Bazı psikrotolerant Bacillus izolatlarında çeşitli hidrolitik enzimlerin taranması ve yüksek aktivite gösteren izolatların pilot ölçekte spor üretiminin yapılması ve biyoformülasyonu
Screening of various hydrolitic enzymes of some psychrotolerant Bacillus isolates and pilot scale production and bioformulation of the isolate showed highest activity
Yazar: ZEYNEP AKBAL
Danışman: PROF. DR. RENGİN ELTEM
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Mikrobiyal formülasyonlar, genellikle biyoteknoloji firmaları tarafından farklı amaçlar için araştırmalar sonucunda geliştirilen ve tüketiciye sunulan pazar ürünleridir. Genel olarak bu ürünlerin içeriklerinde bazı spesifik mikroorganizma suşları, enzimler, koku giderici nötralleştiriciler, besin katkıları ve dolgu materyalleri bulunmaktadır. Bu ürünler toksik, korozif, yanıcı ve patojenik olmayan özellikte zararsız ürünlerdir. Ürünler toz ya da sıvı formlarda olabilmektedirler.Bu çalışmada, biyolojik atık sulardaki gıda kaynaklı katı- sıvı yağların ve diğer organik maddelerin biyolojik arıtımında; evler, restoranlar, yemek üreticileri ve otellerin boru sistemlerinin yağ kapanlarında, septik tanklarda yağ parçalayıcı olarak kullanılabilecek yeterli sayıda ve etkin Bacillus sporu içeren toz formunda ticari bir biyopreparatın oluşturulması amaçlanmıştır.Çalışma kapsamında öncelikle 315 adet Bacillus izolatından psikrotolerant özellik gösterenler belirlenmiştir. Psikrotolerant olarak seçilen 137 izolat hidrolitik aktivite (proteaz, lipaz, amilaz, selülaz enzim aktivitesi) yönünden taranmıştır. Özellikle yüksek lipaz aktivitesine sahip piskrotolerant Bacillus izolatı (Bacillus sp. Ege B 6.2i) seçilmiştir. Seçilen Bacillus sp. Ege B 6.2i izolatının yüksek sayıda endospor üretimi için gerekli ortam kompozisyonu konsantrasyonu (maya:3,31g/l soya unu:26,53, glukoz: 8.86g/l, (NH4 )2SO4: 0,32 gr/l) ve üretim koşulları (sıcaklık: 30 0C, pH: 8,7, rpm: 179,9, aşı yaşı 20, aşı hacmi 0,2 l/l, fermentasyon süresi: 71,87 saat) yüzey yanıt metodolojisi (RSM) kullanılarak çalkalamalı erlenlerde belirlenmiştir. Belirlenen optimum koşullarda erlenlerde 8,0x109 spor/ml sayılara ulaşılmıştır. Aynı optimum koşullar kullanılarak, pilot ölçekte oksijen, pH, rpm kontrollü üretimler gerçekleştirilmiştir.Büyük ölçekteki üretimler 5, 13, 30 ve 150 litrelik biyoreaktörlerde gerçekleştirilmiştir. Ölçeklere göre sırasıyla, 8,9x109 spor/ml, 6,6x109 spor/ml, 6,6x109 spor/ml, 8,7x109 spor/ml sayılarda spor sayıları elde edilmiştir. Büyük ölçekte gerçekleştirilen üretimlerden sonra santrifügasyonla sporlar üretim ortamından ayrılmıştır. Liyofilizasyon yöntemi ile kurutularak steril kaya tuzu ile biyoformüle edilerek son ürün oluşturulmuştur. Sonuç olarak 1,0x1011 spor/gr sayıda Bacillus sp. Ege B 6.2i sporlarını içeren etkin, toz formda son ürün oluşturulmuştur.

Abstract:
Microbial formulations are market products usually developed by biotechnology firms for different purposes as a result of extensive research. In general these products contain some specific microorganism strains, enzymes, odour neutralizers, nutrient supplements and fillers. These ingredients are not flammable and they do not posses toxic, corrosive and pathogenic properties. Products are available in liquid or powder forms.This research aims to create an industrial powder form biopreparation which contains viable Bacillus spores that can be used in the purification of biological waste water containing food sourced solid-liquid lipids and other organic matter. Furthermore, this biopreparation also aims to decompose the lipid layer observed in septic tanks and in the pipe networks used in houses, restaurants, hotels and food manufacturers.Initially, out of 315 Bacillus isolates 137 were identified which showed psychrotolerant properties. These 137 isolates were screened for hydrolytic activity (protease, lipase, amylase, cellulose activities). Bacillus isolates (Bacillus sp. Ege B 6.2i) which demonstrate both psychrotolerant property and high lipase activity were chosen. Once the isolate (Bacillus sp. Ege B 6.2i) was selected, the concentration (yeast:3,31g/l soybean flour:26,53, glucose: 8.86g/l, (NH4 )2SO4: 0,32 gr/l) needed to produce high amounts of endospores and the production conditions (temperature: 30 0C, pH: 8,7, rpm: 179,9, inoculation age 20, inoculation volume 0,2 l/l, fermentation time: 71,87 hours) were determined in shaking Erlenmeyer flasks using the response surface methodology (RSM). When the determined optimum conditions were used the growth within the Erlenmeyer flasks reached 8,0x109 spores/ml. Pilot scale productions were also carried out using the same optimum conditions. During the pilot scale productions oxygen levels, rpm and the pH of the environment were strictly controlled. Large scale production was carried out in 5, 13, 30 and 150 lt bioreactors. 8,9x109 spores/ml, 6,6x109 spores/ml, 6,6x109 spores/ml, 8,7x109 spores/ml were produced in 5, 13, 30 and 150 lt bioreactors, respectively. After large scale production, spores were isolated by centrifugation. Spores were first dried using lyophilization then sterile rock salt was added to produce the final product. As a result, the final product was produced in powder form which contained viable 1,0x1011 spores/gr of Bacillus sp. Ege B 6.2i.