Trametes versıcolor lakkaz enziminin üretimi, saflaştırılması, immobilizasyonu ve boyar madde gideriminde kullanımı
Production, purification, immobilization of trametes versicolor laccase enzyme and its use in dye removal
Yazar: SEMİH IŞIK
Danışman: DOÇ. DR. YONCA YÜZÜGÜLLÜ KARAKUŞ ; PROF. DR. SEVİL YÜCEL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Aerojel = Aerogel ; Endüstriyel boyalar = Industrial dyes ; Mikrobiyal enzimler = Microbial enzymes ; Sodyum silikat = Sodium silicate ; İmmobilize enzimler = Immobilized enzyme

Özet:
Trametes versicolor, beyaz çürükçül mantarlardan olup iyi bir lakkaz üretcisidir. Lakkaz enziminin boyar madde giderimindeki etkinliği serbest ve immobilize formunun sahip olduğu farklı biyokimyasal özelliklerine göre değişiklik göstermektedir. Ayrıca immobilizasyonda kullanılacak olan destek materyalleri de uygulama sürecinde verimlilik açısından önem arz etmektedir. Bu çalışma, T. versicolor lakkazının üretimi, saflaştırılması, biyokimyasal karakterizasyonu, immobilizasyonu ve farklı boyar maddelerin renk gideriminin üzerindeki etkinliğini içermektedir. Buna göre, yüksek aktivite değerinde (5000 U/L) üretilen lakkaz enzimi üçlü faz ayırma yöntemi ile %204 geri kazanımla 2,3 kat saflaştırıldı. Enzim için en iyi substrat 2,6-DMP (Km=0,1 mM) olup bunu ABTS (Km=0,2 mM) ve guakol (Km=3,8 mM) izlemektedir. Optimum sıcaklık değeri tüm substratlarda 70 oC, optimum pH ise guakol için pH 5,5, ABTS için pH 4,0 ve 2,6-DMP için pH 5,0 olarak belirlendi. Substrata göre değişmekle birlikte geniş bir sıcaklık (40-80 oC) ve pH (3,5-7,0) aralığında aktif olduğu gözlendi. Enzim immobilizasyonu için, yüksek yüzey alanına sahip silika aerojel (535 m2/g), Mg-silika aerojel (437 m2/g) ve Cu-silika (370 m2/g) aerojel kullanıldı. Lakkaz enzimi bu aerojellerden Cu-silika aerojel'e kovalent bağlama yöntemi ile 4 saat, 25 oC sıcaklık, pH 4,5 ve 12 mg/g lakkaz miktarı ile %93 immobilizasyon verimliliği ve %93 aktivite verimliliği ile immobilize edildi. Cu-silika aerojele immobilize edilen lakkaz enzimin 24 saat sonunda commasie brilliant blue G 250 (serbest lakkaz %64) ve kongo kırmızısı (serbest lakkaz %83) boyalarını %100, metilen mavisi boyasını (serbest lakkaz %65) %95 oranında giderdiği gözlendi. Bu çalışma boyar madde gideriminde çeşitli immobilize enzimlerin tasarlanmasına, farklı destek materyallerinin boyar maddeler üzerindeki etkinliğinin test edilmesine olanak sağlamaktadır.

Abstract:
Trametes versicolor, a white rot fungus, is known for producing laccase, an enzyme effective in dye removal. The efficiency of laccase varies between its free and immobilized forms, and the choice of carrier materials for immobilization significantly impacts the application process. This study investigates the preparation, purification, biochemical characterization, immobilization, and activity of T. versicolor laccase in dye decolorization. The enzyme was produced with a high activity (5000 U/L) and purified 2.3-fold using a triple phase separation method, resulting in a recovery of 204. The enzyme's best substrate was 2,6-DMP (Km=0.1 mM), followed by ABTS (Km=0.2 mM) and guaiacol (Km=3.8 mM). Optimal temperature for all substrates was 70 °C, while optimal pH varied: 5.5 for guaiacol, 4.0 for ABTS, and 5.0 for 2,6-DMP. The enzyme remained active over a broad temperature range (40-80 °C) and pH range (3.5-7.0). High surface area silica aerogel (535 m2/g), Mg silica aerogel (437 m2/g), and Cu silica aerogel (370 m2/g) were used for enzyme immobilization. Laccase immobilization on Cu-silica aerogel achieved 93% efficiency at 25 °C, pH 4.5, and 12 mg/g laccase, with 93% activity retention. The immobilized enzyme removed 100% of Coomassie brilliant blue G 250 (free laccase 64%) and Congo red (free laccase 83%), and 95% of methylene blue (free laccase 65%) after 24 hours. This study highlights the potential to develop various immobilized enzymes for dye removal and to test different carrier materials for efficiency.