Rafineri atık sularından izole edilen mikroorganizmalar ile biyosürfektan eldesi ve hidrokarbon degredasyonunun araştırılması
Biosurfactant production and investigation of hydrocarbon degredation with microorganisms isolated from refinery wastewaters
Yazar: EMİNE YALÇIN
Danışman: DOÇ. DR. AYSUN ERGENE
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada rafineri atık sularından izole edilen mikroorganizmalar ile biyosürfektan eldesi ve hidrokarbon degredasyonu çalışılmıştır. İzolasyon sonrasında mikroorganizmalar Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida ve Burkholderia cepacia olarak tanımlanmıştır. Biyosürfektan üretiminin belirlenmesi amacıyla ?drop-collapse? yöntemi uygulanmış ve tüm izolatların biyosürfektan sentezleme özelliğine sahip olduğu belirlenmiştir. Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida ve Burkholderia cepacia tarafından üretilen biyosürfektan maddeler sırası ile BS-I, BS-II, BS-III ve BS-IV olarak kodlanmıştır. İzolatlar tarafından üretilen biyosürfektan miktarı fenol-sülfirik asit yöntemi ile belirlenmiştir ve MSM kültür ortamında BS-I, BS-II, BS-III, BS-IV biyosürfektanları için sırası ile 843, 623, 741 ve 559 mg/L üretim kapasitesine ulaşılmıştır. Biyosürfektan üretiminde optimum koşulları belirlemek için pH, karbon kaynağı, azot kaynağı ve EDTA varlığının biyosürfektan üretimi üzerine etkisi incelenmiştir. Belirlenen optimum koşullarla modifiye edilen rafineri atık su örnekleri biyosürfektan üretiminde temel besiyeri olarak kullanılmıştır. İzolatlar tarafından üretilen BS-I, BS-II, BS-III ve BS-IV biyosürfektanlarının yapısı FTIR analizi, protein, karbonhidrat ve lipid testleri ile özellikleri ise yüzey gerilimi, emülsiyon testi, antimikrobiyal ve hemoliz aktivite testleri ile incelenmiştir. İzolatlardan biyosürfektan eldesi ve karakterizasyonu çalışmalarının tamamlanması sonrasında tüm izolatlar rafineri atık suları ile 10 gün 35oC'de inkübe edilmiş ve belirli zaman aralıklarında alınan örneklerde biyosürfektan üretimi ve hidrokarbon degredasyonu araştırılmıştır. Kültürasyon süresi sonunda BS-I, BS-II, BS-III ve BS-IV için sırası ile 712, 536, 448 ve 356 mg/L'lik üretim kapasitesine ulaşılmıştır. Rafineri atık su içeriğinde bulunan total hidrokarbonun ise Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida ve Burkholderia cepacia tarafından %79.2, %54.0, %69.5 ve %40.2 oranlarında degrade olduğu belirlenmiştir.Bu çalışmada izole edilen mikroorganizmalar tarafından biyosürfektan elde edilmesi ve aynı zamanda poliaromatik hidrokarbon içeren atık suların arıtılması sadece bilimsel gelişme açısından değil endüstriyel uygulanabilirlik açısından da oldukça önemli bir sonuçtur. Hidrokarbon parçalama yeteneğine sahip mikroorganizmaların, hidrokarbon ile kontamine olmuş ortamlara ekilmeleri, ekosistem dengelerinin yeniden kurulmasına büyük katkılar sağlayacaktır.

Abstract:
In this study, biosurfactant production and hydrocarbon degredation efficiency of microorganisms isolated from refinery wastewaters were studied. Isolated strains were identified as Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida and Burkholderia cepacia. In order to determine the biosurfactant production, the ?drop-collapse? method was applied and it was determined that all tested microorganisms were able to produce biosurfactant. Biosurfactants produced by Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida and Burkholderia cepacia were coded as BS-I, BS-II, BS-III and BS-IV, respectively. Biosurfactant amount produced by isolates were quantified by phenol-sulfiric acid method and production capacity of BS-I, BS-II, BS-III, BS-IV were determined as 843, 623, 741, 559 mg/L, respectively. In order to determine the optimum conditions of biosurfactant production, the effects of pH, carbon source, nitrogen source and EDTA on biosurfactant production were investigated. Refinery wastewaters were modified with determined optimum parameters and used as basal medium for biosurfactant production. The structure of biosurfactants was investigated with FTIR, protein, carbohydrate, lipid analysis and the properties were analyzed with surface tension, emulsion, antimicrobial and hemolysis tests. After completion of biosurfactant production and characterization studies, isolates were incubated with refinery wastewaters at 35oC for 10 days then the biosurfactant production and hydrocarbon degredation were investigated with samples collected at defined time intervals. At the end of the incubation period, the production capacity of BS-I, BS-II, BS-III and BS-IV were 712, 536, 448 and 356 mg/L, respectively. Total hydrocarbon degredation in refinery wastewaters by Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida and Burkholderia cepacia was determined as 79.2%, 54.0%, 69.5% and 40.2%, respectively.The biosurfactant production and purification of wastewasters containing polycyclic aromatic hydrocarbons by using microorganisms isolated in this study is a fairly important result not only in the scientific development but also in the industrial feasibility. Microorganism inoculation into hydrocarbon contaminated areas which posses hydrocarbon degredation ability, asist in reconstruction of ecosystem balance.