U/mL (RDEP K) olarak bulunmuştur. USB destekli ekstraksiyon ile inülin optimizasyonunda en yüksek inülin miktarı USB K ekstraktından 244.307 g/L olarak elde edilmiştir. USB ekstraktların A.niger A42 SKF sonuçları incelendiğinde en yüksek inülinaz aktivitesinin USB Y ekstraktından 949.051 U/mL olarak elde edildiği ortaya konmuştur. USBP ile gerçekleştirilen KKF sonuçları incelendiğinde en yüksek inülinaz aktivitesi 270.795 U/mL (USBP K) olarak hesaplanmıştır. MDE ile inülin optimizasyonunda en yüksek inülin miktarı MDE K ekstraktından 296.049 g/L olarak elde edilmiştir. MDE ekstraktlarında en yüksek inülinaz aktivitesi SKF ve KKF için sırasıyla 777.342 U/mL (MD Y) ve 266.507 U/mL (MDE K) olarak hesaplanmıştır. Doktora tez çalışmasının son kısmında biyoreaktör ile ölçek büyütme yapılmıştır. S. rebaudiana Bertoni (var. Levent 93) kökleri su ile ekstraksiyon yöntemiyle ekstrakte edilmiş ve elde edilen ekstrakt, A. niger A42 ATCC 204447 tarafından biyoreaktör ölçeğinde inülinaz üretimi için karbon kaynağı olarak kullanılmıştır. Biyoreaktör ölçeğinde inülinaz üretimi için başlangıç inülin konsantrasyonu (%2-10), inokülasyon oranı (%3-7) ve havalandırma oranı (0.5-1.5 vvm) parametreleri optimize edilmiştir. En yüksek inülinaz aktivitesi, %2 başlangıç inülin içeriği, %3 inokülasyon oranı ve 1 vvm havalandırma hızı koşullarında 1075.30 U/mL olarak elde edilmiştir. Bu enzim çözeltisi, Stevia kök ekstraktındaki FOS miktarını artırmak için enzim uygulaması işleminde kullanılmıştır. Toplam FOS sonuçlarına göre, konrtol örneklerinde en yüksek toplam FOS içeriği 3044.726 ppm ile kökten elde edilmiştir. İnülinaz enzimi ilavesinden sonra, toplam FOS miktarı 18787.44 ppm'ye yükselmiştir. Sonuç olarak, yüksek inülin içeriğine sahip S. rebaudiana kök ekstraktına A. niger A42 inülinaz enzimi uygulamasının FOS üretimini artırdığı ortaya konmuştur. Elde edilen FOS'lar, kromatografik saflaştırma yoluyla fraksiyonlar halinde elde edilmiş olup farklı FOS fraksiyonları NMR ve HR-MS ile karakterize edilmiştir. Karakterizasyon sonucunda FOS'ların saflaştırıldığı ancak fraksiyonlara ayrılma etkinliğinin yüksek olmadığı tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra 2 g/L FOS içeren örneğin gastrointestinal sistemde prebiyotik aktivite analiz sonuçları değerlendirildiğinde FOS ilaveli örneğin kontrole kıyasla Bifidobacterium bifidum üzerinde pozitif etkisinin olduğu görülmüştür. Son olarak, FOS standartlarının ayrı ayrı olarak hücre hatları üzerinde etkinlikleri denenmiş olup tek başına etkinlikleri tespit edilememiş ancak birlikte bulunmaları durumunda (FOS Miks) etkili oldukları sonucuna varılmıştır. Saflaştırılan FOS miks örneği ile hücre kültürü deneyleri gerçekleştirilmiş olup özellikle kolon (HCT116) ve nöroblastoma (SKNBE) kanserli hücre hatları üzerinde etkin olduğu tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

The stevia plant (Stevia rebaudiana Bertoni) is rich in dietary fiber and inulin and fructooligosaccharides (FOS), which possess prebiotic properties. Due to the high functional qualities of these compounds (anti-diabetic effects, effects on cancer cells, etc.), many scientific studies are currently being conducted on their extraction and use. In this doctoral thesis, inulin was obtained from various parts of the Stevia rebaudiana Bertoni (var. Levent 93) plant using different extraction methods. Inulin production and optimization by extraction were carried out using the Box-Behnken Response Surface Method. Submerged fermentation (SmF) and solid-state fermentations (SSF) were performed with Aspergillus niger A42 (ATCC 204447) in the extracts obtained under optimum conditions for each material and method. In addition, the fermentation conditions were optimized according to the Box-Behnken experimental design for the inulinase enzyme in a bioreactor scale. FOS production from inulin was achieved by applying the inulinase enzyme, produced by fermenting the same plant, to the extract obtained from the extraction of S. rebaudiana. The total FOS content in the enzyme-treated sample was adjusted to 2 g/L and used in the analysis of prebiotic effects in the gastrointestinal system. In addition, FOS-containing samples were separated into fractions by chromatographic purification to determine their FOS profiles, and the resulting FOS fractions were characterized by NMR and HR-MS. Furthermore, the extract obtained with enzyme treatment was collected as a FOS mix using a fraction collector and lyophilized using freeze-drying. These samples were used for cytotoxic effect analyses in cell culture. In inulin optimization using reactor-assisted extraction (RAE), the highest inulin content was obtained from RDE leaf as 240.318 g/L. In the SmF and SSF results performed on RAE extracts, the highest inulinase activity was found to be 573.973 U/mL (RAE root) and 277.410 U/mL (RAE root), respectively. In inulin optimization with ultrasound-assisted extraction (USA), the highest inulin amount was obtained from the USA root extract as 244.307 g/L. When the A. niger A42 SmF results of USA extracts were examined, it was revealed that the highest inulinase activity was obtained from the USA leaf extract as 949.051 U/mL. When the SSF results performed with USA waste were examined, the highest inulinase activity was calculated as 270.795 U/mL (USA root waste). In inulin optimization with microwave assisted extraction (MAE), the highest inulin amount was obtained from the MAE root extract as 296.049 g/L. The highest inulinase activity in MAE extracts was calculated as 777.432 U/mL (MAE leaf) and 266.507 U/mL (MAE root) for SmF and SSF, respectively. Scale-up with a bioreactor was performed in the final part of the doctoral thesis. S. rebaudiana Bertoni (Levent 93) roots were extracted using a water extraction method, and the resulting extract was used as a carbon source for bioreactor-scale inulinase production by A. niger A42 ATCC 204447. The initial inulin concentration (2-10%), inoculation rate (3-7%), and aeration rate (0.5-1.5 vvm) parameters were optimized for inulinase production with bioreactor. The highest inulinase activity was obtained as 1075.30 U/mL under the conditions of 2% initial inulin content, 3% inoculation rate, and 1 vvm aeration rate. This enzyme solution was used in the enzyme application process to increase the amount of FOS in Stevia root extract. According to the extraction results the total FOS content in the root extract was found to be 3044.726 ppm and it increased to 18787.44 ppm after the addition of inulinase enzyme. As a result, it was revealed that the application of A. niger A42 inulinase enzyme to S. rebaudiana root extract with high inulin content increased FOS production. The obtained FOSs were obtained as fractions by chromatographic purification, and the different FOS fractions were characterized by NMR and HR-MS. As a result of the characterization, it was determined that the FOSs were purified, but the fraction separation efficiency was not high. In addition, when the prebiotic activity analysis results of the sample containing 2 g/L FOS in the gastrointestinal system were evaluated, it was seen that the FOS-supplemented sample had a positive effect on Bifidobacterium bifidum compared to the control. Finally, the efficacy of FOS standards was tested individually on cell lines, and while their efficacy could not be determined alone, it was concluded that they were effective when present together (FOS Mix). Cell culture experiments were performed with the purified FOS mix sample, and it was found to be particularly effective against colon (HCT116) and neuroblastoma (SKNBE) cancer cell lines.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    1881

    Çukurova koşullarında iki sorgum-sudanotu melez (sorghum bicolorx sorghum sudanense) çeşidinde biçim yüksekliği kombinasyonlarının verim ve bazı verim komponentlerine etkisi üzerinde bir araştırma

    Başlık çevirisi yok

    HARUN BAYTEKİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1987

    ZiraatÇukurova Üniversitesi

    Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TURAN SAĞLAMTİMUR

  2. Tez No

    18729

    XVI. yüzyılın ünlü astronomu Takiyüddin'in desimal sistemi trigonometri ve astronomiye uygulaması

    Başlık çevirisi yok

    REMZİ DEMİR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    FelsefeAnkara Üniversitesi

    PROF.DR. SEVİM TEKELİ

  3. Tez No

    164236

    Stevia rebauduiana (bertoni) ekstresi ve N-nitro-l-arginin (L-NNA)'in, deneysel diyabet ve nitrik oksit sentaz üzerine etkileri

    Effects of Stevia rebaudiana (bertoni) extract and N-nitro-L-arginine (L-NNA) on experimental diabetes and nitric oxide synthase

    CANSU ŞİMŞEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Tıbbi BiyolojiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. İRFAN DEĞİRMENCİ

  4. Tez No

    274822

    Stevia rebaudiana yapraklarından ekstrakte edilen“stevioside”ile“rebaudioside A”nın meyveli ve gazlı içeceklerde kullanımı

    Using stevioside and rebaudioside a extracted from stevia leaves as a sweetener in fruit drinks and fizzy drinks

    SERPİL KARACA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Gıda MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. OSMAN KOLA

  5. Tez No

    298780

    Stevianın rat karaciğerinde oksidan/antioksidan sistem üzerine etkisinin arastırılması

    Investigation of effects of stevia on oxidant and antioxidant status in liver tissue of rats

    EBRU GÜRLEYİK

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    BiyokimyaAnkara Üniversitesi

    Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ASLIHAN AVCI

Geri Dön