Süt fabrikası atık sularından mikroorganizma izolasyonu ve biyosürfektan üretimi

Abstract

Bu tez çalışmasında süt endüstrisi atık sularından izole edilen farklı mikroorganizmalar ile biyosürfektan eldesi ve peyniraltı sularının biyolojik kullanılabilirliği çalışılmıştır. Bu amaçla Atatürk Orman Çiftliği Süt ve Süt Mamulleri Fabrikasından alınan atık su örneklerinden mikroorganizma izolasyonu ve identifikasyonu yapılmıştır. İzolatların biyosürfektan üretme yeteneklerini belirlemek için drop-collapse? yöntemi uygulanmıştır ve üç izolatın, Yarrowia lipolytica, Micrococcus luteus ve Burkholderia cepaci'nın biyosürfektan üretebildikleri tespit edilmiştir. Yarrowia lipolytica, Micrococcus luteus ve Burkholderia cepacia tarafından sentezlenen biyosürfektan maddeler sırası ile BS-I, BS-II ve BS-III olarak kodlanmıştır. İzolatların MSM kültür ortamında ürettikleri biyosürfektan miktarlarını belirlemek için fenol-sülfirik asit yöntemi kullanılmıştır ve BS-I, BS-II ve BS-III için bulunan değerler sırasıyla 728, 827 ve 656 mg/L olarak bulunmuştur. Biyosürfektan madde üretimi üzerine optimum koşulları belirlemek için pH etkisi, azot kaynağı, karbon kaynağı, EDTA konsantrasyonunun etkisi araştırılmıştır. Belirlenen optimum koşullar ile modifiye edilen peyniraltı suyu biyosürfektan madde üretiminde temel besiyeri olarak kullanılmıştır. BS-I, BS-II ve BS-III'ün yapıları FTIR analizi, protein, karbonhidrat ve lipid testleriyle, özellikleri yüzey gerilimi, emülsiyon testi, antimikrobiyal etki, hemoliz aktivitesi ve ağır metal giderme testleri ile belirlenmiştir. Biyosürfektan eldesi ve karakterizasyon çalışmaları bittikten sonra izolatlar, biyosürfektan üretimi için peyniraltı suyu ile 10 gün 35oC'de inkübe edilmiştir. İnkübasyon sonrasında BS-I, BS-II ve BS-III miktarları sırasıyla 946 mg/L, 992 mg/L ve 1115 mg/L olarak tespit edilmiştir. Ayrıca bu çalışmada peyniraltı atık sularının biyodegradasyonu (laktoz, protein ve yağ biyodegradasyonu) da çalışılmıştır. Yarrowia lipolytica, Micrococcus luteus ve Burkholderia cepacia tarafından degrade edilen protein oranları sırasıyla % 76.6, % 50 ve % 66.6 olarak bulunmuştur. Degrade edilen karbonhidrat oranları ise sırasıyla % 8.41, % 37.8 ve % 35.3 olarak saptanmıştır. Son olarak degrade edilen yağ oranları sırasıyla % 22.9, % 51.7 ve % 31.3 bulunmuştur.Bu çalışma, süt endüstrisi atıklarından biri olan peyniraltı sularının, biyosürfektan üretimi için ucuz ve uygun mikrobiyal büyüme sağladığını ve ticari ölçekte biyosürfektan üretiminde peyniraltı sularının sentetik ortamlara göre daha iyi substratlar olduğunu göstermiştir. Böylelikle çevre için önemli bir tehdit unsuru olan peyniraltı sularının değerlendirilmesiyle hem biyosürfektan ekonomik olarak üretilmiş hem de biyolojik olarak parçalanmıştır.

In this study, biosurfactant production and bioavailability of whey wastewater were studied with isolated different microorganisms from Ataturk Forest Farm Milk Factory wastewaters. For this purpose, five different strains were isolated and identified. In order to determine the biosurfactant production, the ?drop-collapse? method was applied and it was determined that only three strains Yarrowia lipolytica, Micrococcus luteus and Burkholderia cepacia were able to produce biosurfactant. Biosurfactants produced by Yarrowia lipolytica, Micrococcus luteus and Burkholderia cepacia were coded as BS-I, BS-II and BS-III, respectively. In MSM culture medium, amount of biosurfactants produced by isolates were measured by phenol-sulfiric acid method and production capacity of BS-I, BS-II and BS-III were determined as 728, 827 ve 656 mg/L, respectively. The effects of pH, nitrogen source, carbon source and concentration of EDTA were studied to determine optimum conditions on biosurfactant production. For biosurfactant production, whey wastewaters were modified with determined optimum conditions and used as basal medium. Structure of biosurfactants were searched with FTIR, protein, carbonhydrate, lipid analysis and the properties were analyzed with surface tension, emulsion, antimicrobial effects, hemolytic activity and removal of heavy metals tests. After biosurfactant production and characterization studies were completed, isolates were incubated with whey wastewaters were at 35oC for 10 days for biosurfactant production. At the end of the incubation period, amount of BS-I, BS-II and BS-III were measured as 946 mg/L, 992 mg/L and 1115 mg/L, respectively. Further in this study biodegredation of whey wastewaters (lactose, protein and lipid degredation) was studied. Rate of protein degradation by Yarrowia lipolytica, Micrococcus luteus and Burkholderia cepacia were determined as 76.6%, 50% and 66.6%, respectively. Rate of carbohydrate degradation by the isolates were determined as 8.41%, 37.8% and 35.3%, respectively. Finally rate of lipid degradation were found respectively 22.9 %, 51.7 % and 31.3 %, respectively.This study showed that using whey wastewater is an effluent of milk factory waste became an appropriate medium for microbial growth and cheaper proses on biosurfactant production and also on commercial production of biosurfactants, whey wastewaters are the better substrates than artificial mediums. So, with using this effluent being an important threat factor for enviroment, not only biosurfactant was produced economically but also whey wastewater was degraded biologically by the isolates.