Optimization of growth characteristics for the potential probiotics to be used in fish aquaculturing

Tuzlu ve tatlı sularda kültür balıkçılığı, dünyada ve Türkiye'de, sürekli olarak artmaktadır. Levrek, çupra ve alabalık üçlüsünden alabalık Türkiye'de en çok üretilendir. Bugün, Türkiye'de üretim, yılda 170000 tona ulaşmıştır. Dünyada, balık yetiştiriciliğinde, antibiyotik kullanımı sona erdirilmektedir. Probiyotik kullanımı, yemdeki antibiyotik eksikliğini giderebilmek adına ortaya atılmıştır. Probiyotiklerin kullanımını arttırmak için bunların üretim koşullarının optimize edilmesi, sürdürülebilir, ekonomik üretim süreçlerinin geliştirilmesi gerekir. Çiftlik hayvanları için (özellikle kanatlılar) endüstriyel ürünler mevcutken, kültür balıkları için böylesi probiyotik ürünler bulunmamaktadır. Enterococcus faecium, çiftlik hayvanlarında sıkça kullanılan probiyotik suşlardandır ve gastrointestinal asitlik ve yüksek safra oranını tolere edebilmesi, büyümeyi destekleyici özellikleri ve belirli balık patojenlerine karşı antagonistik etkisi başta olmak üzere gösterdiği yararlı etkiler nedeni ile balık yetiştiriciliği için güçlü bir potansiyel probiyotik olarak değerlendirilmektedir.Bu çalışmanın amacı, E. faecium'un biyokütle ve biyokütle verimliliğini arttırmak için kültürün büyütülme koşullarının optimizasyonudur. Çalışmanın ilk kısmında, farklı bileşiklerden veya farklı oranlarda bileşiklerden oluşan ortamlar, sıcaklık ve pH değerleri denenmiştir. İkinci kısımda ise, mikroorganizma, biyoreaktörde farklı fermentasyon yöntemleri denenerek büyütülmüştür. Son aşamada ise, biyokütleyi fermentöre geri döndürmek üzere fermentöre entegre edilmiş membran filtrasyon sistemi denenmiştir. Sonuçlara göre optimum sıcaklık olan 37 °C ve 6.5 pH değerlerinde, en iyi büyüme gözlemlenmiştir. 37 °C, 350 rpm ve 6.5 pH değerlerinde, en yüksek değer olan 6.3 g/L biyokütle, sürekli steril ve taze besi ortamının beslendiği ve biyokütlenin fermentöre geri döndürülüğü membran filtrasyon sistemini içeren deneyde elde edilmiştir. The aquaculturing of marine and fresh water fish is continually increasing in the world and in Turkey. Of the three fish species; sea bass (Dicentrarchus labrax), seabream (Sparus aurata) and trout (Oncorhynchus mykiss), the latter has the highest share in Turkey, with a current production rate of 170000 tons per annum. The use of antibiotics in true feed is being phased out in the world. Probiotics have emerged one way of making up for the lack of antibiotics in the feed. In order to increase the probiotics usage, optimization of the strains? growth conditions, development of sustainable and economic manufacturing process are required. While there are commercial probiotics for the farm animals, there is none so far produced for the aquaculture, in Turkey. Enterococcus faecium is one of the widely used probiotic in farm animals sector. Due to the characteristics of E. faecium to tolerate acid and bile salts in the gastrointestinal tract, to produce inhibitory compounds and show antagonistic effects towards target fish pathogens, to stimulate immune system and better growth, the microorganism may be evaluated as a strong potential probiotic for aquaculturing.Aim of this study was to optimize the culture conditions in order to maximize the biomass concentration and the biomass yield of E. faecium. In the first part of this study, several growth media, temperature and pH values were tested. In the second part, the microorganism was grown using different fermentation modes in bioreactor. In the last part, a membrane filtration system was incorporated to the fermentor in order to recycle biomass. Results showed that temperature 37 °C and pH 6.5 yielded higher amount of biomass compared to others. The biomass concentration was 6.3 g/L at pH 6.5, 37 °C, 350 rpm when the fresh medium was added continuously and biomass was recycled back to the fermentor using the membrane filter. 83