Maya türü hücrelerdeki metal biyobirikimi ile lipaz enzimi aktivitesinin karşılaştırmalı incelenmesi

Abstract

Yapılan tez çalışmasında düşük pH'larda üreyebilen ve ağır metal iyonlarına oldukça dirençli olan Candida türü mayalar (Candida lypolytica, Candida utilis, Candida tropicalis, Candida membranefeciens) ile ağır metal kirliliği içeren düşük pH'a sahip atık sularda istenmeyen derişimlerde bulunan bakır (II) ve nikel (II) iyonlarının tekli karışımlarından biyobirikimi ve lipaz enzimi aktiviteleri incelenmiştir. Biyobirikim ve lipaz enzimi aktivitesini için hazırlanan besin ortamlarında bir şeker endüstrisi atığı olan melas kullanılmıştır.Çalışmaların ilk aşamasında mikroorganizmaların maksimum üreme gösterdiği optimum pH değeri 10 g/L sabit sakkaroz derişiminde araştırılmıştır. Bütün maya hücreleri için maksimum özgül üreme hızı ve üreyen mikroorganizma derişimi pH 4.0 değerinde elde edilmiştir. Başlangıç sakkaroz derişiminin 20 g/L derişimine kadar artmasıyla bütün mayaların özgül üreme hızlarının ve maksimum üreyen derişimlerinin arttığı, mayalar içerisinde en yüksek özgül üreme ve maksimum üreyen mikroorganizma derişimini Candida lypolytica'nın, en düşük özgül üreme ve maksimum üreyen mikroorganizma derişimini ise Candida utilis'in gösterdiği bulunmuştur. Mayalar en yüksek lipaz enzimi aktivitesi ve metal biyobirikim değerlerini de en verimli üredikleri pH 4.0 değerinde göstermiştir. Ortama 25-250 mg/L derişim aralığında eklenen tekli bakır (II) ve nikel (II) iyonlarının maya hücrelerinin büyümesini inhibe ettiği ve mayaların artan metal iyonu derişimlerinde özgül üreme hız ve maksimum üreyen derişimlerinin azaldığı, nikel (II) iyonlarının inhibisyon etkisinin bakır (II)'ye göre daha fazla olduğu bulunmuştur. Ayrıca Monod eşitliğin doğrusallaştırılmasıyla çizilen izotermlerden mikroorganizma üremesi için kinetik sabitler belirlenmiştir.Çalışmaların ikinci aşamasında lipaz enzimi aktivitesi başlangıç sakkaroz derişimi 1-20 g/L aralığında değiştirilerek incelenmiştir. Başlangıç sakkaroz derişiminin 10 g/L' ye kadar artmasıyla bütün mayaların gösterdiği lipaz enzimi aktivitesinin arttığı, daha yüksek sakkaroz derişimlerinde ise lipaz enzimi aktivitesinin azaldığı ve mayalar içerisinde en yüksek lipaz enzimi aktivitesini 10 g/L sakkaroz derişiminde 936,96 U/L değeri ile Candida membranefeciens'in, en düşük lipaz enzimi aktivitesini 10 g/L sakkaroz derişiminde 486,54 U/L değeri ile Candida utilis'in gösterdiği bulunmuştur. Ortama 25-250 mg/L derişim aralığında eklenen tekli bakır (II) ve nikel (II) iyonlarının maya hücrelerinin gösterdiği lipaz enzimi aktivitesini önemli ölçüde düşürdüğü ve nikel (II) iyonlarının lipaz enzimi aktivitesini düşürücü etkisinin bakır (II)' ye göre çok daha fazla olduğu görülmüştür.Çalışmaların son aşamasında ortama 25-250 mg/L derişim aralığında eklenen bakır (II) ve nikel (II) iyonlarının maya hücreleri tarafından biyobirikimi incelenmiştir. Başlangıç metal iyonu derişimi arttıkça bakır (II) ve nikel (II) iyonlarının biyobirikiminin ve gram kuru mikroorganizma başına tutulan metal iyonu miktarlarının arttığı, en yüksek üreme gösteren Candida lypolytica'nın, en yüksek verimde metal biyobiriktirdiği ve gram kuru mikroorganizma başına tuttuğu metal iyonu miktarının da diğer maya hücrelerine göre daha yüksek olduğu görülmüştür.ANAHTAR KELİMELER: Atık su, maya, melas sakkaroz, ağır metal iyonu, biyobirikim, inhibisyon, Candida lypolytica, Candida utilis, Candida tropicalis, Candida membranefeciens, bakır (II), nikel (II)

In the thesis study, copper (II) and nickel (II) ions which are undesirable concentrations in wastewaters including heavy metal pollution at low pH from the mixture of single bioaccumulation and lipase activity are investigated with Candida species (Candida lypolytica, Candida utilis, Candida tropicalis, Candida membranefeciens) which are capable of reproduced at he low pH and resistant to heavy metal ions. As a sugar industry waste, molesses, was used bioaccumulation and lipase enzyme activity studies in nutrient media.In the first part of study, optimum pH for growth of microorganism was investigated at 10 g/L for fixed sucrose concentration. Maximum spesific growth rate and reproduced microorganism concentration were obtained for all yeast cells in the pH value of 4.0. All yeast cells? spesific growth rate and reproduced microorganism concentration increased by increasing initial sucrose concentration to 20 g/L. In these yeasts, Candida lypolytica showed the highest spesific growth and maximum reproduced microorganisms concentration, Candida utilis showed the lowest spesific growth and maximum reproduced microorganisms concentration. Yeast showed the highest lipase activity and bioaccumulation values at pH value of 4.0 efficiently. Single copper (II) and nickel (II) ions added in to medium between the range of 25-250 mg/L concentrations lead to inhibit growth of yeast cells. Yeasts? spesific growth rates and maximum reproduced concentrations decreased by increasing metal ion concentrations and inhibition effect of nickel (II) ions founded better than inhibition effect of copper (II). Kinetic costants were determined with isotherms which were plotted by monod equation linearization.The second part of study, lipase enzyme activity was investigated at initial sucrose concentration in the range of 1- 20 g/L. For all yeasts, lipase activity increased with increasing initial sucrose concentration to 10 g/L, decreased by the higher sucrose concentration and in the yeasts, Candida membranefeciens showed the highest lipase activity with 936,36 U/L at 10 g/L sucrose concentration. Candida utilis showed the lowest lipase enzyme activity with 486,54 U/L at 10 g/L sucrose concentration. Single copper (II) and nickel (II) ions added to medium of 25-250 mg/L concentrations were found to reductive effect of nickel (II) ions are more than the reductive effect of copper (II) ions.The last part of the study, copper (II) and nickel (II) ions which added the range of 25-250 mg/L concentrations in the medium were examined to bioaccumulation by yeast cells. Copper (II) and nickel (II) ions? bioaccumulation and amount of metal ions held per gram of dry microorganism were found to increase by increasing metal ion concentrations. Maximum reproductive Candida lypolytica most efficiently bioaccumulated metal and amount of metal ion held per gram of dry microorganism determined higher than the others yeast cells.KEY WORDS: Wastewater, yeast, molasses sucrose, heavy metal ion, bioaccumulation, inhibition, Candida lypolytica, Candida utilis, Candida tropicalis, Candida membranefeciens, copper (II), nickel (II)