Denizli Acı göl çevresinden izole edilen aerobik bakterilerin kağıt sanayiinde kullanılabilir ksilanaz enzimi üretimleri açısından incelenmesi
Investigation of aerobic bacteria that isolated from Denizli Acigöl lake in terms of their productions of xylanases useable in paper industry
Yazar: CEM AZERİ
Danışman: PROF. DR. ABDURRAHMAN ÜSAME TAMER
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Biyoloji = Biology ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Acıgöl = Acıgöl ; Alkalofilik bacillus = Alkalophilic bacillus ; Bacillus = Bacillus ; Bitkisel atıklar = Plant wastes ; Kağıt hamuru = Pulp ; Ksilanaz = Xylanese ; Termofilik bakteriler = Thermophilic bacteria

Özet:
Ksilanazların kâğıt endüstrisindeki etkinliği endüstriyel uygulamalarla gösterilmiştir. Kâğıt endüstrisinde özellikle, termoalkolofilik ve selülaz aktivitesi içermeyen ksilanazlar tercih edilmektedir. Alkali ve tuzlu bir göl olan Acı Göl izolatları, Göl örneklerinden ksilan agar plaklarında ksilan hidrolizi ve daha sonra selülaz agar plaklarında selülaz hidrolizi açısından tarama ile izole edilmişlerdir. Sekiz ksilan hidroliz edici, selülaz hidroliz zonu oluşturmayan izolat denemeler için seçilmiştir. Morfolojik ve biyokimyasal karakterlere bağlı olarak; Ag1, Ag2, Ag8, Ag12, Ag13, Ag20 Ag32 ve Ag35 izolatlarının Bacillus genusu üyesi oldukları belirlenmiştir.Optimum ksilanaz üretim sıcaklığı Ag1 izolatı için 40, diğer izolatlar için 35oC olarak belirlenmiştir. İzolatların ucuz tarımsal substratlarla ksilanaz üretimi de incelenmiştir. Tüm izolatlar için maksimum ksilanaz üretimi ticari birch wood ksilan ile elde edilmiştir. Ancak bu oran tarımsal substratlarla ksilanaz üretimleriyle karşılaştırıldığında aradaki farkın önemsenmeyecek derecede az olduğu görülmüştür.Sekiz izolatın ham kültür filtratlarında optimum ksilanaz aktiviteleri 350C'de pH 9.0, pH 9.0'da 600C olarak belirlenmiştir. İzolat Ag1 hariç diğer izolatların ham kültür filtratlarında ksilanaz aktivitesinin pH 9.0 ve 600C'de bir saat sürede kayba uğramadığı görülmüştür. DNS testi ile Ag2, Ag8 ve Ag35 izolatlarının ham kültür filtratlarında düşük miktarda selülaz aktivitesi belirlenirken; Ag12, Ag13, Ag20 ve Ag32 izolatlarının ham kültür filtratlarında belirlenebilir düzeyde selülaz aktivitesi görülmemiştir. Ag12, Ag13, Ag20 ve Ag32 izolatları, kâğıt hamuru beyazlatmadaki etkinliklerinin belirlenmesi amacıyla kraft hamuru denemeleri için seçilmişlerdir. Kâğıt hamurlarının ksilanaz ön işlemleri pH 9.0, 60oC ve 10 IU ksilanaz /g fk-hamur şartlarında gerçekleştirilmiştir. Ksilanaz ön işlemlerinde Ag12 ve Ag13 izolatlarının ham kültür filtratları ile 1.8 mg / g fk-hamur indirgen şeker salımı, Ag32 ve Ag20 izolatlar için ise, sırası ile 2.7 ve 3.6 mg / g fk-hamur indirgen şeker salımı elde edilmiştir. Ksilanaz ile işlem görmüş kâğıt hamurları ve enzimatik işlem görmemiş kontrol hamuru EDTA-peroksit kimyasal beyazlatma işlemine tabi tutulmuştur. %1'lik EDTA işleminden sonra, kâğıt hamurları %1 NaOH, % 2.5 H2O2, %5 hamur kesafetinde 70°C'de 80 dakika süreyle kimyasal beyazlatmaya tabi tutulmuşlardır. Kimyasal beyazlatma sonrasında Ag32, Ag12 ve Ag20 izolatları için kontrole kıyasla, sırası ile 7.32, 5.98, 2.67 kappa sayısı düşüşü, yine sırası ile kontrole göre beyazlık artışları 3.0, 1.0 ve 5.0 ve %1 ISO daha yüksek elde edilmiştir.

Abstract:
The effectiveness of xylanases as a prebleaching agent in pulp and paper industry has been established on a commercial scale. Especially, thermoalkalophilic and cellulase-free microbial xylanases are preferred in the pulp and paper industry. The strains from samples of alkaline and salty Acı Göl lake, were isolated by screening for xylanolysis on xylan agar media and then screened for cellulase hydrolysis on solid media containing carboxy methyl cellulose. Eight xylan hydrolyzing and not cellulose hydrolysis zone producing isolates were selected. The selected bacterial strains Ag1, Ag2, Ag8, Ag12, Ag13, Ag20 Ag32 and Ag35 were characterized and identified based on morphological, biochemical and physiological characters as belonging to the genus Bacillus.Optimum xylanase production temperatures evaluated as 400C for Ag1 and 350C for other seven isolates. Xylanase production of isolates in low-cost agriculture substrates, were also investigated. Maximum xylanase production of all isolates obtained by commercial birch wood xylan. Nevertheless, the xylanase productions by agriculture substrates were only negligible degree low, comparing the commercial xylan.Optimum xylanase activities determined as pH 9,0 at 350C and 600C at pH 9,0 for all eight isolates. Except isolate Ag1, crude culture filtrates of isolates were fully stable for one hour at 600C and pH 9.0. By the DNS method, low amounts of cellulase activity determined in the crude culture filtrates of Ag2, Ag8 and Ag35, the crude culture filtrates of isolates Ag12, Ag13, Ag20 and Ag32 did not show any detectable cellulase activity by the DNS method. Isolates Ag12, Ag13, Ag20 and Ag32 were selected for kraft pulp experiments to evaluate their efficiency in pulp bleaching. Xylanase pretreatment was carried out at pH 9.0, 60oC and 10 IU xylanase / g od-pulp conditions. In the Xylanase pretreatments, with crude culture filtrates of Ag12 and Ag13, equally 1,8 mg / od-pulp reducing sugar release obtained. And for Ag32 and Ag20, 2,7 and 3,6 mg / od-pulp educing sugar release obtained, resvectively. Xylanase-treated samples and un-enzyme treated control pulp were bleached with EDTA-peroxide bleaching sequence. After EDTA ( %1 ) treatment, pulps were chemically bleached at %1 NaOH, %2,5 H2O2, %5 pulp consistency and 70°C for 80 minutes. After chemical bleaching, comparing the control, 7.32, 5.98, 2.67 kappa number reduction obtained for isolates Ag32, Ag 12 and Ag20 respectively. The brightness of bleached pulps for isolates Ag32, Ag12 and Ag20 were 3.0, 1.0 and 5.0, respectively, and 1 % ISO higher than control pulp.