Mikrobiyel lipitlerin biyodizel üretiminde kullanım kapasitelerinin belirlenmesi
Determination of the microbial lipid usage in biodiesel production
Yazar: SEVGİ ERTUĞRUL KARATAY
Danışman: PROF. DR. GÖNÜL DÖNMEZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Tez çalışmasında on üç adet maya, dört adet filamentli fungus ve beş adet termofil siyanobaktari izolatının hücre içi lipit biriktirme kapasiteleri belirlenerek, biyodizel üretiminde kullanım potansiyeline sahip üç adet maya (Candida tropicalis, Candida lypolitica, Rhodotorula mucilaginosa), bir adet filamentli fungus (Aspergillus versicolor) ve üç adet termofil siyanobakteri türü (Synechococcus sp., Cyanobacterium aponinum, Phormidium sp.) seçilmiştir. Seçilen mikroorganizmaların yüksek kapasite ile hücre içi lipit biriktirdiği koşullar belirlenerek bu lipitlerin alkali katalizörle transesterifikasyonları sonucu oluşan metil ester dönüşüm verimleri gaz kromatografisinde hesaplanmıştır.Mayaların ve filamentli fungusların hücre içi lipit birikim kapasiteleri melaslı besiyerinde, siyanobakterilerin hücre içi lipit birikim kapasiteleri ise azot içeren BG-11 besiyerinde kesikli sistem ile belirlenmiştir. Mikroorganizmaların en yüksek seviyede lipit biriktirdiği koşulların bulunması amacıyla pH, karbon çeşidi ve miktarı, azot çeşidi ve miktarı ve inkübasyon süresi için optimum değerler bulunmuştur.C. lypolitica, C. tropicalis, R. mucilaginosa hücreleri, inkübasyon süresinin dördüncü gününde,1 g/L (NH4)2SO4 ve %8 ml melas çözeltisi içeren pH değeri 5'e ayarlanmış besiyerinde en yüksek lipit konsantrasyonuna ulaşmışlardır. En yüksek hücre içi lipit içerikleri ve C16 ve C18 metil ester verimleri C. lipolytica hücreleri için %59.9 ve %84.9, C. tropicalis hücreleri için %46.8 ve %92.3, R. mucilaginosa hücreleri için %69.5 ve %92.3 olarak bulunmuştur. A. versicolor hücreleri ise; 1.0 g/L KNO3, %6 melas çözeltisi içeren pH değeri 4'e ayarlanmış besiyerinde inkübasyon süresinin onuncu gününde %22.8 lipit içeriğine ulaşmıştır. Fungal lipitin %17.2'sini C16, %82.8'ini ise C18 oluşturmaktadır. Synechococcus sp., C. aponinum ve Phormidium sp. hücrelerinin hücre içi lipit oranları 0.25 g/L NaNO3 içeren pH değeri Synechococcus sp. için 7'ye, C. aponinum için 8'e, ve Phormidium sp. için 9'a ayarlanmış BG-11 besiyerlerinde inkübasyon süresinin 15. gününde belirlenmiştir. En yüksek hücre içi lipit içerikleri ve C16 ve C18 metil ester verimleri Synechococcus sp. için %42.8 ve %46.9, C. aponinum için %45.0 ve %67.7, Phormidium sp. için %38.2 ve %90.6 olarak bulunmuştur. Çalışmada kullanılan mikroorganizma lipitlerinin çoğunluğunu C16 ve C18 metil esterlerinin oluşturması, bunların biyodizel üretiminde hammadde olarak kullanılabilirliğini göstermektedir.

Abstract:
In the study, the lipid accumulation properties of thirteen yeast, four fungi ve five thermophyl cyanobacteria isolates were determined. Of these microorganisms Candida tropicalis, Candida lypolitica, Rhodotorula mucilaginosa, Aspergillus versicolor, Synechococcus sp., Cyanobacterium aponinum, Phormidium sp. were selected to evaluate biodiesel production capacities. The optimum conditions for the highest lipid production were determined and the extracted lipids were transesterified by an alkali catalyst. Gas Chromatograph was used to determine the methyl ester yields.The lipid accumulation properties of the yeast and fungal cells were determined in molasses medium, whereas BG-11 medium was used for the lipid accumulation properties of cyanobacteria in a batch system. In order to determine the optimum conditions for the highest lipid accumulation, pH, incubation time, different carbon and nitrogen sources and amounts were examinedCandida lipolytica, Candida tropicalis, Rhodotorula mucilaginosa cells reached their maximum lipid accumulation in the media 1 g/L (NH4)2SO4 and 8% molasses solution at pH 5 after four days incubation time. The maximum lipid contents and C16 and C18 methyl ester yields were measured as 59.9% and 84.9% for C. lipolytica, 46.8% and 93.2% for C. tropicalis, 69.5% and 92.3% for R. mucilaginosa. A. versicolor fungal pellets were reached their maximum lipid content as 22.8% in the media containing 1.0 g/L KNO3 and 6% molasses solution at pH 4 after ten days incubation time. The fungal lipid contains C16 methyl ester as 17.2% and C18 methyl ester as 82.8%.The lipid concentrations of Synechococcus sp., Cyanobacterium aponinum and Phormidium sp. were determined in the BG-11 media containing 0.25 g/L NaNO3 and pH values of the media was 7 for Synechococcus sp., 8 for Cyanobacterium aponinum and 9 for Phormidium sp. the fifteenth incubation time. The maximum lipid contents and C16 and C18 methyl ester yields were measured for Synechococcus sp. as 42.8% and 46.9%, for Cyanobacterium aponinum as 45.0 % and 67.7%, for Phormidium sp. as 38.2% and 90.6%, respectively. The composition of the lipids of the microorganisms that were used in the thesis showed that they are favourable feedstocks for biodiesel production.