Mikrobiyal selülozun boya gideriminde kullanımının araştırılması
Investigation on the use of microbial cellulose for dye decolorization
Yazar: MERİÇ BİRBEN
Danışman: PROF. DR. IŞIL SEYİS BİLKAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada, Kombucha çayında bulunan mikroorganizmaların izole edilerek tanımlanması, Kombucha kültürü ile mikrobiyal selüloz üretimi, elde edilen selülozun karakterizasyonu ve bu mikrobiyal selülozun çeşitli boyaların gideriminde kullanımı amaçlandı. Selüloz üreten bakteri olan Komagataeibacter saccharivorans LN886705 ile birlikte aynı cinse ait olan Brettanomyces anomalus KY103303 ve Brettanomyces bruxellensis MH393498 mayaları Kombucha karışık kültüründen izole edildi.  Kombucha karışık kültürü kullanılarak siyah çay ortamında mikrobiyal selüloz üretimi yapıldı. Üretilen mikrobiyal selüloz, SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntüsü ve FTIR (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi), TGA (Termogravimetrik Analiz), XRD (X-Işını Difraksiyon) analizleri ile değerlendirildi. Elde edilen mikrobiyal selüloz ile Malahit Yeşilli, Bromfenol Mavisi, Bismark Kahverengisi Y, Oranj G, Reaktif Mavi 221, Akridin Turuncusu, Trifan Mavisi, Reaktif Yeşil 19 ve Indigo Karmin boyar maddelerinin giderimleri araştırıldı. En yüksek boya giderimi Trifan Mavisi ve Akridin Turuncusu boyalarında görüldü. Çalışmamızın devamında adsorban madde olan mikrobiyal selüloz ile Trifan Mavisi ve Akridin Turuncusu boyalarının giderimine önemli çevresel faktörler olan başlangıç pH'sının, adsorban madde miktarının, boya konsantrasyonunun ve temas süresinin etkileri saptandı ve boya giderimi için uygun koşullar belirlendi. Anyonik bir boya olan Trifan Mavisi boyasının mikrobiyal selüloz ile gideriminin en fazla pH 4'de, 50 ppm konsantrasyonda ve %2 adsorban madde miktarı ile olduğu tespit edildi. Katyonik bir boya olan Akridin Turuncu boyasının gideriminin ise pH 10 değerinde, 75 ppm boya konsatrasyonunda ve %1,5 adsorban madde miktarı ile olduğu belirlendi. Trifan Mavisi ve Akridin Turuncusu boyalarının mikrobiyal selüloz ile giderim oranlarının sırasıyla yarım saatte %75 ve %79, bir saatte %89 ve %80 ve 24 saatte %99 ve %93 olduğu belirlendi. Mikrobiyal selülozun kısa sürede boyar maddelerin büyük kısmını giderdiği görüldü. 24 saatlik inkübasyon sonucunda Trifan Mavisi boyasının mikrobiyal selüloz kullanılarak pH 3 ile 8 arasındaki değerlerde %94'ün üzerinde giderildiği, Akridin Turuncusu boyasının ise pH 7 ile 11 arasındaki değerlerde %90'nın üzerinde giderildiği tespit edildi.  %0,5 gibi düşük miktarda mikrobiyal selüloz kullanımı ile 4 saat sonunda her iki boya için %90'a varan giderim olduğu, selüloz miktarında artış ile bu oranın daha da yükseldiği belirlendi. Ek olarak, 150 ppm gibi yüksek konsantrasyonlarda Trifan Mavisi içeren ortamlarda 24 saat sonunda %94'lük giderim oranına, aynı koşullarda Akridin Turuncusu içeren ortamda ise %80'lik giderim oranına ulaşıldı. Elde edilen sonuçlar, Kombucha kültürünün çay besiyerinde düşük maliyetli mikrobiyal selüloz üretimi için uygun olduğunu ve üretilen mikrobiyal selülozun Trifan Mavisi ve Akridin Turuncusu boyalarının giderimini etkili bir şekilde gerçekleştirdiğini göstermiştir.

Abstract:
In this study, isolation of microorganisms in Kombucha tea and their identification, production of microbial cellulose with Kombucha culture, characterization of the cellulose that was obtained and use of microbial cellulose for removal of various dyes were aimed. Komagataeibacter saccharivorans LN886705 which is cellulose- producing bacterium, Brettanomyces anomalus KY103303 and Brettanomyces bruxellensis MH393498, both belonging to the same genus, were isolated from Kombucha mixed culture. Microbial cellulose production was performed in a black tea medium using the Kombucha mixed culture. The microbial cellulose produced was evaluated by SEM (Scanning Electron Microscopy) image and FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), TGA (Thermogravimetric analysis), XRD (X-ray diffraction analysis) analyzes. The removal rates of Malachite Green, Bromophenol Blue, Bismark Brown Y, Orange G, Reactive Blue 221, Acridine Orange, Trypan Blue, Reactive Green 19, and Indigo Carmine dyestuffs were investigated with the produced microbial cellulose. The highest dye removal was observed in Trypan Blue and Acridine Orange dye. Later in our study, the effects of the initial pH, adsorbent dosage, dye concentration and contact time, which are important environmental factors for the removal of Trypan Blue and Acridine Orange dyes with adsorbent microbial cellulose, were determined and suitable conditions were identified for dye removal. It was established that Trypan Blue dye, an anionic dye, had the highest removal with microbial cellulose at pH 4, 50 ppm concentration and 2% adsorbent dosage. The removal rates of Trifan Blue and Acridine Orange dyes with microbial cellulose were 75% and 79% in half an hour, 89% and 80% in one hour and 99% and 93% in 24 hours, respectively. It was observed that microbial cellulose removed a large amount of dyes in a short amount of time. After 24 hours of incubation, 94% of Trypan Blue dye was removed by using microbial cellulose at pH 3 to 8, and Acridine Orange dye was removed above 90% at pH 7 to 11. After 4 hours with microbial cellulose use as low as 0.5%, it was determined that the ratio of dye decolorization was up to 90% for both dyes and this ratio increased with the increase in the amount of cellulose. In addition, the removal rate of 94% at the end of 24 hours was reached in the environment containing Trypan Blue in high concentrations such as 150 ppm, the rate of 80% was reached in the environment containing Acridine Orange under the same conditions. The results demonstrate that the Kombucha culture is suitable for low-cost microbial cellulose production in tea culture and that the microbial cellulose produced removes Trypan Blue and Acridine Orange dyes effectively.