Zeytin karasuyundan mikrobiyal lipaz üretimi
Microbial lipase production from olive mill wastewater
Yazar: HASAN BUĞRA ÇOBAN
Danışman: PROF. DR. MURAT ELİBOL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışmada temel olarak, zeytinyağı işletme atığı olan zeytin karasuyun Rhizopus oryzae, Circinella sp., Streptomyces bombicola ve Streptomyces sp. türlerinde lipaz enzimi için substrat kaynağı olarak kullanılabilme potansiyeli araştırılmıştır. Yapılan deneyler sonrasında bu türlerden lipaz aktivitesi açısından en iyi organizmanın R.oryzae olduğu bulunmuş ve R. oryzae'den lipaz üretimi için gerekli proses şartları 250 mL'lik erlenler, 1 L ve 3,6 L'lik reaktörlerde incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, R.oryzae'nin sıvı ortamda büyümesine ve lipaz üretimine çeşitli faktörlerin (başlangıç mikroorganizma konsantrasyonu, kullanılan azot ve karbon kaynaklarının türü ve konsantrasyonu, başlangıç pH değerleri v.b) etkileri incelenmiştir. Üretilen lipazı analiz etmek için sıcaklık, pH ve karıştırma hızının kontrol edilebildiği 50 mL çalışma kapasiteli bir karıştırmalı kap kullanılmıştır. Hidroliz tepkimesi, pH-stat metoduyla pH değeri sabit tutulan tepkime ortamında, tribütürinin lipaz tarafından hidrolizi sonucunda oluşan yağ asitlerini nötralleştirmek için harcanan NaOH miktarının zamana karşı ölçülmesiyle izlenmiştir. Nötralizasyon işlemi için optimum pH 8 ve sıcaklık 30 oC'dir.Lipaz üretimi serbest ve immobilize (kabak lifinde ve aljinatta tutuklanmış) mikroorganizmalarla farklı karbon (glikoz, mısır yağı, ayçiçeği yağı, zeytinyağı, soya yağı, fındık yağı ve tribütürin) ve azot (nutrient broth, yeast extract, üre, pepton ve amonyum nitrat) kaynakları kullanılarak erlenlerde gerçekleştirilmiştir. Serbest haldeki mikroorganizmalardan elde edilen maksimum lipaz aktivitesi 39 IU, immobilize mikroorganizmalarla yapılan tekrarlamalı deneyler sırasında elde edilen maksimum lipaz aktivitesi ise 27,6 IU olarak bulunmuştur. İmmobilize R.oryzae'nin tekrar kullanılabilirliği araştırılmış ve 120 saat süre boyunca aktivitesini kaybetmeden koruduğu gözlemlenmiştir. Karıştırmalı reaktörlerde yapılan deneylerde ise karıştırma hızı ve hava akış hızı gibi işletim parametrelerinin enzim üretimine olan etkileri incelenmiştir.

Abstract:
In this study, the potential use of olive mill waste water as a substrate source for lipase producion by various microorganisms, namely Rhizopus oryzae, Circinella sp., Streptomyces bombicola and Streptomyces sp. was mainly investigated. The results of experiments showed that the highest lipase activity was obtained with R.oryzae and therefore some process conditions for lipase production by using R.oryzae were studied in 250 mL flasks and also 1-L and 3.6 L bioreactors. In the first stage of study, the effects of some factors such as inoculum level, type and concentration of carbon and nitrogen sources, initial pH etc. on growth of R.oryzae and lipase production were investigated. Lipase activity was measured in a 50 mL stirred and temperature and pH value controlled reactor. Hydrolysis reaction was monitored by using pH-stat system in which lipase activity was assayed by reaction using tributyrin as the substrate followed by alkali titration. A unit of lipase activity was defined as the amount of enzyme that yields 1 µmol of fatty acids per minute in the assay conditionsThe experiments were performed in both shaken culture and stirred tank reactor. Lipase production was conducted in shake flasks using freely suspended as well as immobilised cell (encapsulated within alginate and adsorption on loofa sponge) systems. In both systems, various carbon (glucose, corn oil, sunflower oil, olive oil, soybean oil, hazelnut oil, tributyrin) and nitrogen sources (nutrient broth, yeast extract, urea, pepton and ammonium nitrate) were used. The maximum lipase activity produced via freely suspended cells measured as 39 IU, whereas by immobilised cells that used during repeated batches was 27,6 IU. Moreover, it was found that the immobilised cells keep up their activities with their first activity values for 120 h period. The eftects of agitation rate and air flow rate on lipase production were also studied in the bioreactor.