Zeytinyağı işletme atığının biyoproseslerde hammadde olarak değerlendirilmesi
Valorisation of olive mill waste in bioprocesses as a feedstock
Yazar: İDİL GÜLTEPE
Danışman: PROF. DR. MURAT ELİBOL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışmada, kültür koleksiyonlarından temin edilen heterotrofik ortamda büyüyebilen bazı mikroalg türlerinin zeytin karasuyunda büyüme ve toplam fenol giderme kapasitesini ortaya çıkarmak amaçlanmıştır. Ayrıca bu çalışmada, fenolik yükü azaltılmış zeytinyağı işletme atığının  (ZKS), enzimatik biyodizel üretiminde kullanılan ve bir hücre-dışı enzim olan lipaz üretimi için besi ortamı olarak değerlendirilmesi hedeflenmektedir.
Zeytin karasuyunda en iyi büyüme potansiyeline sahip olan Chlorella saccharophila ve Crypthecodinium cohnii ile ortam ve çeşitli çevresel faktörlerin, hücre gelişimi, toplam fenol miktarındaki değişimi ve kompozisyonu, toplam yağ ve yağ asitleri üretimi açısından erlen ve biyoreaktör üretimleriyle optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Chlorella saccharophila'nın farklı konsantrasyonlarda zeytin karasuyu içeren kültür ortamlarına optimizasyon çalışmaları fotohetetrofik ve fototrofik koşullarda yapılmıştır. Optimizasyon çalışmalarının sonucunda %20 v/v oranında zeytin karasuyu içeren kültür ortamlarında C. saccharophila'nın fotohetetrofik koşullara adaptasyonunun hetetrofik koşullara göre daha kolay olduğu görülmüştür. Ayrıca fotohetetrofik koşullar biyokütle artışı ve fenol miktarındaki değişim açısından daha uygundur. 
Crypthecodinium cohnii ile yapılan optimizasyon çalışmaları sonucunda ise karbon kaynağı olarak gliserol kullanılarak, temel kültür ortamı, %40 v/v oranında zeytin karasuyu içerecek şekilde modifiye edilmiştir. Çevre koşullarının optimizasyonu için 2 ve 5 litrelik karıştırmalı biyoreaktörlerde yapılan kesikli üretimler sonucunda optimum karıştırma hızı 150 rpm, ideal üretim pH'nın değişken olduğu saptanmıştır. C. cohnii ile yapılan deneme sonuçlarına göre zeytin karasuyu içeren büyüme ortamında biyokütle verimliliği, toplam fenol miktarındaki ve kompozisyonundaki değişim yüksek bulunmuştur.
Rhizopus oryzae ile farklı oranlarda fenolik yükü azaltılmış zeytin karasuyu içeren kültür ortamlarında lipaz üretimi için optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmaların sonucunda yüksek oranda fenolik yükü azaltılmış zeytin karasuyunda lipaz aktivitesi, fenolik yükü azaltılmamış büyüme ortamına göre yaklaşık 16 kat daha fazladır.

Anahtar Sözcükler: Zeytin karasuyu, ZKS, mikroalg, heterotrofik kültür, fenol, yağ, adaptasyon, optimizasyon, biyoreaktör.

Abstract:
In this study, the heteretrophic growing potential of microalgae species obtained from culture collections were used in order to evaluate its capability to grow in OMWW and phenol removal efficiency. Another aim of this study is to assess phenolic load reduced olive-mill wastewater (OMW) suitability as a growth and production medium for the fermentative production of lipase, which is an extracellular and a promising enzyme in enyzmatic biodiesel production. 
Optimization studies considering medium and various environmental factors were performed using Chlorella saccharophila and Crypthecodinium cohnii which showed best growing potential heterotrophically in OMW in terms of cell growing, total phenol removal and content, total lipid and ω-3 fatty acid production in Erlenmeyer and bioreactor. Medium optimization of C. saccharophila using different concentration of OMW was performed in photoheterotrophic and heterotrophic conditions. At the end of the optimization study, at 20% (v/v) dilution rate with OMW, the adaptation of C. saccharophila to photoheterotrophic conditions seems much easier than heterotrophic case. Also, photoheterotrophic conditions are much more favorable in terms of cell growth and phenol removal efficiency.  At the end of the optimization studies performed with Crypthecodinium cohnii, main culture medium was modified as 20% (v/v) dilution rate of OMWW with the glycerol as a carbon source. Optimization of environmental conditions performed in 2 and 5 litres batch bioreactor revealed that the optimum operating conditions were found as 150 rpm agitation rate and variable pH. The results showed that the medium containing OMW could be used for growth of Crypthecodinium cohnii with a high phenol removal rates and biomass production, simultaneously.
In another part of the study, optimization studies leading to lipase production by Rhizopus oryzae were also performed in medium with reduced phenolic rates due to microalgal pretreatment process. It was eventually observed that lipase activity in the medium with reduced phenolic content due to microalgal pretreatment was 16 times higher than that of untreteated one.

Keywords: Olive mill wastewater, OMWW, microalgae, heterotrophic culture, phenol, adaptation, optimization, bioreactor.