Isolation of Natural Pigment Producing Microorganisms from Different Sources and Characterization of Their Pigments (Turkish with English Abstract)

Abstract

In this study, pigment producing microoganisms were isolated and the coloring compounds were separated by using suitable solvents. Then pigments were purified and some stabilization tests were applied for each pigment. Stability of coloring compounds kept under refrigerated and under room conditions were compared. It was determined that the pigments were stable in both conditions. Optimum pH values were found as 7 for K1 and K2, 6 for B and T22, and 5 for K3. Light and FT-IR spectroscopy techniques were applied for the determination of their chemical structures. Identification of pigmented microorganisms done by 16S and 18S ribosomal DNA sequencing analysis. According to the results, isolates were Rhodotorula glutinis (orange colored) Sporobolomyces roseus (pink colored), Cellulosimicrobium funkei (yellow colored) and Dietzia natronolimnaea (red-orange colored). The identification of yellow pigment producing K2 bacterial strain could not be achieved. Finally, stability of the pigments was determined in ice-cream selected as a model food.

Keywords

• Pigment, solvent, stabilization test, microorganisms

Farklı Kaynaklardan Doğal Renk Maddesi Üreten Mikroorganizmaların İzolasyonu, Tanısı ve Elde Edilen Pigmentlerin Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada çeşitli kaynaklardan renk maddesi üreten mikroorganizmalar izole edilmiş ve uygun çözücüler kullanılarak renk maddeleri ortamdan ayrılmıştır. Çözünen renk maddeleri saflaştırılmış ve elde edilen renk maddelerine stabilizasyon testleri yapılmıştır. Işık ortamında bekletilen renk maddeleri ve buzdolabında bekletilen paralellerinde gözle görülür renk değişiminin olmadığı ve ışık karşısında stabil oldukları belirlenmiştir. Optimum pH değerlerinin K1, K2 için 7, B ve T22 için 6, K3 için ise 5 olarak tespit edilmiştir. Pigmentlerin kimyasal yapılarının belirlenmesi amacıyla ışık spektroskopisinde ve FT-IR spektroskopisinde spektrum analizleri yapılmıştır. Pigment üreten maya ve bakterilerin tanımlanması amacıyla 18S ve 16S ribozomal DNA dizi analizi kullanılmıştır. Tanımlamalar sonucunda izolatların Rhodotorula glutinis (kavuniçi renk maddesi), Sporobolomyces roseus (pembe renk maddesi), Cellulosimicrobium funkei (sarı renk maddesi), ve Dietzia natronolimnaea (kırmızı-turuncu renk maddesi) oldukları belirlenmiştir. Sarı renk maddesi üreten ve Gram pozitif bir bakteri olduğu belirlenen K2 örneğinin ise tanımlanması yapılamamıştır. Çalışmanın son aşamasında ise renk maddeleri model gıda olarak seçilen dondurmaya uygulanarak pigmentlerin bu ortamdaki stabilizasyonları incelenmiştir.

Keywords

• mikrobiyel renk maddesi, çözücü, stabilizasyon testi, mikroorganizma.

References

1. Dufossé L, Galaup P, Yaron A, Arad MS, Philippe Blanc P, Murthy CNK, Ravishankar AG, 2005. Microorganisms and microalgae as sources of pigments for food use: a scientific oddity or an industrial reality? Trends in Food Sci & Tech, 16:389-406.
2. Lee Y, Khng H, 2002. Food Additives. Chapter 17: Natural Color Additives. eBook ISBN: 978-0- 8247-4170-9.
3. Aksan E, 2005. Çeflitli Mayalardan Karotenoidlerin Elde Edilmesi ve Sucukta Renklendirici Olarak Kullanım Olanaklarının Arafltırılması, Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana.
4. Ashfaq N, Masud T, 2002. Surveillance on Artificial Colours in Different Ready to Eat Foods. Pak J Nutr1 (5): 223-225.
5. Sajilata MG, Singhal RS, Kamat MY, 2008. The Carotenoid Pigment Zeaxanthin-A Rewiev. Institute of Food Technologists. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,7:29-49.
6. Altu¤ T, 2006. Gıda Katkı Maddeleri. Meta Basım, ISBN 975-97408-2-6, sayfa 276, ‹zmir.
7. Yurttagül M, Ayaz A, 2008. Katkı Maddeleri: Yanlıfllar ve Do¤rular. Hacettepe Üniversitesi - Sa¤lık Bilimleri Fakültesi, Beslenme ve Diyetetik Bölümü, Ankara.
8. Ural A, 1983. Gıdalarda Renk ve Kalite ‹liflkisi. GIDA,Cilt 08, Sayı 1.

9. Venil CK, Lakshmanaperumalsamy P, 2009. An Insightful Overview on Microbial Pigment, Prodigiosin. Electron J Biol, 5(3): 49-61.
10. Carvalho JC, Soccol CR, Babitha S, Pandey A, Waiciechowski AL, 2008. Production of Pigment. Springer,ISBN: 978-0-387-75212-9, USA.
11. Goswami G, Chaudhuri S, Dutta D, 2010. Effect of pH and temperature on pigment production from an isolated bacterium. Department of Biotechnology, Nat Inst of Technol, West Bengal, India.
12. Kahyao¤lu M, Kıvanç M, 2006. Endüstriyel Atık Maddelerden Mikrobiyal Yolla Beta Karoten Üretimi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Bilimleri Dergisi (J. Agric. Sci.), 17(2): 61-6. 13. Liu GY, Nizet V, 2009. Color me bad: microbial pigments as virulence factors. Trends in Microbiol, Vol.17 No.9, 0966-842X/$.
13. Terasawa N, Murata M, Homma S, 1996. Comparison of Brown Pigments in Foods by Microbial Decolorization. J Food Sci, 61:669.
14. Nee’Nigam PS, Pandey A, 2009. Microbial Pigments, Biotechnol for Agro-Industrial Residues Utilisation.10.1007/978-1-4020-9942-7_8.
15. Babitha S, Soccol CR, Pandey A, 2005. Jackfruit Seed for Production of Monascus Pigments, Food Technol Biotechnol.44 (4) 465–471.
16. Batu A, Thompson AK, Ghafir SAM, Rahman NAA, 1997. Minolta ve Hunter Renk Ölçüm Aletleri ile Domates, Elma ve Muzun Renk De¤erlerinin Karflılafltırılması, GIDA (1997) 22 (4): 301-307.
17. Anon 2008. Insight on Color. Hunter L,a,b color scale. Applic. Note. Vol.8, No 9.
18. Anon 2012a. NIST, Nat Inst of Standards and Technol.http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi? ID=C106514&Mask=400#UV-Vis-Spec.
19. Anon 2012b). Spectral Database for Organic Compounds. Web : http://riodb01.ibase. aist.go.jp/sdbs/ (Girifl tarihi 04.02.2012).
20. Ölmez H, 2009. Suyun Yapısı ve Özellikleri. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Samsun.
21. Prince SM, Papiz MZ, Freer AA, McDermott G, Hawthornthwaite-Lawless AM, Cogdell RJ, Isaacs NW, 1997. Apoprotein Structure in the LH2 Complex from Rhodopseudomonas acidophila Strain 10050:Modular Assembly and Protein Pigment Interactions. J Mol Biol 268;412-423.
22. Valcke R, 2000. Regulation of the pigment- protein complexes by light. Molecular coordination between nuclear and plasmid genomes. Bulletin de la Sociète Royale de Liègè,69:137-156.
23. Hıflıl Y, 2002. Enstrümental Gıda Analizleri – I. Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisli¤i Bölümü, Ege Üniversitesi Basımevi, sayfa 218, ‹zmir.
24. Zhu BZ, Shan GQ, Huan CH, Balaraman K, Mao Yu-Guo L, 2009. Metal-independent decomposition of hydroperoxides by halogenated quinones: Detection and identification of a quinone ketoxy radical. PNAS J, 106 11466–11471. 26. ‹mamo¤lu Ö, 2011. Mu¤la Üniversitesi, Biyoloji Bölümü, Biyokimya Lab. www.bekirkol.com Eriflim Tarihi: 19.10.2011.
25. Öteyaka B, Yılmaz B, Uçar A, Iflık ‹, Aydın A, 2008. The Production of the Micro Silika Monolithic Material. Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bil Derg, Sayı 18, Nisan 2009, ISSN-1302-3.