SERBEST VE TUTUKLANMIŞ RHİZOPUS ARRHİZUS'DAN LİPAZ ÜRETİMİ

Abstract

Yüksek Lisans Tezi SERBEST VE TUTUKLANMIŞ RHİZOPUS ARRHİZUS' DAN LİPAZ ÜRETİMİ Mehmet ÜNSAÇARER Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 1998, Sayfa 90 Bu çalışmada, temel olarak küf türünden olan Rhizopus arrhizus'dan lipaz üretimi için gerekli proses şartları incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, R. arrhizus' un sıvı ortamda büyümesine ve lipaz üretimine çeşitli faktörlerin (inokulum ve başlangıç mikroorganizma konsantrasyonu vb.) etkileri incelenmiştir. Üretilen lipazı analiz etmek için sıcaklık, pH ve karıştırma hızının kontrol edilebildiği 30ml çalışma kapasiteli bir karıştırmalı kap kullanılmıştır. Hidroliz tepkimesi, pH-stat metoduna göre yani pH değeri sabit tutulan tepkime ortamında, tributirinin lipaz tarafından hidrolizi sonucunda oluşan yağ asitlerini nötrleştirmek için harcanan NaOH miktarının zamana karşı ölçülmesiyle izlenmiştir. Optimum pH: 6 ve sıcaklık: 35°C'dir.Deneyler, hem erlenlerde hem de karıştırmalı reaktörde gerçekleştirilmiştir. Erlenlerde serbest ve poliüretan destek maddesine tutuklanmış mikroorganizmanın iki farklı karbon kaynağında (glikoz ve sakkaroz) lipaz üretimi incelenmiştir. Serbest haldeki mikroorganizmalardan elde edilen maksimum lipaz aktivitesi 52 jxmol/L.dk (1g/L glikoz için), immobilize mikroorganizmalardan elde edilen maksimum lipaz aktivitesi 131.5 (j.mol/L.dk (1 g/L glikoz için) olarak bulunmuştur. Bu erlenlere bir indükleyici ilave edilmesiyle enzim aktivitesinin daha da arttırılacağı düşünülmüş ve sıvı mısırözü yağı ile tributirin ilave edilmiştir. İndükleyici olarak mısırözü yağının kullanılmasıyla enzim aktivitesinin 778 jımol/L.dk değerine ulaştığı görülmüştür. İndükleyici olarak tributirin ilavesinde ise aynı başarı elde edilememiştir (132.7 nmol/L.dk). Ayrıca, immobilize R.arrhizus'un tekrar kullanılabilirliği araştırılmış ve 120 saat, aktivitesini hemen hemen hiç kaybetmeden koruduğu görülmüştür. Karıştırmalı reaktörde, Rhizopus arrhizus' un gelişmesi ve enzim üretimine, substrat konsantrasyonu ( glikoz ve sakkaroz), sıcaklık, spor konsantrasyonu, karıştırma hızı ve hava akış hızının etkileri incelenmiştir. Ayrıca, biyoreaktörde sabit pH ve yarı- kesikli sistem deneyleri yapılmıştır. Erlenlerden ve biyoreaktörden elde edilen bilgilerin ışığı altında Katı-Hal (Solid-State) Fermantasyonu (KHF) incelenmiştir. KHF'de karbon kaynağı olarak sadece ticari önemi olmayan fakat besin değeri fazla olan buğday kepeği ile çeşme suyu kullanılmıştır. En yüksek enzim aktivitesi %5 kepek konsantrasyonu, 1.1 8mm kepek boyutu ve pH=6.65'de (doğal pH) elde edilmiştir(167.6 fimol/L.dk). Anahtar Kelimeler: Rhizopus arrhizus, lipaz enzimi, buğday kepeği, fermantasyon, katı-hal fermantasyonu.

Ill SUMMARY Master Thesis LIPASE PRODUCTION FROM FREELY SUSPENDED AND IMMOBILISED RHIZOPUS ARRHIZUS Mehmet ÜNSAÇARER University of Fırat Graduate School of Natural and Applied Science Department of Chemical Engineering 1998, Pages 90 In this study, process conditions for lipase pruduction from R. arrhizus were investigated in both shake-flasks and 1L bench-top bioreactor. Initially, the effects of several parameters (such as inoculum size, initial substrate concentration), on the growth of R.arrhizus in liquid medium and on the production of lipase were studied. In order to measure the activity of lipase produced, a 30 ml working capacity reactor with pH, temparature and agitation control was used throughout the experiments. The activity of lipase was determined by titrimetric method in which a certain amount of NaOH was used to neutralise the fatty acids released during the hydrolysis. The experiments were performed in both shaken culture and stirred tank reactor. In shake-flasks, the lipase was produced from freely suspended and immobilised cellsIV using two different carbon sources, i.e. glucose and sucrose. With the freely suspended cells, the maximum lipase activity measured in the presence of 1g/L glucose was 52 umole/L.min, whereas with the immobilised cells this was 131.5 (umole/L.min. It was revealed that the inclusion of an inducer such as corn oil in the fermentation medium, the activity of lipase increased significantly (778 umoIe/L.min). Moreover, it was found that the cells immobilised within the polyurethane foam matrices could produce lipase for 120 h period without losing the activity. The effect of substrate concentration (both glucose and sucrose), temparature, inoculum size, agitation rate and air flow rate on lipase production were also studied in the biorector. Furthermore, some experiments at constant pH and in fed-batch mode were performed. Having obtained the data from the submerged culture of R.arrhizus, the production of lipase was conducted in solid-state fermentation (SSF). In SSF, wheat bran which is nutritionally rich but is not important commercially was used. The maximum lipase activity recorded was 167.6 umole/L.min which was obtained in the presence of 5% (w/w) wheat bran. Key Words: Rhizopus arrhizus, lipase enzyme, wheat bran, fermentation, solid-state fermentation.