ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BAZI ALGLERİN ANTİBAKTERİYAL ETKİLERİ TUĞBA DEMİRİZ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI ANKARA 2008

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BAZI ALGLERİN ANTİBAKTERİYAL ETKİLERİ TUĞBA DEMİRİZ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI ANKARA 2008 Her hakkı saklıdır

2 TEZ ONAYI Tuğba DEMİRİZ tarafından hazırlanan Bazı Alglerin Antibakteriyal Etkileri adlı tez çalışması 04/04/2008 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoloji Anabilim Dalı nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. Cumhur ÇÖKMÜŞ Ankara Üniversitesi Biyoloji Anabilim Dalı Jüri Üyeleri: Başkan : Prof. Dr. Yavuz BEYATLI Gazi Üniversitesi Biyoloji Anabilim Dalı Üye : Prof. Dr. Cumhur ÇÖKMÜŞ Ankara Üniversitesi Biyoloji Anabilim Dalı Üye : Prof. Dr. Gönül DÖNMEZ Ankara Üniversitesi Biyoloji Anabilim Dalı Yukarıdaki sonucu onaylarım. Prof. Dr. Orhan ATAKOL Enstitü Müdürü

3 ÖZET Yüksek Lisans Tezi BAZI ALGLERİN ANTİBAKTERİYAL ETKİLERİ Tuğba DEMİRİZ Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitisü Biyoloji Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Cumhur ÇÖKMÜŞ Bu çalışmada uygun kültür koşullarında üretilen, çeşitli alg türlerinin ( Oscillatoria limosa, Oscillatoria limnetica, Phormidium tenue, Chlorella vulgaris, Spirulina major ) farklı çözgenler ( Metanol, Etanol, N-butanol, Aseton, Hekzan, 0.5 M Tris-HCL ph:8.00 ) kullanarak elde edilen ekstraktlarının antibakteriyal aktiviteleri araştırılmıştır. Elde edilen ekstraktların antibakteriyal etkileri disk difüzyon yöntemi kullanılarak Staphylococcus aureus ATCC 19213, Bacillus subtilis ATCC 6633, Salmonella enteretidis ATCC 13076, Escherichia coli O157:H7 bakterileri üzerinde denenmiştir. Spirulina major ün incelenen algler arasında en yüksek antibakteriyal aktiviteye sahip olduğu, S. aureus ATCC ve E. coli O157:H7 nin en duyarlı, B. subtilis ATCC 6633 suşunun en dirençli ve S. major ün 0,5 M Tris-HCl, ph: 8,0 ekstraktlarının S. aureus ATCC 19213, B. subtilis ATCC 6633, S. enteretidis ATCC ve E. coli O157:H7 bakterilerine karşı etkili olduğu tespit edilmiştir. Nisan 2008, 60 sayfa Anahtar Kelimeler: Chlorophyta, Cyanobacteria, Antibakteriyal aktivite i

4 ABSTRACT Master Thesis ANTIBACTERIAL EFFECT OF SOME ALGAE Tuğba DEMİRİZ Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Biology Supervisor: Prof. Dr. Cumhur ÇÖKMÜŞ In this study, antibacterial activity of five algal species ( Oscillatoria limosa, Oscillatoria limnetica, Phormidium tenue, Chlorella vulgaris, Spirulina major ) which were grown in proper culture condition was searched with their extracts that obtain by using different solvent ( Metanol, Etanol, N-butanol, Aseton, Hekzan, 0.5 M Tris-HCL ph:8.00 ). The antibacterial effects of algal extracts were evaluated by using disc diffusion method against Staphylococcus aureus ATCC 19213, Bacillus subtilis ATCC 6633, Salmonella enteretidis ATCC and Escherichia coli O157:H7. As the results of the study, it was found that the Spirulina major showed the highest antibacterial activity among the algae tested; S. aureus ATCC and E.coli O157:H7 were the most susceptible strains; B. subtilis ATCC 6633 was the most resistant strain against to antibacterial effects of the extracts and 0,5 M Tris- HCl, ph: 8,0 extracts of S. major was effective on S. aureus ATCC 19213, B. subtilis ATCC 6633, S. enteretidis ATCC and E. coli O157:H7. April 2008, 60 pages Key Words: Chlorophyta, Cyanobacteria, Antibacterial activity ii

5 TEŞEKKÜR Bana araştırma olanağı sağlayan ve çalışmalarım aşamasında önerileri ile beni yönlendirip destek olan danışman hocam Sayın Prof. Dr. Cumhur ÇÖKMÜŞ e teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca alg örneklerinin üretimini yapan ve bana her konuda yardımcı olan Uzm. Dr. Köksal PABUÇCU ya, laboratuvar çalışmalarım sırasında bilgilerinden yararlandığım Arş. Grv. Dr. Arzu ÇÖLERİ ye, çalışmalarım sırasında her konuda yanımda bulunarak destek ve yardımını esirgemeyen arkadaşım Biyolog Nilgün TEKİN e, tez yazım aşamasında emeği geçen Yüksek Kimyager Şemsay DEMİRİZ ÇETİNKAYA, Mühendis Emre YÜCER, bana her konuda destek olan ve fedakarlıklarını esirgemeyen aileme teşekkürlerimi sunarım. Tuğba DEMİRİZ Ankara, Nisan 2008 iii

6 İÇİNDEKİLER ÖZET... i ABSTRACT...ii TEŞEKKÜR...iii SİMGELER DİZİNİ... vi ŞEKİLLER DİZİNİ...vii ÇİZELGELER DİZİNİ...ix 1. GİRİŞ KAYNAK ÖZETLERİ Alglerin Sınıflandırılması Alglerin Genel Özellikleri Alglerden elde edilen ürünler Vitaminler Pigmentler Fitoller Aminoasitler Polisakkaritler Bioflokulantlar Polioller ve diğer karbohidratlar Farmasötikler ve antibiyotikler İzotopik olarak işaretli bileşikler Katı, sıvı yağlar ve hidrokarbonlar Alglerin kullanım alanları Akuakültürde kullanımları Gıda ve yem olarak kullanımları Tarımda kullanımları Atık su arıtımında kullanımları Sanayide kullanımları Alg Gruplarının Özellikleri Chlorophyta (yeşil algler) nın özellikleri Cyanobacteria (mavi-yeşil algler) nın özellikleri iv

7 2.4 Alg Türlerinin Özellikleri Oscillatoria limosa ve Oscillatoria limnetica nın özellikleri Phormidium tenue nin özellikleri Chlorella vulgaris in özellikleri Spirulina major un özellikleri Alg Türlerinin Antimikrobiyal Etkileri MATERYAL VE YÖNTEMLER Materyaller Alg örnekleri Bakteri suşları Besiyeri Çözücüler Yöntemler Alg ekstraktlarının hazırlanması Bakteri kültürlerinin hazırlanması Antimikrobiyal etkinin test edilmesi ARAŞTIRMA BULGULARI TARTIŞMA VE SONUÇ.. 51 KAYNAKLAR EK 1 Nutrient Besiyeri içeriği...59 ÖZGEÇMİŞ...60 v

8 SİMGELER DİZİNİ AIDS Acquired Immunodeficiency Syndrome ATCC American Type Culture Collection β Beta C Santigrad Derece DNA Deoksiribonükleik Asit Gram (+) Gram Pozitif Gram (-) Gram Negatif gr Gram HIV Human Immunodeficiency Virus HCl Hidroklorik asit M Molarite mm milimetre µl Mikrolitre nm Nanometre NA Nutrient Agar NaCI Sodyum Klorür ph Power of Hydrogen RNA Ribo Nükleik Asit RPM Reverse Per Minute vi

9 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 2.1 Yeşil Alg...14 Şekil 2.2 Mavi-yeşil Alg...16 Şekil 2.3 Oscillatoria limosa...18 Şekil 2.4 Oscillatoria limnetica...19 Şekil 2.5 Phormidium tenue...20 Şekil 2.6 Chlorella vulgaris...21 Şekil 2.7 Spirulina major...23 Şekil 2.8 Nustoc muscorum un antibakteriyal aktivitesi üzerine çözücülerin etkisi Sekil 4.1 Oscillatoria limnetica Ekstraktının NA Besi Yerinde Staphylococcus aureus ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri. 38 Şekil 4.2 Oscillatoria limnetica Ekstraktının NA Besi Yerinde Bacillus suptilis ATCC 6633 Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri Şekil 4.3 Oscillatoria limnetica Ekstraktının NA Besi Yerinde Salmonella enteritidis ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri 39 Şekil 4.4 Phormidium tenue Ekstraktının NA Besi Yerinde Staphylococcus aureus ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri 40 Şekil 4.5 Phormidium tenue Ekstraktının NA Besi Yerinde Salmonella enteritidis ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri Şekil 4.6 Chlorella vulgaris Ekstraktının NA Besi Yerinde Staphylococcus aureus ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri 41 Şekil 4.7 Chlorella vulgaris Ekstraktının NA Besi Yerinde Bacillus subtilis ATCC 6633 Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri.. 41 Şekil 4.8 Chlorella vulgaris Ekstraktının NA Besi Yerinde Esherichia coli 0157:H7 Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri 42 Şekil 4.9 Chlorella vulgaris Ekstraktının NA Besi Yerinde Salmonella enteritidis ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri.42 Şekil 4.10 Spirulina major Ekstraktının NA Besi Yerinde Staphylococcus aureus ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri...43 vii

10 Şekil 4.11 Spirulina major Ekstraktının NA Besi Yerinde Esherichia coli 0157:H7 Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri...43 Şekil 4.12 Spirulina major Ekstraktının NA Besi Yerinde Staphylococcus aureus ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri 44 Şekil 4.13 Çözücülerin NA Besi Yerinde Staphylococcus aureus ATCC Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri 44 Şekil 4.14 Çözücülerin NA Besi Yerinde Esherichia coli 0157:H7 Üzerine Olan Antibakteriyal Etkileri.45 viii

11 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 2.1 Cystoseira tamariscifolia ekstraktlarının antibakteriyal aktivitesi...25 Çizelge 2.2 Spirulina platensis ekstraktlarının antibakteriyal aktivitesi. 26 Çizelge 2.3 Jania rubens ekstraktlarının antibakteriyal aktivitesi.. 28 Çizelge 2.4 Synechocystis sp. suşlarının test bakterilerine karşı antimikrobiyal aktiviteleri...30 Çizelge 2.5 Etanol ve dietileter ekstraktlarının antibakteriyal aktiviteleri..32 Çizelge 2.6 Mikroalglerin antimikrobiyal aktiviteleri.34 Çizelge 4.1 Oscillatoria limosa dan değişik çözgenlerle elde edilen ekstraktların antibakteriyal etkisi (mm).46 Çizelge 4.2 Oscillatoria limnetica dan değişik çözgenlerle elde edilen ekstraktların antibakteriyal etkisi (mm).46 Çizelge 4.3 Phormidium tenue den değişik çözgenlerle elde edilen ekstraktların antibakteriyal etkisi (mm).47 Çizelge 4.4 Chlorella vulgaris den değişik çözgenlerle elde edilen ekstraktların antibakteriyal etkisi (mm). 48 Çizelge 4.5 Spirulina major den değişik çözgenlerle elde edilen ekstraktların antibakteriyal etkisi (mm).49 Çizelge 4.6 Çözücülerin antibakteriyal etkisi (mm) 50 ix

12 1.GİRİŞ Doğada yaşayan bütün canlı türlerinin doğal savunmasında önemli rol oynayan antimikrobiyal etkili bileşiklerin oldukça fazla sayıda çeşidi vardır (Rauha et al. 2000). Alglerde insanların kendi yararlarına kullanmaya başladığı doğal kaynaklar arasında yer almaktadır (Yoldaş vd. 2003). Algler, insan ve hayvan gıda beslenmesinde kullanılan önemli biyoaktif molekül kaynaklarıdır. Son yirmi yılda mikroalgler ve makroalglerden elde edilen bu moleküllerin antibiyotik, antiviral, antikanser, antifungal, antibakteriyal, antiinflamatuar etkilerinin yanı sıra hipokolestrolemik, enzim inhibisyonu ve diğer bazı farmakolojik etkileri ortaya çıkmıştır. Bu doğal ürünler sadece ilaç hammaddesi olarak değil, sentetik moleküllerin yapımında yapısal birer model olarak da görev almaktadırlar (Quinn et al. 1993, El-Sheekh et al. 2006). Günümüzde klasik kemoterapötik bileşiklere karşı ortaya çıkan dirençli bakteriler ve patojenlerin artışı bu bileşiklerin kullanımını yararsız hale getirmektedir. Bu durumda algler son derece yararlı ilaç ham maddesi ihtiva etmeleri, temel bileşenleri bulundurması ile daha etkin ve daha az toksik olmaları yanı sıra orijinal ilaç benzeri fizyolojik aktiviteye sahip ilaçlar için model olmaları açılarından da son derece önemlidirler (Duke et al. 2002). Algler terapötik amaçlarla çok uzun yıllardan beri kullanılmaktadırlar. Mikroalglere dair daha yoğun araştırmalar ise 1980 lerde başlamış ve son on yılda mikroalgler kapsamlı araştırmaların odağı haline gelmişlerdir. Bunun nedeni; enzim aktivitesini ve hücre kültürlerini baz alan yeni denemelerin geliştirilmesi ve az miktarda materyalin kullanımı ile daha çok ekstrakt ve bileşiğin denenebilmesidir (Glombitza and Koch 1989). Daha pek çok kullanım alanına sahip olan alglerden siyanobakterler, antibiyotikler, algisitler, toksinler, farmosötik olarak aktif bileşikler ve bitki gelişim düzenleyicisi gibi biyolojik aktiviteye sahip birçok bileşik içerir (Metting 1986). 1

13 1970 li yıllardan itibaren başlayan incelemeler bunların antineoplastik, antimikrobiyal ve antiviral aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir (Patterson et al. 1994). Yine başka araştırıcılar tarafından yapılan çalışmalarda; Chlorella sp. (Katırcıoğlu et al. 2006), Spirulina sp. (Özdemir et al. 2004), Oscillatoria sp. (Bagchi et al. 1990; Issa 1999), Phormidium sp. (Fish and Codd 1994), Microcystis sp. (Ishada et al. 1997) alglerinin antimikrobiyal aktiviteleri incelenmiş, çeşitli patojenleri inhibe edici etkilerinin olduğu bildirilmiştir. Bu çalışmada, Chlorella sp., Oscillatoria sp., Phormidium sp. ve Spirulina sp. türlerinden elde edilecek ekstraktların bazı Gram(+) ve Gram(-) bakterilere karşı antibakteriyal aktivitelerinin olup olmadığı incelenmiştir. 2

14 2. KAYNAK ÖZETLERİ 2.1 Alglerin Sınıflandırılması Üst alem : Plantae Alem : Thallobionta Bölüm : Cyanophyta Sınıf : Cyanophyceae Takım : Oscillatoriales Cins : Oscillatoria Tür : Oscillatoria limosa Oscillatoria limnetica Üst alem : Plantae Alem : Thallobionta Bölüm : Cyanophyta Sınıf : Cyanophyceae Takım : Oscillatoriales Cins : Oscillatoria Tür : Phormidium tenue Üst alem : Plantae Bölüm : Chlorophyta Sınıf : Chlorophyceae Takım : Chlorococcales Familya : Chlorellaceae Cins : Chlorella Tür : Chlorella vulgaris 3

15 Üst alem : Bacteria Alem : Cyanobacteria Bölüm : Cyanophyceae Sınıf : Oscillatoriales Cins : Spirulina Tür : Spirulina major 2.2 Alglerin Genel Özellikleri - Yapısal olarak ökaryotik ve prokaryotik olarak iki büyük gruba ayrılırlar. - Mavi yeşil algler prokaryotiktir. Belirgin bir hücre çekirdeğinin olmaması ve çok basit olan kramatofor yapısındaki pigmentlerin dağılımı ve prokaryotik hücre özellikleri bakımından diğer alglerden ayrılırlar. - Vejatatif, eşeyli ve eşeysiz olarak ürerler. - Ekolojik olarak algler, karlı alanlar, tamamen buzla kaplı alanlarda da bulunabilirler. Fakat %70 nin dağıldığı asıl yayılım alanı sulardır ( - Organik karbon bileşiklerinin major primer üreticisidirler. - Algler su ortamında primer üretici canlılardır. Yapılarındaki pigmentleri sayesinde karbondioksit ve suyu ışığın etkisiyle karbonhidratlara çevirirler, böylece su ortamındaki besin değerinin ve çözünmüş oksijen oranının artmasını sağlarlar. Sonuçta kendi gelişimlerini sağlayarak besin zincirinin ilk halkasını oluştururlar. - Alglerin üretimleri çevresel faktörlerle sınırlanmıştır. Bunlar ışık, sıcaklık ve besindir. Bu sınırlayıcı faktörler iyileştirilirse, üretim düzeyi artar. Üretim artışının belli bir düzeyi aşmasının doğal bir sonucu olarak da çevresel denge bozulur ve ötrofikasyon meydana gelir. Ötrofik bir ortamda besin madde girdisinin fazlalığından dolayı, (özellikle azotlu bileşikler ve fosfat gibi alglerin gelişimin artıran bileşikler) alg ve bakteri faaliyetleri ile bulanıklık artar ve ışığın suyun alt kısmına geçmesi engeller. Oksijen dip kısımlarda sınırlayıcı bir özellik kazanır. Buda bentik bölgede yaşayan canlılar için ölümle sonuçlanabilir (Glombitza 1970, Round 1973,Yıldız 1986, Şen ve Nacar 1988, Güner 1991). 4

16 2.2.1 Alglerden elde edilen ürünler Yedi divisioda toplanan ve birkaç bin türü bulunan mikroalglerin metabolizmaları çok çeşitlidir. Bu özellikleri nedeniyle bakterilere benzemektedirler. Bu kadar fazla türün sadece 60 dan daha azı üzerinde detaylı çalışmalar yapılmıştır. Bunlar arasında da sadece birkaç türün fizyolojisi, biyokimyasal ve endüstriyel üretim potansiyeli detaylı olarak araştırılmıştır. Ürettikleri vitaminler, pigmentler, polisakkaritler, farmasötikler ve diğer biyolojik aktif bileşikler endüstriyel çalışmalarda bunlara olan ilgiyi arttırmaktadır Vitaminler Vitaminlerin ticari potansiyeli oldukça büyüktür. İnsan tüketimi için ABD de bir yılda 1.1 milyar dolarlık vitamin üretilmiştir. Bunun yanında hayvan beslenmesi için üretilen vitaminler de vardır. B 12 ve E vitamini alglerce üretilmektedir. B 12 vitamini sağlıklı yaşam için gereklidir ve bu nedenle de fiyatı oldukça yüksektir. E vitamininin antioksidan olarak büyük bir pazar potansiyeli vardır. Bir mikroalgin vitamin içeriği genotipe, çoğalma döngüsündeki aşamalara, beslenmeye, ışık yoğunluğuna ve gerek çoğalmayı gerekse metabolizmayı etkileyen diğer koşullara bağlıdır. Bu nedenle iyi bir vitamin üreticisi, hem suş seçimi ile hem de kültür koşullarını değiştirerek bulunmalıdır. Yapılan çalışmalar, mikroalglerin birçok vitamini sentezleyebildiğini ve vitamin içeriklerinin bakteri ve mayalardakiyle kıyaslanabildiğini göstermiştir Pigmentler Mikroalgler klorofil yanında fikobiliproteinler ve karotenoidler gibi pek çok pigment de sentezlerler. Bazı türlerde bu pigmentler primer pigmentlerden daha yüksek konsantrasyonda bulunabilir. 5

17 Karotenoidler genellikle sarı kırmız renkte, likopenden türeyen izoprenoid polien yapısındadırlar. Bütün fotosentez yapan mikroorganizmalarda bulunan bu pigmentler diğer bazı mikroorganizmalarda da bulunmaktadır. Bazı omurgalı ve omurgasız hayvanlar da besinleriyle aldıkları karotenoidleri modifiye ederler. Hayvanlarda besinlerle alınan β karoten A vitaminine çevrilmektedir. Karotenoidler doğal gıda renklendiricisi olarak kullanılırlar. Bazı etlerde renk artırıcı, somon balığının rengini pembeleşmesi ve yumurta sarısının renginin artması gibi büyüme potansiyeline sahip çeşitli alanlarda kullanılırlar. Alglerde bulunan karotenoidler fotosentezde ışığın absorbe edilmesinde, oksijenin toksik etkilerinde koruyucu olarak ve fototakside görevlidirler. Absisik asit ve A vitamini gibi karotenoid türevleri büyüme hormonu olarak, kanseri önlemede, görme ve üreme fizyolojisinde görev görürler. Türler arasında biriktirilen karoten tipide farklılık göstermektedir. Karotenoid içeriğini ışık kalitesi de etkilemektedir. Kırmızı ışıkta gelişen Porphyridium türü, beyaz ışıktakinden iki kat daha fazla karotenoid sentezlemiştir. Biliproteinler prostetik olarak bir safra pigmenti içeren kromoproteinlerdir. Safra pigmenti apoprotein kısmına kovalent olarak bağlanmıştır. Biliproteinlerin miktarını, çoğalma koşulları, özelikle ışık yoğunluğu, kalitesi ve azot miktarı etkilemektedir. Bir Japon firması kozmetik ürünlerinde ve bazı gıdalarda kullanmak için Spirulina platensis den mavi fikosiyanini ekstrakte ederek bunu doğal pigment olarak satmaktadır. Bu ürünün pazarı oldukça geniştir. Biliproteinlerin Spirulina ve Porphyridium türlerinde ticari olarak eldesi de mümkündür Fitoller Tek doymamış bir diterpenoid primer alkoldür ve klorofilin alkol kısmıdır. Dört temel izopren ünitesinden oluşur. A vitamini, β karoten, E, K ve K 2 vitaminlerinin sentezinde 6

18 öncül maddedir. Klorofilin zayıf asidik koşullarda hidrolizi ile fitol kolayca elde edilir. Mikroalglerde serbest fitol düzeyi genelde kuru ağırlıklarının % 0.4 ünden daha azdır Aminoasitler Gıda ve besin sanayinde önemli uygulama alanları vardır. İnsan beslenmesi için Glutamik asit ve Metionin, hayvan beslenmesi için Lizin, Triptofan, Aspartik asit ve Fenilalanin önemlidir. Mikroalg proteinleride genellikle Sistein ve Metionin yoktur. Aminoasitlerin özellikle serbest aminoasitlerin kompozisyonu türler arasında çoğalma koşullarına ve fazına bağlı olarak değişmektedir. Mikroalglerden diğer kimyasalların eldesi esnasında proteinler ya da aminoasitler yan ürünler olarak elde edilebilir. Bu konuda yapılan çalışmalarda Chlorella türünden L prolin üretmek için patent alınmıştır Polisakkaritler Viskozlaştırıcı, floklaştırıcı ve yağlayıcı olarak kullanılırlar. Ticari olarak kullanılan alg polisakkaritlerinin çoğu viskozlaştırıcı olarak kullanılmaktadır. Bazı alg polisakkaritlerinin potansiyel bir antikanser aktivitesine sahip olduğu bilinmektedir. Günümüzde ticari polisakkarit üretiminde tek hücreli kırmızı alg olan Porphyridium türleri kullanılmaktadır. Porphyridium polisakkaritlerinin üretimi ve kullanımıyla ilgili patentler alınmıştır. Bu polisakkaritler petrol çıkarmada kullanılabilirler. Polisakkaritlerin üretimi yılda hektar başına ton olabilir. Bazı yeşil ve mavi-yeşil alglerin yüksek oranda ekstraselüler polisakkarit ürettiği belirlenmiştir. Maksimum üretimin logaritmik safhanın sonlarına doğru olduğu belirlenmiştir. Araştırmacılar azot açlığı ile polisakkarit üretiminin arttığını göstermişlerdir. 7

19 Bioflokulantlar İsrail deki drenaj kanallarında yapılan bir çalışmada, kil partiküllerinin sedimentasyonuna ve presipitasyonuna bir siyanobakter olan Phormidium tarafından üretilen çözünür bir flokulantın sebep olduğu gözlemlenmiştir. Bu siyanobakter duraklama fazında bu flokulantı üretmektedir. Bu bioflokulantın iki milyondan daha büyük moleküler ağırlığa sahip olduğu, polisakkarit, yağ asitleri ve protein içeren bir polimer olduğu belirlenmiştir. Diğer siyanobakterlerde böyle bir flokulant üretimi yoktur. Bu bioflokulantın su arıtımı ve diğer endüstriyel kullanımlarda uygulamaları vardır. Mikroalglerin çoğu yüzey aktif bileşikler de üremektedir Polioller ve diğer karbohidratlar Mikroalgler hem nişasta, glikojen gibi depo ürünleri hemde gliserol, mannitol ve sorbitol gibi ozmotik düzenleyicileri üretirler. Bunların potansiyel gıda kaynakları yada etanol, metan üretimi için mikrobial substrat olmaları yanında en önemli uygulamaları yapay tatlandırıcılar üretiminde kullanılmalarıdır. Gliserin kimya ve patlayıcı madde endüstrisinde kullanılır. Gliserin endüstride hayvansal yağlardan elde edilmektedir. Dunaliella salina, yüksek tuz konsantrasyonunda yedi mola kadar gliserol biriktirme özelliğiyle, bu bileşikleri hücresinde en yüksek konsantrasyonda biriktiren tür olarak bilinmektedir. Bu oran yaklaşık kuru ağırlığının %50 sini oluşturmaktadır. Bu maddelerin hücre içindeki birikimi ortamın tuzluluğu ile artmaktadır. Ayrıca besiyeri bileşimi de bu birikimi etkilemektedir Farmasötikler ve antibiyotikler Çeşitli mikroalglerin besiyerine salgıladıkları ve hücre içi ekstraktları gram pozitif ve gram negatif bakterilere karşı in vitro testlerle ilgili çok az çalışma bulunmaktadır. Yeşil 8

20 algler, diatomeler ve dinoflagellatların hücre eksraktlarının in vitro yapılan testlerde geniş bir antifungal aktiviteye sahip olduğu yapılan çalışmalarla gösterilmiştir. Bazı algler farmasötik aktif bileşikler de salgılamaktadır. Örneğin dinoflagellatlar merkezi sinir sistemini etkileyen alkilguanidin üretirler. Kırmızı tek hücreli alg olan Porphyridium un ürettiği arakidonik asit, hayvansal dokulardan karaciğer ve adrenal bezinden izole edilen bir yağ asididir. İnsanlar için gerekli olan bu asit prostoglandin, prostosiklin ve tromboksan gibi bileşiklerin doğal öncü maddesidir. Mikroalglerin endüstride diğer bir uygulaması da doku kültürü ve mikrobial kültürler alanındadır. Yapılan çalışmalar ile Chlorella ve Scenedesmus gibi yeşil mikroalg ekstraktlarının, maya ve diğer mikroorganizmaların çoğalmasını ve verimini artırdığı bildirilmiştir. Scenedesmus ve Spirulina dan elde edilen ekstraktlar hayvan doku kültürlerinin üretiminde serum yerine kullanılmaktadır. Chlorella ekstraktları bitki doku ve hücre kültürlerinde kullanılmaktadır. Algal ekstraktlar bitki gelişmesini de teşvik etmektedir İzotopik olarak işaretli bileşikler Mikroalgler araştırma ve teşhis amacıyla kullanılabilecek bu tür organik bileşikler üretirler Katı, sıvı yağlar ve hidrokarbonlar Mikroalglerin çoğu bileşimi bitkisel yağlara benzeyen katı ve sıvı yağlar içermektedir. Bu yağlar bazı koşullarda kuru ağırlıklarının % 85 ini oluşturabilmektedir. Bu oran karasal bitkilerin içerdiği lipitlerden daha fazladır. Genellikle mikroalglerin ortalama lipit içerikleri kuru ağırlıklarının % ı arasında değişmektedir. Algal katı ve sıvı yağların endüstride pek çok kulanım potansiyeli vardır. Alglerin ürettikleri sıvı yağlar bitkisel ve balık sıvı yağlarına benzer özelliktedir. Bu özellikleri 9

21 nedeniyle petrol ürünleri yerine kullanılabilirler. Mikroalg yağlarının direk ekstraksiyonu ve rafinasyonu, mikroalglerden yakıt eldesi için en etkili yoldur. Bu işlem alg biomasını fermente ederek metan ve etanol üretiminden daha etkilidir. Ayrıca ekstraksiyon sonrası kalan kısmın fermentasyonu da olasıdır. Alg yağları bitkisel yağların yerine de kullanılabilir yılında dünyada yağ üretimi 59.9 milyar ton olarak belirlenmiştir. Bu oran her yıl artmaktadır. Bu üretimin % 73 ü bitkisel kaynaklıdır ve önemli oranını da soya oluşturmaktadır. Bitkisel yağların % 80 i insan beslenmesinde kullanılmaktadır. Geri kalanı ise deterjanlar, sabunlar, lastik, tekstil, plastik ve kozmetik gibi alanlarda kullanılmaktadır. Bitkisel sıvı yağlar hayvansal katı ve sıvı yağlara tercih edilmektedir. Genelde mikroalglerdeki hidrokarbonlar kuru ağırlıklarının % 5 inden daha az olarak bulunmaktadırlar. Bugüne kadar sadece Botryococcus braunii nin kuru ağırlığının % 90 ı kadar hidrokarbon ürettiği gösterilmiştir. Bu algin petrol rezervlerinin oluşumunda önemli rol oynadığı sanılmaktadır. Steroller in geniş ticari kullanım alanları vardır. Özellikle steroid hormonların sentezinde substrat olarak kullanılırlar. Günümüzde üretilen steroidlerin çoğu doğal sterollerin modifikasyonu ile sentezlenmektedir. Alg türleri arasında üretilen sterol bileşiminde farklılıklar bulunmaktadır. Buda kemotaksonomide tür teşhisinde kullanılmaktadır. Mikroalglerdeki steroller kuru ağırlığının % 1-4 ünü oluşturur Alglerin kullanım alanları Akuakültürde kullanımları Akuakültürler, gıda üretim alanında çok hızla büyüyen dallardan birisidir. Akuakültür işletmelerinde alg üretimi çok önemlidir. Balıklar, krustaseler ve ticari olarak önemli yumuşakçaların gıdası olarak canlı ya da ölü mikroalgler bu kültürlerde kullanılır. Mikroalgler sadece gıda olarak değil ayrıca bakterilerle birlikte akuakültürdeki karbondioksit ve oksijen dengesinde de önemli rol oynar. 10

22 Algin besinsel değeri de akuakültürde önemlidir. Bazı larvalar ökaryotik alg hücre duvarlarını sindiremezken bazıları kolay sindirmektedir. Ancak prokaryot siyanobakterlerin hücre duvarları kolay sindirildiği için bu grup mikroalglerin endüstriyel kullanımının artacağı düşünülmektedir Gıda ve yem olarak kullanımları Mikroalgler, kümes hayvanlarının, domuzların, ruminantların ve böceklerin beslenmesinde yem katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Kümes hayvanları ile yapılan çalışmalarda, yemlerdeki soya proteininin % 25 i yerine alg konulduğunda ağırlığın kontrole göre çok daha fazla arttığı görülmüştür. Ancak kümes hayvanlarına fazla miktarda alg verildiğinde ters bir etki olmuştur ağırlık artışı azalmıştır. Algle beslenmeni sonucu olarak kümes hayvanlarının etlerinin rengi pembeleşmiş, yumurta sarıları ise koyulaşmıştır. Koyun, sığır gibi ruminantların beslenmesinde alg kullanıldığında, alg karbonhidratlarının etkili olarak sindirilemediği belirlenmiştir. Sadece Spirulina katılmış yem ile beslenen koyunlarda gelişme olumlu yönde etkilenmiştir. Gelecekte ekonomik öneme sahip böceklerin beslenmesinde de algler kullanılacaktır. Mikroalglerin uzayda hava temizleyicisi olarak kullanımları yönünde çeşitli çalışmalar yapılmıştır. İnsan beslenmesinde de kullanımları mümkündür. Çoğunluğu Phaeophyceae ve Rhodophyceae olan 100 den fazla tür içerdikleri protein, karbonhidrat, vitamin ve minerallerin varlığından dolayı dünyanın çeşitli yerlerinde insanlar tarafından besin kaynağı olarak kullanılır. Bu konuda yapılan çalışmalarda, bazı araştırıcılar uzun süreli algle beslenmenin insanı olumsuz yönde etkilediği, bazı araştırıcılar ise herhangi bir zararlı etkisinin olmadığını bildirmektedir. Venezuella halkı günde 35 gr planktonik bir çorbayla beslenmektedir ve bu insanların çok sağlıklı olduğu görülmüştür. Gönüllüler ile Chlorella ve Scenedesmus kullanımı ile yapılan çalışmalarda bu alglerin beslenmede kullanım süresinin ve dozundaki artışın insanda gaz, kusma ve bulantı gibi rahatsızlıkların oluşmasına sebep olduğu 11

23 belirlenmiştir. Günde 100 gr dan az, hatta içerdikleri nükleik asit nedeni ile 20 gr olacak şekilde alg kullanımı herhangi bir olumsuz etkiye sebep olmadığı belirlenmiştir. İnsanlar tarafından ökaryotik alg hücre duvarları parçalanamamaktadır. Bu nedenle zengin alg hücre içerikleri insanlar tarafından kullanılamamaktadır. Muhtemelen insan beslenmesi ile yapılan çalışmalarda yeterli alg işleme teknikleri kullanılmamış ve duvarlar parçalanmadığı için beslenmede etkisiz bulunmuşlardır. Yapılan diğer çalışmalarda mikroalglerin bağışıklık sistemini güçlendirdiği, kötü koku yaratan bakterileri yok ederek, sindirim sistemini desteklediği gözlemlenmiştir. İyi bir protein, vitamin, mineral ve klorofil kaynağıdırlar. Kansere karşı koruyucu ve anti tümör etkiye sahiptirler. Bir diyet programının yan etkilerini gidererek ve enerji seviyesini koruyarak sağlıklı kilo kaybına yardımcı olur ve özel hazırlanmış diyetlerde de destekleyicidirler. Zararlı maddelerin (serbest radikal, hava kirliliği, sigara, alkol vs) etkisini azaltır. Yaşlılık etkilerini geciktirir. Radyasyon ve civa-kurşun gibi toksik metallerin etkilerinden vücudun korunmasına ve arınmasına yardım ederler Tarımda kullanımları Mikroalgler tarımda başlıca iki şekilde kullanırlar. Gübre olarak, özellikle azot fikse eden siyanobakteriler pirinç tarımı yapılan bölgelerde kullanılmaktadır. Dünyanın birçok sahil yöresindeki yosunlar, fosfor, potasyum ve bazı iz elementlerin varlığından dolayı gübre olarak kullanılırlar. Toprak iyileştiricisi olarak, erozyonu azaltmak, havalandırmayı sağlamak, su hareketini kolaylaştırmak, kök gelişimini, toprağın sürülmesini kolaylaştırmak ve bitki gelişmesini düzenlemek gibi çeşitli fonksiyonları vardır. 12

24 Atık su arıtımında kullanımları Evsel ve endüstriyel kaynaklardan gelen atıklar, çözünmüş yada askıdaki organik ve inorganik bileşiklerin arıtılmasında kullanılırlar. Bu atıkların temizlenme prosesleri oksijenli bir ortamda gerçekleşir ve bu oksijenlendirme bazı algler tarafından sağlanır. Ayrıca temizlenmesi güç olan azot ve fosfor gibi bileşikler alglerin bulunduğu tanklara alınarak, algler tarafından besin kaynağı olarak kullanılmaları suretiyle ortamdan uzaklaştırılabilirler Sanayide kullanımları Alkol sanayisinde, bira ve şarap berraklaştırıcısı olarak kullanılır ayrıca kokteyllerin ve karışımların çökmesini engellemek için stabilizatör olarak kullanılırlar. Kağıt ve kauçuk sanayisinde, kağıtların yüzeylerini cilalamakta ve su sızdırma ve mürekkep dağılımını önlemekte, dolgu materyali olarak kullanılırlar. Ayrıca doğal kauçuğa ilave edilerek kauçuğun yumuşaklık ve akıcılık kazanmasını sağlarlar. Boya ve tekstil sanayisinde, emülsiyonu sabitleştirmek fazla akıcılığı durdurmak ve pigmentlerin fazla zarar görmesini önlemek, boya zenginleştirici ve çözücü olarak kullanılırlar. Desen basımından önce katılaştırıcı olarak ayrıca özel püskürtme yöntemiyle ipeğe benzeyen yapay iplik üretiminde kullanılırlar. Kozmetik sanayisinde, losyonlar, cilt temizleme maddeleri, cilt kremleri, saç spreyi ve boyalarında ana madde olarak kullanılırlar. Sabunlarda köpük artırıcı olarak kullanılır, diş macunundaki tebeşirin giderilmesi için macuna ilave edilir, şampuanların içindede temizleyici olarak kullanılırlar. İlaç sanayisinde, yağ ve mumların çözeltilerine akıcılık kazandırmak için tabletlerde ise ayrıştırma maddesi ve dolgu maddesi olarak kullanılırlar. Tabletlerin üzerine kaplama olarak kullanılır, antibiyotik, hormon, vitamin gibi maddelerin içilebilir hale getirilmesi için kullanılır. Chlorellin adındaki antibiyotik, Chlorella dan elde edilir. Ayrıca gram (-) 13

25 ve gram (+) bakterilere karşı etkili bazı antibakteriyal maddeler alglerden elde edilir. Kahverengi alglerden elde edilen pek çok ilaçta tıp alanında kullanılmaktadır (Hoppe 1979, Glombitza and Koch 1989, Güner 1991, Pabuçcu 1998, Pabuçcu 1999). 2.3 Alg Gruplarının Özellikleri Chlorophyta (yeşil algler) nın özellikleri Şekil 2.1 Yeşil Alg ( mikrometre boyutundadırlar. - Küre yada elips biçimindedirler. - Tatlı su yosunları da denir. - Klorofil taşıdıkları ve fotosentez yaptıklarından bitkilere benzerler. - Büyümekte olan türlerinde protein oluşur. Yaşlandıkça karbonhidrat ve yağ üretimi artmaktadır. Bu nedenle besin değerleri vardır. - Karotenoit, ksantofil, lutein ve klorofil A-B pigmentlerine sahiptirler. - Çoğunluğu sucul olmasına karşın, kar üzerinde, ağaç gövdelerinde yada toprakta simbiyotik olarak yaşayan türleri de vardır. - Tek hücreli, ipliksi, şeritsi ve elsi tallusa sahip alglerdir. 14

26 - Asimilasyon ürünleri nişasta ve yağlardır. - Hücre çeperleri selülozdur. Bir yada fazla sayıda kromatofor içerirler. Çan, yıldız, plak, oval yada spiral biçiminde olan kromatoforlara sahiptirler (Şekil 2.1). - Scenedesmus, Volvox, Spirogyra, Ulva. - Genellikle tatlı (% 90) bazılarıda da tuzlu sularda yaşarlar. - Scenedesmus, genellikle dörtlü ve sekizli koloniler oluşturan bir cinstir ve besin elde etmek için kültürü yapılan türleri vardır. - Volvox, bu bölümün en iyi tanınan örneklerindendir. Volvox kolonisindeki bireyler birbirlerine plazma köprüleri ile bağlanmışlardır. Üreme ve asimileme hücrelerinin ayrı kutuplarda yer alması, bu kolonideki bireyler arasındaki işbölümünü gösterdiği için dikkat çekicidir. - Yeşil Alglerin Kavuşur Algler (Conjugatophyceae) sınıfında ise konjugasyon adı verilen özel bir üreme tipi görülür. Spirogyra cinsi bu sınıftadır ve üremesinde karşılıklı gelen iki hücreden birinin içeriğinin diğerine akması ile zigot oluşur. Zigot mayoz bölünme geçirerek yeni bir ipliği oluşturur. - Su florasının önemli bir bölümünü oluştururlar. % 90 kadarı tatlı sularda ve nemli topraklarda, geri kalan % 10 lık bölümü de denizlerin sığ bölgelerinde yayılış gösterirler. Yüksek bitkiler üzerinde epifit olarak yaşayanları, planktonik olanları bulunduğu gibi mantarlarla bir araya gelerek likenleri oluşturan türleri de vardır (Frahm 1987, Güner 1989, Obalı vd. 1997, Akman 1993, Altuner 2002). 15

27 2.3.2 Cyanobacteria (mavi-yeşil algler) nın özellikleri Şekil 2.2 Mavi-yeşil Alg ( - Bugüne kadar çeşitli araştırıcılar tarafından değişik adlarla anılan Cyanobacteria, Archaebacteria ile birlikte prokaryotları oluşturan Eubacteria grubuna bağlıdır. Önceleri mavi-yeşil algler, mavi-yeşil bakteriler ve Cyanophyta olarak isimlendirilen bu canlılar için son yıllarda Cyanobacteria adı önerilmiştir. Cyanophyta ile Cyanobacteria bu mikroorganizmalar için eş anlamlı isimler olarak kullanılmaktadır (Van den Hoek 1995). - Cyanobacteria insanlar ve hayvanlar için protein, karbonhidrat, lipit, vitamin, enzim ve diğer biyoaktif bileşikleri açısından çok önemlidir (Pinotti and Segato 1991). Ancak lipit rezervleri ile ilgili sınırlı bilgi mevcuttur. Nitekim, bakterilere özgü polimer poli-βhidroksibütirat çok az sayıdaki Cyanobacteria türlerinde belirlenmiştir. Ancak genel itibariyla Cyanobacteria nın bu tür poliesterleri sentezleyebilme kabiliyetinde olduğu saptanmıştır (Allen 1984, Philippis et al. 1992). - Cyanobacteria antibiyotikler, algisitler, toksinler, farmasötik olarak aktif bileşikler ve bitki gelişimi düzenleyici gibi biyolojik aktiviteye sahip birçok bileşik içerir (Metting 1986) li yıllardan başlayan incelemelerin sonucu bunların antineoplastik, antimikrobiyal ve antiviral aktiviteye sahip olduğu gösterilmiştir (Patterson et al. 1994). 16

28 - Evrimsel açıdan büyük öneme sahiptirler. Dünya üzerinde ilk oksijen oluşturan fototrofik organizmalar olduğu, bu sayede de dünyanın atmosferinin oksijensiz halden oksijenli hale geçtiği düşünülmektedir ( - Gerçek bir zarla çevrili çekirdekleri bulunmaması nedeni ile bakteri, fotosentetik özellikte olmaları nedeniyle de alg olarak sınıflandırılırlar. - İpliksi yada tek hücre halindeki formlarına rastlanır. Hücre duvarlarının yapısı gram(-) bakterilerin hücre duvarına benzer, az miktarda peptidoglikan içerirler (Şekil 2.2). - Klorofil A ve fikobilin denilen karakteristik pigment çeşidi içerirler. Fikobilinlerin, fikosiyanin adı verilen bir sınıfı mavi renklidir ve yeşil renkli klorofil pigmentleri ile birlikte bu canlılara mavi-yeşil renk verirler. - Açık sularda yaşayan türlerde gaz kesecikleri görülür. Gaz kesecikleri, canlının suda istediği derinlikte durabilmesini sağlar. - Beslenmeleri oldukça basittir. Vitamin ihtiyacı yoktur. Nitrat yada amonyak azot kaynağı olarak kullanılır. - Bazı türler fotosentezin yanında azot fiksasyonu da yapabilirler. Azot fiksasyonu heterosist adı verilen yapılar içersinde, oksijensiz koşullarda gerçekleşir. - Nörotoksin üretme yeteneğine sahiptirler ve bu toksinlerin bulunduğu suyu içen herhangi bir canlı hızla ölüme gidebilir. - Toprağa has kokunun oluşmasına yardımcı olurlar (Cirik 1982). - Zor şartlara dirençlidirler. Filamentöz yapıdakilerde akinetler bulunur. Ortam şartları uygun hale geçince akinetler çoğalarak, vejetatif hücre formuna dönüşürler. - Hızlı çoğalmaları nedeni ile ötrofikasyona neden olabilirler. 75º C de dahi yaşayabilen termofilik türleri vardır (Öner 1986, Ketchum 1988, Madigan et al. 1997). - Fotosentez yetenekleri, yüksek protein içerikleri ve basit besiyerlerinde hızlı çoğalmaları nedeni ile besin kaynağı olarak kullanım alanına sahiptirler ( Eliot 1982). - Tek hücre proteini elde edilmesinde en çok denenen günümüzde insan ve hayvanların beslenmesinde geniş uygulama alanı olan siyanobakterler, diğer mikroorganizmalardan farklı olarak yeterli miktarda karbondioksit, belirli derecede aydınlatma, geniş üretim ortamı gibi özel koşullara gereksinim gösterirler (Güner ve Aysel 1989, Akman 1993). - Anabaena, Nostoc, Microcystis, Fischerella. 17

29 2.4 Alg Türlerinin Özellikleri Oscillatoria limosa ve Oscillatoria limnetica nın özellikleri Şekil 2.3 Oscillatoria limosa ( -Spor ve heterokiste rastlanmaz. -İplikler tek sıralı tek tek veya bir çoğu müsilaj kın içindedir. -Hücrelerin hepsi bölünme yeteneğindedir, hormogonyumla çoğalırlar. -İpliksi yapılarının aralarında çok erken fazda ölen nekrit hücreleri vardır. Hücrelerden kolayca ayrılan ve hormogonyum adı verilen parçaları müsilaj kından ayrılarak dışarı çıkar ve yeni bitki verirler (Özel 1992). -Koyu mavi-yeşilden mat kahverengine değişen renktedir. Trikom az çok dayanıklı bir yapıda, mavi-yeşil, kahverengi veya zeytin yeşili rengindedir (John et al. 2005). 18

30 Şekil 2.4 Oscillatoria limnetica (filebox.vt.edu) -Trikomlar kıl şeklinde ve biraz esnektir. -Hücreler µm genişliğinde, 4-12 µm uzunluğundadır. -Hücreler arası uzunlukta oldukları takdirde hücreler daralır. -Uçtaki hücreler yuvarlaktır, başlı şekilde değildir ve kaliptra yoktur. -Ötrofik durgun sularda planktoniktir ve ayrıca sedimenler üzerinde de yaşarlar. -Müsilajlı salgıya sahiptirler ( Lund 1964). 19

31 2.4.2 Phormidium tenue nin özellikleri Şekil 2.5 Phormidium tenue ( -Keçe şeklinde bir koloni ve parlak mavi-yeşil renge sahiptir. -Güçlü ve kıl şeklindeki trikom bazen esnek ve flamentin uç kısmına doğru incelen bir yapıdadır. -Hücreler 1-2 µm genişliğinde, µm uzunluğundadır. -Çapraz hücre duvarları biraz daralmakta ve granüller bitişik olmaksızın hücre daralmaktadır, uç kısımdaki hücreler uzun koloniler oluşturmaktadır ve uç kısımda kaliptra mevcut değildir (Rıppka 1988a). 20

32 2.4.3 Chlorella vulgaris in özellikleri Şekil 2.6 Chlorella vulgaris ( - Mikroskobik boyutta, tek hücreli, yeşil bir tatlı su algidir (Şekil 2.6). - Eski zamanlardan beri besin olarak kullanılmaktadır. - Fosil kalıntılarının gösterdiğine göre 2.5 milyar yıldır genetik yapısı hiç değişmeyen ender bir canlı türüdür. - Tek hücreli yapısı, onun eşsiz türünün ve vitamin, protein, mineral, aminoasitler, nükleik asitler (RNA, DNA), temel yağ asitleri, enzimler ve karotenoidlerin yoğun bir kaynağı olmasına büyük bir avantaj sağlar. Bu besinleri saf, katkısız ve doğal olarak mükemmel bir denge içerisinde barındırır ve tek başına bile tam bir besindir ( - Yirmiden fazla vitamin ve mineralin yanı sıra bol miktarda doğal beta karoten(bağışıklık sistemini güçlendirici ve kansere karşı koruyucu) de içermektedir. - % oranında proteinden oluşmakta olup klorofil in doğada bulunan en yüksek oranlı kaynağıdır. Demir, iyot, çinko, magnezyum, fosfor ve kalsiyum da içermektedir. 21

33 - Sığır karaciğerinin içermekte olduğu B 12 vitamininden daha fazlasını içerir. - Vücudun gereksinim duyduğu besinleri en üst seviyede sağlamakla kalmaz, vücudu zararlı maddelerden de temizler. - Akyuvar aktivitesini arttırmakta ve hücrelere zarar veren bazı enfeksiyonlara karşı koruyucu özellikler göstermektedir. - Bilinen en zengin klorofil kaynaklarındandır. Klorofilin, zarar görmüş dokuların iyileşme hızını arttırdığı bulunmuştur. Klorofil, sindirim sisteminde kötü koku yaratan bakterileri yok ederek sindirim sistemine yardımcı olur. Ayrıca klorofil hemoglobine çok benzer bir yapıda olup, kan yapımını arttırdığı da düşünülmektedir. - İçerisindeki nükleik asitler hızlı bir şekilde çoğalmasına ve kendine özgü hücrelerinin gençleştirilmesini sağlamaktadır. - Selüloz çeperi sindirim sistemindeki kurşun, civa, kadmiyum gibi ağır metallere ve zararlı kimyasal maddelere yapışarak onların vücuttan atılmasını sağlamaktadır. Bu nedenle hava kirliliğinin etkilerinden korunmayı sağlamaktadır. - Diyet programlarının halsizlik, güçsüzlük gibi yan etkilerini gidererek ve enerji seviyesini koruyarak ağlıklı kilo kaybına yardımcı olur. Özel hazırlanmış diyetlerde de destekleyicidir. -Chlorellalar ilkel hayvanların plazmasında zooklorel adı altında simbiyont olarak yaşadıkları gibi çeşitli likenlerin yapısında da gene simbiyont olarak katılırlar. Bazı türleri kapsadıkları protein ve yağ nedeniyle insan besini olarak kullanmak üzere bir çok ülkede kültüre alınmıştır. - Kansere karşı koruyucudur, anti-tümor, anti-aging etkilere sahiptir(lee and Rosenbaum 1987, Jensen 1987, Tanaka 1997, Singh 1998, Tanaka 1998). 22

34 2.4.4 Spirulina major un özellikleri Şekil 2.7 Spirulina major ( - Siyanobakteri ( mavi-yeşil alg) türüdür (Şekil 2.7). - Gıda kaynağı olarak dünyanın pek çok yerinde yetiştirilen bir üründür ve çok zengin bir besin kaynağıdır. - Dünyaya yayılması Aztek uygarlığından hareketle olmuştur. - Sağlıklı besin ve şifa maddesi olarak Kuzey Amerika ve Avrupa da gözde bir ürün haline gelmiştir. Türkiye de de giderek daha iyi tanınmakta ve tüketimi yaygınlaşmaktadır. Piyasada genelde kapsül, tablet veya toz şeklinde, diyet ek malzemesi olarak bulunur. - Düşük yağ ve kalorili, kolesterolsüz, bütün temel aminoasitleri içeren bir protein kaynağıdır. - Şeker hastalığı ve anemi gibi hastalıklarla mücadelede ve hava kirliliğinin bünye üzerinde yarattığı zayıflatıcı etkilerin önüne geçilmesinde önemli katkı sağlar. 23

35 - Antioksidan unsurlar içerdiği için, yaşlanmanın yanı sıra, kanser, artirit, katarakt gibi sağlık sorunlarının da temel faktörü oldukları düşünülen oksijen bazlı radikal hücrelere karşı da bağışıklık kazandırıcı etkisi bulunmaktadır. - Yapısındaki gamma-linoleik asit yağ birikintilerinin çözülmesine yol açar, kalp rahatsızlıklarının önlenmesine yardımcı olur ve kolesterolü düşürür. - A.B.D Ulusal Kanser Enstitüsü Spirulina da ki sulfolipitlerin ayrıca HIV e karşı da dikkat çekici ölçüde aktif olduklarını açıklamıştır. - Düzenli dozlarda alınması anti-viral faaliyetleri hızlandırır, bağışıklık sistemlerini teşvik eder, böbrek toksisitesini azaltır ve radyasyon kaynaklı hastalıkların şiddetini azaltır. - İnsan gıdalarına katılmak üzere 1982 yılında Amerika da çiftlik kurulmuştur. - İçeriğindeki beta-karotenden dolayı kanser riskini azalmaktadır. Mide ve deri kanserinde de etkilidir. AIDS hastaları üzerinde de olumlu etkileri vardır. - Krem, şampuan, sabun gibi kozmetik ürünlerinin içerisine katılmak suretiyle kullanılmaktadır. Yanıklar üzerinde tedavi edici etkisi deneysel olarak kanıtlanmıştır. - T lenfosit hücrelerinin fonksiyonlarını arttırır ve vücudun savunma mekanizmasını kuvvetlendirir (Lund 1964, Round 1984, Fox 1993). 2.5 Alg türlerinin antimikrobiyal etkileri Abourriche et al. (1999) un kahverengi bir alg olan Cystoseira tamariscifolia ile yaptığı çalışmada çözücü olarak hekzan, etileter, diklorometan kullanılmış ve Agrobacterium tumefaciens, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa ya karşı antibakteriyal aktiviteleri belirlenmiştir. Bu çalışmada, Cystoseira tamariscifolia kahverengi alginin antimikrobiyal, antifungal ve sitotoksik etkisinin olduğu tespit edilmiştir. En iyi antimikrobiyal aktivite sonuçlarının ise etileter ekstraktlarında olduğu ve Agrobacterium tumefaciens, Escherichia coli e karşı olduğu bulunmuştur (Çizelge 2.1). 24

36 Çizelge 2.1 Cystoseira tamariscifolia ekstraktlarının antibakteriyal aktivitesi (Abourriche et al. 1999) Örnekler Konsantrasyon İnhibisyon zonu(mm) (mg/disk) A.t E.c S.a P.a Hekzan Ekstraktı Etileter Ekstraktı Diklorometan Ekstraktı Tetrasiklin Streptomycin A.t., Agrobacterium tumefaciens; E.c., Escherichia coli; S.a.,Staphylococcus aureus; P.a., Pseudomonas aeruginosa; - aktivite yok Özdemir et al. (2004) nin bir mavi-yeşil alg olan Spirulina platensis ile yaptığı çalışmada çözücü olarak metanol, etanol, kloroform, aseton, heksan kullanılmış ve Streptococcus faecalis ATCC 8043, Bacillus subtilis ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 6538, S. epidermidis ATCC 12228, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Enterobacter aerogenes CIP 6069, E. cloacae ATCC 13047, Escherichia coli ATCC 11230, Salmonella typhimurium CCM 583, Proteus vulgaris ATCC6897 a karşı antibakteriyal aktiviteleri belirlenmiş ve Spirulina platensis mavi-yeşil alginin metanol ekstraktı Streptococcus faecalis, Staphylococcus epidermidis e karşı etanol, kloroform, aseton ve hekzan ekstraktlarından daha fazla antimikrobiyal aktivite göstermiştir (Çizelge 2.2). Siyanobakter olan Spirulina ile yapılan çalışmalarda, yapısında yüksek düzeyde bulunan linoleik asitin, prostaglandin sentezini uyardığını ve bu hormonun da kandaki kolesterol seviyesini ayarladığı bildirilmiştir (Fox 1993). Manoj and Venkataraman (1992) ın yaptığı çalışma Spirulina nın T lenfosit hücrelerinin etkinliğini artırdığını, anti-tümör özelliğinden dolayı AIDS ve kanser tedavisinde kullanıldığını göstermiştir. 25

37 Çizelge 2.2 Spirulina platensis ekstraktlarının antibakteriyal aktivitesi (Özdemir et al. 2004) 26 Mikroorganizma Streptococcus faecalis İnhibisyon Zonları (mm) Metanol ekstraktı (mg/ml) Diklorometan ekstraktı (mg/ml) Petrol eteri ekstraktı (mg/ml) Etilasetat ekstraktı (mg/ml) ATCC Bacillus subtilis ATCC Staphylococcus aureus 6538/P Staphylococcus epidermidis ATCC Enterobacter aerogenes CIP Enterobacter cloacae ATCC Escherichia coli ATCC Pseudomonas aeruginosa ATCC Salmonella typhimurium CCM Proteus vulgaris ATCC Candida albicans ATCC : aktivite yok

38 Karabay-Yavaşoğlu et al. (2007) nin Jania rubens ile yaptığı çalışmada çözücü olarak metanol, diklorometan, hekzan, kloroform kullanılmış ve Streptococcus faecalis ATCC 8043, Bacillus subtilis ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 6538, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Streptococcus faecalis ATCC 8043, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Enterobacter cloacae ATCC 13047, Escherichia coli ATCC 29998, Salmonella typhimurium CCM 583 a karşı antibakteriyal aktiviteleri belirlenmiştir (Çizelge 2.3). Bu çalışmada metanol ve kloroform ekstraktlarının hekzan ve diklorometan ekstraktlarından daha fazla antibakteriyal aktivite gösterdiği bulunmuştur. Yapılan diğer çalışmalarda metanol ekstraktlarının heksan ve etilasetat ekstraktlarına oranla daha fazla antibakteriyal aktivite gösterdiği gözlemlenmiştir (Febles et al. 1995). Buna rağmen farklı araştırmacılar kloroform ekstraktlarının, metanol ve benzen ekstraktlarına göre daha fazla antibakteriyal aktivite gösterdiğini bulmuşlardır (Sastry and Rao 1994). Diğer bazı çalışmalarda, J. rubens in antibakteriyal ve antifungal aktivite gösterdiği ve tümor hücrelerine karşı sitotoksik aktivite gösterdiği gözlemlenmiştir( Ballesteros et al. 1992, Soliman et al. 1994b). 27

39 Çizelge 2.3 Jania rubens ekstraktlarının antibakteriyal aktivitesi (Karabay-Yavaşoğlu et al. 2007) İnhibisyon Zonları(mm) Mikroorganizmalar Metanol(mg/disk) Diklorometan(mg/disk) Hekzan(mg/disk) Kloroform(mg/disk) 1mg 2mg 4mg 1mg 2mg 4mg 1mg 2mg 4mg 1mg 2mg 4mg S. epidermidis S. aureus S. faecalis B. cereus B. subtilis S. typhimurium P. aeruginosa E. cloacea E. coli C. albicans

40 Yoldaş vd. (2003) in yaptığı çalışmada bazı mavi-yeşil alglerin (Cyanophyta- Cyanobacteria) poli-β-hidroksibütirat (PHB) üretimi ve antimikrobiyal aktiviteleri belirlenmiştir. PHB nin biyoplastik polimeri olarak önemi bilinmekte olup, karbon ve enerji kaynağı olarak bu granüllerin Cyanobacteria da birikimi hakkında sınırlı bilgi mevcuttur. Aynı zamanda mavi-yeşil alglerin antibiyotik, algisit, farmasötik olarak aktif ve bitkilerin büyümelerini düzenleyici maddeler sentezlediği bilinmektedir. Bu çalışmada Synechocystis sp. nin 6 farklı suşunun PHB üretim yeteneği ve antimikrobiyal aktivitesi incelenmiştir. Suşların PHB üretimlerinin belirlenmesinde üç farklı besiortamı kullanılmıştır (BG11, Ashbey s ve Beggiatoa). Suşların PHB üretimleri spektrofotometrik yöntemle belirlenmiş ve PHB üretim miktarları hücre kuru ağırlığına göre BG11 besiortamında % , Ashbey s besiortamında % ve Beggiatoa besiyerinde % olarak bulunmuştur. Suşların antimikrobiyal aktiviteleri 16 farklı test bakteri üzerinde denenmiştir. Antimikrobiyal aktivite tespitinde agar diffüzyon metodu kullanılmıştır. Yalnız Synechocystis sp. B6 suşunda Micrococcus flavus (0.36 mm. zon çapı) ve Proteus vulgaris (0.35 mm. zon çapı) e karşı antimikrobiyal etki tespit edilmiştir. Diğer suşların test edilen bakterilere karşı antimikrobiyal etkisinin olmadığı saptanmıştır( Çizelge 2.4). Cyanobacteria insanlar ve hayvanlar için protein, karbohidrat, lipit, vitamin, enzim ve diğer biyoaktif bileşikler açısından çok önemlidir (Pinotti and Segato 1991). Ancak lipit rezervleri oldukları ile ilgili sınırlı bilgi mevcuttur. Nitekim, bakterilere özgü polimer olan poli-β-hidroksibütirat çok az sayıdaki Cyanobacteria türlerinde belirlenmiştir. Ancak genel itibarıyla Cyanobacteria nın bu tür poliesterleri sentezleyebilme yeteneğinde olduğu saptanmıştır (Allen 1984, Philippis et al. 1992). 29