Komagataeibacter xylinus S4 suşundan bakteriyel selüloz üretimi ve karakterizasyonu
Nazime Mercan Doğan1, Burak Top1, Naime Nur Bozbeyoglu2, Duygu Takanoglu Bulut3, Orhan Karabulut4, Erdal Uguzdogan51Pamukkale Üni̇versi̇tesi̇, Fen Edebi̇yat Fakültesi̇, Bi̇yoloji̇ Bölümü, 20070, Deni̇zli̇, Türki̇ye2Pamukkale Üni̇versi̇tesi̇, Tavas Meslek Yüksek Okulu, Bi̇tki̇ Ve Hayvan Üreti̇mi̇ Bölümü, 20070, Deni̇zli̇, Türki̇ye
3Pamukkale Üni̇versi̇tesi̇, İleri Teknoloji Uygulama Ve Araştırma Merkezi (iltam), 20070, Deni̇zli̇, Türki̇ye
4Pamukkale Üni̇versi̇tesi̇, Fen Edebi̇yat Fakültesi̇, Fizik Bölümü, 20070, Deni̇zli̇, Türki̇ye
5Pamukkale Üni̇versi̇tesi̇, Mühendislik Fakültesi̇, Kimya Mühendisliği Bölümü, 20070, Deni̇zli̇, Türki̇ye
Bu çalışmada, Komagataeibacter xylinus S4'ten elde edilen bakteriyel selüloz (BS) detaylı şekilde karakterize edilmiştir. Çeşitli karbon kaynakları ve ortamlarının, farklı pH şartları, sıcaklıklar, yüzey alanı/hacim oranları ve inkübasyon zamanlarının BS üretimei etkisi tespit edilmiştir. Karbon tipleri gözönüne alındığında, yüksekten düşüğe doğru BS üretim miktarı, sükroz, fruktoz, mannitol, ksiloz, arabinoz ve laktoz şeklinde gerçekleşmiştir. En yüksek BS miktarına (1.303 g/L), M1A05P5 sıvı besiyeri, 30 ˚C sıcaklık, 1.06 cm-1 yüzey alanı/hacim oranı, pH 3.5 ve 21 günlük kombinasyonda ulaşılmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizine göre M1A05P5 ortamında üretilen bakteriyel selüloz liflerinin çapları pH 3.5'te 34.87-45.97 nm değerindeyken pH 6.5 değerine yükseldiğinde lif çapları 29.71-102.3 nm olarak ölçülmüştür. Ayrıca, TGA analizi, BS numunelerinde dehidrasyon adımındaki ağırlık kaybının 50 ˚C ile 150 ˚C arasında, bozunma adımının ise 215 ˚C ile 228 ˚C arasında başladığını göstermiştir. Son olarak, BS örneklerinin elektriksel iletkenlik değerleri 27-137 ˚C sıcaklık skalasında tespit edildi. İletkenliğin sıcaklığa bağlı olduğu ve sıcaklık arttıkça iletkenliğin üstel olarak arttığı gözlendi. Sonuç olarak, K. xylinus S4 selülozu tipik olarak yarı iletken bir davranış göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Bakteriyel selüloz, Yerel izolat, Karbon kaynakları, Elektriksel iletkenlik, Termal analiz, SEMProduction and Characterization of bacterial cellulose from Komagataeibacter xylinus S4 strain
Nazime Mercan Doğan1, Burak Top1, Naime Nur Bozbeyoglu2, Duygu Takanoglu Bulut3, Orhan Karabulut4, Erdal Uguzdogan51Department of Biology, Faculty of Arts and Science, Pamukkale University, 20070, Deni̇zli̇, TÜRKİYE2Plant and Animal Production Department, Tavas Vocational High School, Pamukkale University, 20500, Denizli, TÜRKİYE
3Application Of Advanced Technology And Research Center (ıltam), Pamukkale University, Denizli, Türki̇ye
4Pamukkale University, Faculty Of Arts And Science, Department Of Physics, 20020 Denizli, Türkiye
5Department Of Chemical Engineering, Faculty Of Engineering, Pamukkale University, 20070, Denizli, Türkiye
In this study, bacterial cellulose (BC) was obtained from Komagataeibacter xylinus S4 and characterized in detail. The effects of a various of carbon sources and media, different pH conditions, incubation temperatures, surface area/volume ratios, and incubation durations were determined for BC production. Considering the carbon types, the amount of BC production from high to low was realized as sucrose, fructose, mannitol, xylose, arabinose, and lactose. The highest BC amount (1.303 g/L) was achieved by combining M1A05P5 broth, 30 ˚C, 1.06 cm-1 surface area/volume ratio, pH 3.5 and 21 days. According to scanning electron microscope (SEM) analysis, the cellulose fibril diameters were 34.87-45.97 nm at pH 3.5 and 29.71-102.3 nm at pH 6.5 in M1A05P5. Also, TGA analysis exhibited that the weight loss of BC in the removal of water step initialized between 50 ˚C and 150 ˚C and the degradation step initialized between 215 ˚C and 228 ˚C. Finally, the electrical conductivity values of the BC samples were determined on the 27-137 ˚C temperature scale. It was observed that the conductivity was temperature dependent, and the conductivity increased exponentially as the temperature increased. In conclusion, the cellulose from K. xylinus S4 typically showed a semiconducting behavior.
Keywords: Bacterial cellulose, Local isolate, Carbon sources, Electrical conductivity, Thermal analysis, SEMSorumlu Yazar: Erdal Uguzdogan, Türkiye
Makale Dili: İngilizce