Ekmek Mayası (Saccharomyces cerevisiae) Fabrika Artıklarından Ham İnvertaz Enzimi Üretimi

Öz

İnvertaz enzimi ülkemizin dışa bağımlı olduğu gıda katkı maddelerinden bir tanesidir. Endüstriyel anlamda invertaz enziminin kullanım alanları; invert şeker şurubu üretimi, çikolata üretimi, frukto-oligosakkarit sentezi ve bebek gıdası üretimi şeklinde sıralanabilir. Yerli kaynaklardan, düşük maliyetle invertaz enzimi üretimi konusunda yapılacak çalışmalar ülkemizin katkı maddelerinde dışa bağımlılığının azaltılmasına hizmet edecektir. Bu çalışmada endüstriyel ekmek mayası üretiminde artık olarak açığa çıkan eleküstü mayadan ham enzim ekstraktı üretilmesi amaçlanmıştır. Eleküstü mayadan ekstrakte edilen ve ham enzim ekstraktı olarak tanımlanabilecek, yüksek invertaz aktivitesine sahip ürün (i) püskürtülerek kurutulmuş, (ii) liyofilize ve (iii) ham enzim ekstraktı halinde aktivite ölçümüne tabi tutularak (iv) ticari muadili ile karşılaştırılmıştır. Her örnek öncelikle sabit sıcaklık 40°C ve 4-7 arası değişen pH değerlerinde enzim aktivitesi yönünden incelenmiştir. Bu analizler sonucunda belirlenen optimum pH değeri sabit tutularak bu kez 30-65°C aralığında optimum çalışma sıcaklığının belirlenmesi denemeleri yürütülmüştür. Yapılan çalışmalara göre sıcaklığın sabit tutulduğu pH denemelerinde, tüm ürünlerde optimum pH 4.5 olarak tespit edilmiştir. pH değerinin optimize edilmesinin ardından gerçekleştirilen sıcaklık optimizasyonu çalışmasında ise ham enzim ekstraktının en yüksek invertaz aktivitesi gösterdiği sıcaklık 40°C olarak tespit edilmiştir. Optimum sıcaklık ve pH değerlerinde yapılan aktivite ölçümleri sonucunda, ticari invertaz enziminde 3.30 U/mL, püskürtmeli kurutucudan elde edilen üründe 2.90 U/mL, liyofilize üründe 2.93 U/mL ve son olarak ham enzim ekstraktında 1.73 U/mL invertaz aktivite değerleri bulunmuştur. Veriler incelendiğinde 60°C üzerindeki sıcaklıkların ve pH 5 değeri üzerindeki pH seviyelerinin enzim aktivitesini olumsuz etkilediği gözlenmiştir. Çalışma sonucunda endüstride artık olarak değerlendirilen ve genelde hayvan yemi olarak oldukça ucuz fiyata satışı yapılan artık bir maddenin enzim kaynağı olarak kullanılabilme potansiyeline sahip olduğu anlaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Ekmek mayası
• İnvertaz
• Enzim aktivitesi
• Optimizasyon
• Karakterizasyon

The Production of Crude Invertase from the by-products of Baker’s Yeast (Saccharomyces cerevisiae) Factory

Öz

Invertase enzyme is one of the food additives that our country is dependent on foreign sources. Industrial usage areas of invertase enzyme are invert sugar syrup production, chocolate production, fructo-oligosaccharide synthesis and baby food production. Studies on the production of invertase enzyme from domestic sources at low cost will serve to reduce the foreign dependency of our country in additives. In the present study, the production possibility of invertase enzyme from sieve residue yeast, by-product of baker’s yeast (Saccharomyces cerevisiae) factory, was investigated. Crude enzyme extracts obtained from sieve residue yeast (i) spray dried, (ii) lyophilized and (iii) collected in aqueous form were compared with (iv) industrial invertase enzyme sample in terms of enzymatic activity. Every sample was analyzed for enzymatic activity at constant temperature (40°C) and at different pH values between 4 and 7 in order to find out the optimum pH value for highest enzymatic activity. Then, the pH value was kept constant at optimum value and the enzymatic activity was determined at different temperature levels between 30- 65°C. Optimum pH value was determined as 4.5 for all samples and the enzymatic activity was found as 3.30, 2.90, 2.93 and 1.73 U/mL for industrial invertase enzyme, spray dried, lyophilized and aqueous extract, respectively. The analysis at optimum pH of 4.5 and at different temperatures showed that the highest enzymatic activity was screened at 40°C for all samples. Additionally, there was a significant loss of enzymatic activity over 60°C for all samples. Finally, the study showed that sieve residue yeast has a usage potential in invertase production. While this by-product is sold at low price for animal feeding purposes, advanced purification techniques can be used to create value-added product in this sector.

Anahtar Kelimeler

• Baker’s yeast
• Invertase
• Enyzme Activity
• Optimization
• Characterization

Kaynakça

1. Aehle, W. (2004). Enzymes in İndustry: Production and Applications (2. Baskı). Germany: Weinheim.
2. Dhananjay, S.K., Mulimani, V.H. (2008). Three-phase partitioning of α-galactosidase from fermented media of Aspergillus oryzae and comparison with conventional purification techniques. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 36:123-128.
3. Garrett, R.H., Grisham, C.M. (1999). Biochemistry, Second Edition Saunders College Publishing: Harcourt Brace, Orlando. 426-427.
4. Jones, R.C., Hough, J.S. (1970). The effect of temperature on the metabolism of baker's yeast growing on continuous culture. Journal of General Microbiology 60:107-116.
5. Karkaş, T. (2009). İnvertaz enziminin ekstraksiyonu ve saflaştırılması için sulu ikili-faz afinite sistemlerinin geliştirilmesi. (Yüksek Lisans Tezi) Biyokimya, İzmir.
6. Kasavi, C. (2006). Kovalent Bağlanma ve Fiziksel Adsorpsiyon Metotları ile Proteaz Enziminin İmmobilizasyonu. (Yüksek Lisans Tezi) İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
7. Krajewska, B. (2003). Application of chitin and chitosan based materials for enzyme immobilizations, a review. Enzyme and Microbial Technology 35:126-139.
8. Mensonides F, Brul S, Hellingwerf KJ, Bakker BM, Teixeira de Mattos MJ (2014) A kinetic model of catabolic adaptation and protein reprofiling in Saccharomyces cerevisiae during temperature shifts. The FEBS Journal 281: 825-841

9. Michaelis, L., Menten, M.L. (1913) Die Kinetik Der İnvertin-Wirkung, Biochemische Zeitschrift.
10. Miller, G.L. (1959). Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry 31(3):426-428.
11. Özçömlekçi, E. (2006). Proteaz Enziminin Glutaraldehit Kullanarak Kovalent Bağlanma ile İmmobilizasyonunda Optimum Şartların Belirlenmesi. (Yüksek Lisans Tezi) İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
12. Polat, C., Koç, F., Özdüven, M.L. (2005). Mısır silajında laktik asit bakteri ve laktik asit bakteri+enzim karışımı inokulantlarının fermentasyon ve toklularda ham besin maddelerinin sindirilme dereceleri üzerine etkileri. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi 2(1):13-22.
13. Şahin, İ. (2015). İnvertaz enziminin akduttan (Morus alba) üçlü faz sistemi ile saflaştırılması ve karakterizasyonu. (Yüksek Lisans Tezi) Biyokimya, Sakarya.
14. Velioğlu, H.M., Çelikyurt, G. (2016). Farklı tarım artığı ürünlerden fungal ve bakteriyel alfaamilaz enzimi üretiminin optimizasyonu. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi 13(1):12-24.
15. Yamamoto, T., Kumada, J., Sawai, T. (1957). The chromatographic purification of yeast invertase by an ion-exchange resin method and some properties of the enzyme obtained. Bulletin of the Agricultural Society of Japan 21:185-191.
16. Yücekan, İ. (2008). İnvertaz Enziminin Afiniteye Dayalı Teknikler ile Saflaştırılması. (Yüksek Lisans Tezi) Biyokimya, İzmir.