Farklı kültür ve atık tipleri ile indüklenen makrofungus ligninolitik enzimleri ile boyar madde renk giderimi ve reaktör uygulaması
Using of macrofungal ligninolytic enzymes for dye decolorization and reactor application
Yazar: CANSU BAYBURT
Danışman: DOÇ. MUSTAFA YAMAÇ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışmanın amacı, yeni ve yerel ligninolitik enzim kaynağı makrofungus izolatlarının bulunması ve çevresel bir kirlilik etmeni olan tekstil endüstrisi atık sularının gideriminde kullanım potansiyellerinin belirlenmesidir.Bu amaçla ülkemizden izole edilen 40 adet Basidiomyecetes izolatı, ligninolitik enzim üretimi ve boyar madde giderim kapasiteleri açısından taranmış, başarılı bulunan OBCC 1047 ve OBCC 3501 kodlu izolatlar bir sonraki aşamalarda kullanılmak üzere seçilmiştir. Seçilen izolatların, 3 farklı kültür (statik, derin ve katı faz) sisteminde, farklı lignoselülozik atıklar (portakal kabuğu atığı, çay atığı, buğday kepeği) varlığında büyümeleri sırasında lakkaz, MnP ve LiP enzimlerinin varlığı incelenmiştir. OBCC 1047 izolatında ölçümü yapılan enzimlerin varlığına rastlanamazken, OBCC 3501 kodlu makrofungusun her üç enzimi değişik oranlarda ürettiği ve en iyi enzim üretiminin inkübasyonun 11. gününde katı faz kültür yöntemiyle çay atığında 114.5 U/L lakkaz, 438.1 U/L MnP, 15.9 U/L LiP olduğu belirlenmiştir. Moleküler bazlı tekniklere dayanılarak OBCC 3501 izolatı NCBI veritabanından % 98 benzerlik oranı ile Polyporus arcularius olarak tanılanmıştır.Polyporus arcularius ham kültür filtratıyla, RBBR, remazol black, cibacron blue 3R, amaranth, kristal viyole, malaşit yeşili boyar maddelerinde in vitro giderim çalışması gerçekleştirilmiş, renk giderimi sırasıyla % 62, 8, 80, 20, 57, 37 olarak ölçülürken, ortama HBT mediatörünün ilavesiyle bu oranlar % 92, 82, 100, 100, 87, 100'e yükseltilmiştir. Boyar madde gideriminde sorumlu olduğu belirlenen MnP enziminin, DMP oksidasyonu sırasında optimum pH ve sıcaklık değerleri 4.8 ve 40 oC olarak belirlenirken, bu koşullarda enzimin Km ve Vmax değerleri sırasıyla 1.37 mM ve 0.135 mM/sn olarak belirlenmiştir.Amonyum sülfat çöktürmesi ile konsantre edilen ham enzim çözeltisi sodyum alginat boncuklarına immobilize edilmiştir. İmmobilize enzim boncuklarının immersiyon tip reaktörde (3.5 L hacim) yapay atık boyar madde giderim kapasitesi araştırılmış ve 24 saat sonunda % 88 renk giderimi ölçülürken, yapay boyar madde karışımının toksisitesinde % 80 azalma meydana gelmiştir.Anahtar Kelimeler: Polyporus arcularius, ligninolitik enzimler, boyar madde renk giderimi, immersiyon reaktör

Abstract:
The aim of the present study was to discover new and local macrofungi producing ligninolytic enzymes and to determine decolorization capacity of crude culture filtrates of these isolates.Ligninolytic enzyme producing ability of fourty Basidiomycetes isolates was investigated. Isolates OBCC 1047 and OBCC 3501 were selected further studies. Laccase, manganase peroxidase (MnP) and lignin peroxidase (LiP) production capacity of these isolates were investigated under different culture conditions such as static, submerged and solid state and lignocellulosic agro-wastes (orange peel, tea waste, wheat bran). While OBCC 3501 produced all the enzymes, no enzyme activity was detected for OBCC 1047. Maximum enzyme activities were obtained on tea wastes as 114 U/L laccase, 438.1 U/L MnP, 15.9 U/L LiP under solid state fermentation on the day 11th. The isolate OBCC 3501 was identified Polyporus arcularius with 98 % similarity ratio.In vitro Remazol Brilliant Blue R (RBBR), remazol black, cibacron blue 3R, amaranth, crystal violet, malachite gren dyes decolorization capacity of crude enzymes from Polyporus arcularius was determined as 62, 8, 80, 20, 57 and 37 % respectively. The decolorization values were 92, 82, 100, 100, 87 and 100 % in HBT containing reaction media, respectively. Mnp was the ezyme responsible for dye decolorization. Kinetic properties of MnP against DMP (Dimethoxy phenol) were found optimum pH 4.8, optimum temperature 40 oC, 1.37 mM Km and 0.135 mM/sn Vmax.The concantrated crude enzyme extract was immobilised into Ca-alginat beads and dye decolorization capacity of these beads invastigated in the immersion reactor (3.5 L). The decolorization ratio obtained after 24 h was 88 %. Also, the toxicity of the dye mixture decrease at the rate of 80 %.Keywords: Polyporus arcularius, ligninolytic enzymes, dye degradation, immersion reactor