Trametes versicolor tarafından sentezlenen biyopolimere tutuklu lakkaz enziminin bazı endüstriyel uygulamaların araştırılması

Abstract

Toplumlar, gerek refah seviyelerini arttırmak gerekse endüstriyel alanda sahip oldukları rekabet gücünü kaybetmemek amacıyla hem daha ucuz hem daha kaliteli ürünler üretmek zorundadırlar. Bu amaçla, günümüzde daha hızlı, ucuz, güvenilir ve basit teknolojilerin geliştirilmesi ve endüstride uygulanabilirliğinin araştırılması büyük bir önem taşımaktadır.Günümüzde pek çok sanayi tarafından doğal ortama verilen poliaromatik fenollü bileşikler, azoboyalar, klorofenoller gibi toksik ve çevre açısından büyük öneme sahip bileşikler yeryüzünde her geçen gün kullanım oranlarındaki artışa bağlı olarak birikim yaratmaktadır. Artan nüfusun da etkisiyle böyle potansiyel kirleticilerin ortamdan uzaklaştırılması artık ciddi bir sorun halini almıştır. Fenol oksidaz grubu enzimlerden olan lakkaz, tüm bu zararlı maddelerle mücadelede başarılı bir şekilde denenmiş ve uygulanmış bir enzimdir.Bu tez kapsamında, Trametes versicolor'dan üretilen, glukan bağ yapılı ekstraselüler polisakkarit yapısındaki biyopolimere tutuklanmış lakkaz enziminin fenol ve boya kökenli kirleticilerin arıtımınında kullanılabilirliği araştırılmıştır. İlk kez laboratuvarlarımızda üretimi gerçekleştirilmiş olan bu ekstraselüler biyopolimer, lakkaz enziminin doğal destek materyali olarak işlev görmektedir. Bu amaçla gerçekleştirilen optimizasyon deneyleri sonucunda, lakkaz enzimi için optimum koşullar olan 370C'de ve 140 rpm çalkalama hızında 5,3U serbest lakkaz enzimi 6 saatlik inkübasyonun sonunda 100ppm fenolü %65 oranında, polimere tutuklu lakkaz enzimi (0,34mg protein/g polimer) 24 saatlik inkübasyonun sonunda 50 ppm fenolü %48 oranında yıkıma uğratmıştır.Optimizasyon çalışmalarımızda, optimize koşullarda 370C'de, 24 saatlik inkübasyonun ardından 2ppm Indigo carmine, Methyl red, Congo red, Orange G ve Orange II boyası 15,28 U enzim aktivitesine sahip serbest lakkaz enzimiyle sırasıyla %85, %66, %50, %55, ve %81 oranlarında dekolorize olmuştur. Biyopolimere tutuklanmış enzimle gerçekleştirilen 2 günlük inkübasyon sonucunda ise 370C'de 1ppm konsantrasyonundaki boyaların sırasıyla %69, %48, %45, %46 ve %50 oranlarında dekolorize olduğu gözlenmiştir.Elde ettiğimiz bu sonuçlar biyopolimere tutuklu halde üretimi gerçekleştirilen lakkaz enzimi ile etkili ve düşük maliyetle fenol ve renk gideriminin sağlanabileceği gösterilmiştir.

Societies have to produce cheaper products having more quality in order to enhance their comfort and not to loose market share of their industries. Today, for this purpose, development and application of technologies which are faster, cheaper, safe and simple is getting more important.Today, compounds that are toxic and having environmental importance such as polyaromatic phenolics, azodyes, and chlorophenols are produced and released to the natural environment by so many industrial facilities and they are accumulated depending on their increasing utilization more and more. Through the growing population the removal of these potential contaminants becomes a serious environmental problem. Laccase, a phenol-oxidase enzyme, is successfully tested and applied in this warfare against these hazardous contaminants.This thesis includes the investigation of removal of contaminants like phenolics and dyes from wastewaters with the laccase enzyme immobilized on the biopolymer, which has glucan bound structure and an extracellular polysaccharide, synthesized by Trametes versicolor. This new extracellular biopolymer contains immobilized laccase enzyme and serves as a natural support material. The immobilization of laccase enzyme occurs in the growth medium of Trametes versicolor by adsorbtion the enzyme on natural biopolymer formed by the organism extracellularly.The optimization experiments showed that, after 6 hours of incubation in rotationally shaking incubator adjusted to 140 rpm shaking speed and 37oC temperature, 65% of phenol was degraded with 5,3U of free laccase. With immobilized laccase enzyme (0,34mg protein/g polymer) 48% of phenol at 50 ppm was degraded after 24 hours of incubation.In optimum conditions, at 37oC temperature and after 24 hours of incubation, 2ppm of Indigo carmine, Methyl red, Congo red, Orange G and Orange II showed 85%, 66%, 50%, 55%, and 81% decolorization rates respectively with 15,28U of free laccase enzyme. For the immobilized laccase enzyme on biopolymer (0,3mg protein/g polymer), incubation after 2 days at 37oC temperature, 1ppm of dyes were found to be 69%, 48%, 45%, 46% and 50% decolorized respectively.These results suggest that cost effective and efficient removal of phenol and color can be achieved by production of laccase enzyme immobilized on a biopolymer.