Lanaset Blue 2R nin Dekolorizasyonda Pb ve Cd un Pleurotus Türleri Üzerine Olan Etkisi

Transkript

1 BiyoTeknoloji Elektronik Dergisi Cilt: 1, No: 1, 2010 (1-6) Electronic Journal of BioTechnology Vol: 1, No: 1, 2010 (1-6) TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR Makale (Article) Lanaset Blue 2R nin Dekolorizasyonda Pb ve Cd un Pleurotus Türleri Üzerine Olan Etkisi S. Elif KORCAN*, Serkan FĐDAN*, S. Feyza ERDOĞMUŞ*, Muhsin KONUK* Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, Afyonkarahisar/TÜRKĐYE Özet Bu çalışmada, Pleurotus ostreatus, Pleurotus sajor-caju ve Pleurotus florida test organizması olarak kullanılarak Pb ve Cd un Lanaset blue 2R nin dekolorizasyonu üzerine etkisi araştırılmıştır. Pb nun konsantrasyonu arttıkça Pleurotus türlerinin gelişimlerinin inhibe olduğu görülmüştür. 0,001 mm Pb konsantrasyonunda P. sajor-caju da %20 gelişim inhibisyonu görülürken bu değer P. florida için 0,001 mm ve Pleurotus ostreatus için 0,1 mm olarak belirlenmiştir. Pb de olduğu gibi Cd un konsantrasyonu arttıkça Pleurotus türlerinin gelişimlerinin inhibe olduğu görülmüştür. 0,01 mm Cd konsantrasyonunda P. sajor-caju da %20 gelişim inhibisyonu görülürken bu değer P. florida için ise 0,01 mm ve Pleurotus ostreatus için 0,05 mm olarak belirlenmiştir. Pleurotus ostreatus, Pleurotus sajor-caju ve Pleurotus florida dekolorizasyonunu kurşun ve kadmiyum un negatif yönde etkilediği saptanmıştır. Kadmiyumun kurşuna göre dekolorizasyonu daha fazla negatif yönde etkilediği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Ağır metal, Lanaset blue 2R, dekolorizasyon, Pleurotus sp. Effects of Pb and Cd on Lanaset Blue 2R s Decolorization Ability of Pleurotus sp Abstract Decolorization effect of Pb and Cd on Lanaset blue 2R was investigated by using test organisms as Pleurotus ostreatus, Pleurotus sajor-caju and Pleurotus florida. It was observed that increasing Pb concentration inhibited the mycelia growth of Pleurotus species examined mm Pb concentration inhibited 20% of P. sajor-caju and P. Florida, and this inhibition level was observed at the concentration of 0.1 mm for Pleurotus ostreatus. The similar inhibition was obtained by using Cd as well mm Cd concentration inhibited 20% of mycelia growth of P. sajor-caju, and this level was observed at 0.05 mm for Pleurotus ostreatus. Both Pb and Cd affected decolorization by the species examined negatively. Key words: Heavy metal, Lanaset blue 2R, decolorization, Pleurotus sp. 1. GĐRĐŞ Çevre kirliliğini arttıran ve ekolojik dengenin bozulmasında en önemli rol oynayan endüstri kuruluşlarının başında, atık sularında ağır metal içeren kuruluşlar gelmektedir. Bu kuruluşlar gereksinimleri doğrultusunda çeşitli ağır metalleri kullanmakta ve bu nedenle atıklarında cıva, çinko, kobalt, bakır, demir, kurşun, krom, arsenik ve gümüş gibi metal iyonları bulunmaktadır [1]. Ağır metallerin eser miktarı enzimatik reaksiyonların ko-faktörü olarak önemlidir. Ama bunların yüksek miktarları canlı organizmalar için aşırı derecede toksik sonuç verir ve metabolik reaksiyonları yavaşlatabilir. Boyar maddelerin moleküler özellikleri ve çevre için taşıdıkları önem nedeni ile arıtılabilirliklerinin araştırılması büyük önem taşımaktadır [2]. Mikroorganizmaları kullanarak ağır metalle kontamine habitatlarda renk Bu makaleye atıf yapmak için Korcan S., E. *, Fidan S. *, Erdoğmuş S., F. *, Konuk M. * Lanaset Blue 2R nin Dekolarizasyonda Pb ve Cd un Pleurotus Türleri Üzerine Olan Etkisi BiyoTeknoloji Elektronik Dergisi 200X, X(X) X-X How to cite this article Korcan S., E.. *, Fidan S. *, Erdoğmuş S., F. *, Konuk M. * Effect of Pb and Cd on Lanaset Blue 2R s Dekolorization Ability of Pleurotus sp Electronic Journal of BioTechnology, 200X, X (X) X-X

2 Teknolojik Araştırmalar: BTED 2010 (1) 1-6 Lanaset Blue 2R nin Dekolarizasyonda Pb ve Cd un Pleurotus giderimi (dekolorizasyon), sadece bilimsel yenilik açısından değil, bunun yanında endüstrideki potansiyel uygula bilirliği açısından da son yıllarda büyük ilgi görmeye başlamıştır. Son zamanlarda yapılan çalışmalar birçok boya türünü atık sudan giderebilme yeteneğine sahip yaygın mikroorganizma türlerinin mevcudiyetini vurgulamış ve biyoteknolojik metotları ön plana çıkarmıştır [3]. Biyolojik arıtım, endüstriyel proseslerden alıcı sistemlere transfer olan organikler için en önemli giderim prosesidir. Tekstil endüstrisi atık suları için önerilen fiziksel ve kimyasal yöntemlerin yüksek maliyet gerektirmeleri ve her boya için kullanılamıyor olmaları, uygulanmalarının sınırlı olmasına neden olmuştur[4]. Arıtım amacı için kullanılan mikroorganizma grubu içerisinde alglerde dâhil olmak üzere çeşitli bakteri, maya, mantar türlerini saymak mümkündür. Mantarlardan Neurospora, Penicillium, Aspergillus, Rhizopus ve Pleurotus türleri metal kontaminasyonunda kullanılan organizmalardandır [1]. Bu konu son yıllarda giderek dikkat çekici bir konu olmaktadır. Hatvani ve Mecs (2003), Lentinula edode in gelişme ve boya dekolorizasyonu üzerine bazı ağır metallerin etkisini araştırmışlardır [5]. Corso ve Almeida (2009), tekstil atıklarındaki boyaların Aspergillus oryzae ile remediyasyonunu araştırmışlardır [6]. Sumathi ve Manju (2000), Aspergillus foetidus ile drimaren boyalarının renk giderimi araştırmışlardır [7]. Özellikle Pleurotus türleri biyodegradasyon çalışmalarında sıkça kullanılmaktadır [1]. Bu çalışmada dünyadaki hızlı endüstrileşmeyle birlikte, akuatik sistemlerdeki toksik ağır metaller ve boyar maddelerle kirliliğin artması göz önüne alınarak [2] özellikle Pleurotus sp lerinin (Pleurotus ostreatus, Pleurotus sajor-caju ve Pleurotus florida) boyar madde Lanaset blue 2R nin dekolarizasyon çalışmalarında, Pd ve Cd ile kontanine olan akuatik sistemlerdeki verimliliğinin karşılaştırılması amaçlanmıştır 2. MALZEME ve METOD Lanaset Blue 2R nin dekolorizasyonunu belirlemek için P. ostreatus, P. sajor-caju ve P. florida test organizması olarak kullanılmıştır. Ağır metal tuzu olarak Pb(NO3)2 (Fluka 15335), Cd(NO3)2.4H2O (Sigma ), Lanaset blue 2R nin dekolorizasyonuna etkisini belirlemede kullanılmıştır Pleurotus türlerinin %20 gelişim inhibisyonunu sağlayan ağır metal konsantrasyonunun belirlenmesi Pleurotus türlerinin %20 gelişim inhibisyonunu sağlayan ağır metal konsantrasyonunun belirlenmesi için, Pb(NO3)2, Cd(NO3)2.4H2O, mM konsantrasyon aralığında Malt agara (MA) (nişasta 3 g L -1, malt ekstre 15 g L -1 ve agar 20 g L -1 ) eklenmiştir. 6mm çapında kesilmiş 7 günlük taze Pleurotus sp suşlarının ekimi, plakların tam ortasına gelecek şekilde yapılmıştır. 27 o C±2 de, 7-14 gün inkübasyonun ardından ağır metal içermeyen ve farklı konsantrasyonlarda ağır metal tuzları içeren plaklardaki fungal gelişim, koloninin çapı mm olarak ölçülerek % inhibisyon zonları kontrol grubu (ağır metal tuzu içermeyen MA) ile karşılaştırılarak hesaplanmıştır. Hesaplamalar 3 tekrar sonucunda elde edilen ortalama değerlere göre yapılmıştır [5] Spektrofotometrik ölçüm için Lanaset blue 2R nin maksimum absorban değerinin belirlenmesi Distile su kullanılarak Lanaset blue 2R nin farklı konsantrasyonları hazırlandıktan sonra UV Vis spektrofotometre de (Janway 6305) boyanın maksimum absorbansı ve kullanılacak boyar madde miktarı belirlenmiştir. Lanaset blue 2R nin UV spektrofotometrede pik değeri 628 olarak saptanmıştır Lanaset blue 2R nin dekolorizasyonuna Pb ve Cd nin etkisinin belirlenmesi Nişasta 10 g L -1, Malt ekstre 3,5 g L -1 ve boyar madde 0.15 g L -1 içeren besiyerinde Pb ve Cd un renk giderimine etkisine bakılmıştır. Pleurotus sp suşları katı besiyerinden süspanse edilerek, 250 ml lik boyar madde içeren besiyerine homojenattan 2ml inokulasyon yapılmıştır. Çalkalamalı etüvde 27 o C de, 150 rpm de 7 gün süresince inkübe edilmiştir. Her gün, besiyerinden örnek alınarak 7500 rpm de 4 dak santrifüj edilmiştir Supernatant kullanılan boyanın UV spektrofotometredeki maksimum absorbans okunarak dekolorizasyon yüzdesi hesaplanmıştır. Dekolorizasyon yüzdesi; % Dekolorizasyon = (A0-A)/A0x100 formülü ile hesaplanmıştır. 2

3 Korcan S., E. *, Fidan S. *, Erdoğmuş S., F. *, Konuk M. * Teknolojik Araştırmalar: BTED 2010 (1) 1-6 A0= başlangıçtaki absorbans A=dekolorizasyon işleminden sonraki λmax (nm)daki absorbansı [8]. Tüm dekolorizasyon deneyleri üç kez tekrarlanmıştır. 3. BULGULAR Bu çalışmada Pb konsantrasyonu arttıkça Pleurotus türlerinin gelişimlerinin inhibe olduğu görülmüştür. 0,001 mm Pb konsantrasyonunda P. sajor-caju da %20 gelişim inhibisyonuna görülürken bu değer P. florida için 0,001 mm ve P. ostreatus için 0,1 mm olarak belirlenmiştir. Pb de olduğu gibi Cd un da konsantrasyonu arttıkça Pleurotus türlerinin gelişimlerinin inhibe olduğu görülmüştür. 0,01 mm Cd konsantrasyonunda P. sajor-caju da %20 gelişim inhibisyonu görülürken bu değer P. florida için ise 0,01 mm ve P. ostreatus için 0,05 mm olarak belirlenmiştir. Pleurotus sajor-caju dekolorizasyonda ağır metal içermeyen ortamda en etkili Pleurotus türü olarak saptanmıştır. Ancak, P. sajor-caju nun dekolorizasyonunu kurşun ve kadmiyum un negatif yönde etkilediği görülmüştür. Kontrol grubunda % dekolorizasyon 3. ve 4.günlerde maksimuma ulaşmıştır. Pb ve Cd içeren ortamda 6.günün sonunda % dekolorizasyon Pb da %18, Cd da %14 olarak bulunmuştur. P. sajor-caju nun dekolorizasyonuna Pb ve Cd un etkisi Grafik 1 de verilmiştir. Grafik 1. P. sajor-caju nun dekolorizasyonuna Pb ve Cd un etkisi P. florida nın dekolorizasyonunu kurşun ve kadmiyum un negatif yönde etkilediği görülmüştür. Kontrol grubunda % dekolorizasyon 3 ve 5. günler arasında bariz şekilde artış göstermiştir. Pb ve Cd lu ortamda 7. günün sonunda % dekolorizasyon sırasıyla %29 ve %23 olarak belirlenmiştir. Pb ve Cd dekolorizasyonu negatif yönde etkilemesine rağmen P. sajor-caju ya göre dekolorizasyon yüzdesinin daha fazla olduğu görülmüştür. P. florida nın dekolorizasyonuna Pb ve Cd un etkisi Grafik 2 de verilmiştir. Grafik 2. P. florida nın dekolorizasyonuna Pb ve Cd un etkisi P. ostreatus da dekolorizasyonu Pb ve Cd nin negatif yönde etkilediği görülmüştür. Kontrol grubunda % dekolorizasyon 4 ve 5. günler arasında bariz şekilde artış göstermiştir. Pb ve Cd lu ortamda 6. günün sonunda % 3

4 Teknolojik Araştırmalar: BTED 2010 (1) 1-6 Lanaset Blue 2R nin Dekolarizasyonda Pb ve Cd un Pleurotus dekolorizasyon sırasıyla %31 ve %9 olarak belirlenmiştir. Dekolorizasyon yüzdesinin düşüşünde Cd, Pb a oranla daha etkili olmuştur. Pb ve Cd dekolorizasyonu olumsuz yönde etkilemesine rağmen P. sajor-caju ya göre Pb için dekolorizasyon yüzdesinin daha fazla olduğu görülmüştür. P. ostreatus un dekolorizasyonuna Pb ve Cd un etkisi Grafik 3 de verilmiştir. % Dekolorizasyon 4. TARTIŞMA ve SONUÇ Gün Grafik 3. P. ostreatus un dekolorizasyonuna Pb ve Cd un etkisi Ağır metaller, özellikle ekstraselüler enzim aktivitesi ile toprak ekosisteminde beslenme ve penetrasyonu bozarak fungal gelişim üzerine toksik etki yaparlar. Ağır metaller arasında Pb ve Cd funguslar için en toksik olanlarıdır. PAH lar ile kontamine olmuş topraklarda Cd bulunur ve biyoteknolojik proseslerde P. ostreatus kullanarak ksenobiotiklerin biyodegredasyonu sağlanmaktadır. Bu çalışmada, Pb konsantrasyonu arttıkça Pleurotus türlerinin gelişimlerinin inhibe olduğu görülmüştür. 0,001 mm Pb konsntrasyonunda P. sajor-caju da %20 gelişim inhibisyonuna görülürken bu değer P. florida için 0,001 mm ve Pleurotus ostreatus için 0,1 mm olarak belirlenmiştir. Pb de olduğu gibi Cd un konsantrasyonu arttıkça Pleurotus türlerinin gelişimlerinin inhibe olduğu görülmüştür. 0,01 mm Cd konsantrasyonunda P. sajor-caju da %20 gelişim inhibisyonu görülürken bu değer P. florida için ise 0,01 mm ve P. ostreatus için 0,05 mm olarak belirlenmiştir. Ağır metal içermeyen ortamda Lanaset blue 2R dekolorizasyonunda en etkili olan tür P. sajor-caju olarak belirlenmiştir. P. ostreatus, P. sajor-caju ve P. florida dekolorizasyonunu kurşun ve kadmiyum un negatif yönde etkilediği saptanmıştır. Kadmiyumun kurşuna göre dekolarizasyonu daha fazla negatif yönde etkilediği görülmüştür. Lanaset blue 2R dekolorizasyonunda Pb en çok P. sajor-caju nun dekolorizasyon yüzdesini etkilerken Cd en çok P. ostratus un dekolorizasyon yüzdesini etkilediği görülmüştür. Sağlam ve Cihangir (1997), P. ostreatus ile yaptıkları çalışmada doğal ortamda yüksek kadmiyum konsantrasyonlarını (5 mm) tolere etmesine rağmen laboratuar koşullarında 1 mm da inhibe olduğunu göstermişlerdir. Phanerochaete chrysosporium ME 446 ve P. sajor-caju yu Cu, Co, Cd, Zn ve Ag metal tuzları içeren ortamda geliştirdiklerinde P. chrysosporium ME-446 yu P. sajor-caju ya göre metallere daha dirençli olduğunu ve metal konsantrasyonunun artması ile misel gelişiminin inhibe olduğunu saptamışlardır [1]. Yaptığımız bu çalışmada, Cd nin düşük konsantrasyonları ( mm) P. florida üzerinde %10 dan daha az inhibisyona sebep olurken; 0,1 mm Cd konsantrasyonunda inhibisyonun %50 den fazla olduğu saptanmıştır. P. sajor-caju ve P. ostreatus da artan metal konsantrasyonuna bağlı olarak miselyal gelişimin de inhibe olduğu görülmüştür. Bizim çalışmamıza benzer olarak Pointig ve arkadaşları (2000), Pb, Zn ve Cu ın 0,2 mm konsantrasyonları P. chrysossporium da kuvvetli gelişim inhibisyonuna neden olduğunu bildirmişlerdir [9]. Purkayastha ve arkadaşları (1994), P. sanguineus ve T. versicolor un sıvı kültürlerinin, P. sajor-caju nun 0.09 mm konsantrasyonları ile benzer sonuç verdiğini ve 0.007mM Pb konsantrasyonunun P. sajor-caju nun gelişimini %85 oranında inhibe ettiğini saptamışlardır. [10]. 4

5 Korcan S., E. *, Fidan S. *, Erdoğmuş S., F. *, Konuk M. * Teknolojik Araştırmalar: BTED 2010 (1) 1-6 Çalışmamızda, P. ostreatus da 0.05mM Pb konsantrasyonlarında %10 dan daha az gelişim inhibisyonuna neden olurken Pb a karşı en hassas suşun P. florida olduğu saptanmıştır. Knapp ve arkadaşları (1995), adsorbsiyon ile dekolorizasyonun sınırlı olduğunu (genellikle %50 den az) bildirmişlerdir [11]. Benito ve arkadaşları (1997), ise T. versicolor ile yaptıkları çalışmada bu oranın %5 10 ile sınırlı olduğunu bildirmişlerdir. [12]. Boussaid (1995), Sagenomella striatisporan ile yaptığı çalışmada ortamdaki renk gideriminin %74 oranında gerçekleştiğini ancak bunun % 12 sinin adsorbsiyonu ile gerçekleştiğini bildirmişlerdir. [13]. Tatarko ve Bumpus (1998), otoklavlanmış ve canlı P. chrysosporium hücrelerini dekolorizasyon açısından değerlendirmiş otoklavlanmış hücrelerin Kongo kırmızısının %90 dan fazlasını, canlı hücrelerin ise %70ini uzaklaştırdığını saptamışlardır [14]. Ağır metallere toleranslı funguslar, toksik metallerle kontamine çevrelerde biosorpsion teknolojisi ile remediasyon çalışmalarında kullanılabilir. Endüstriyel atıklar genellikle kompleks karışımlar olup çeşitli ağır metal tuzları içerirler. Bu çalışmadan elde edilen verilerin Pleurotus türlerinin boyar maddelerle kontamine olmuş sularda, biyoremediasyon teknolojiler kullanılarak renk giderimi konusunda yapılacak çalışmalara yararlı olacaktır. 5. TEŞEKKÜR Bu çalışma AKÜ Bilimsel Araştırma Proje Komisyonu tarafından desteklenmiştir (07.FENED.14). Ayrıca suşların temininde yardımlarını esirgemeyen Prof Dr Necdet Sağlam a teşekkürü bir borç biliriz. 6. KAYNAKLAR 1. Sağlam, N., Cihangir, N., 1995, Ağır Metallerin Biyolojik Süreçlerle Biyosorbsiyonu Çalışmaları, Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 11, Ölmez, T., Kabdaşlı, I., Tünay, O., 2002, Tekstil endüstrisi reaktif boya banyolarında ozon ile renk giderimine etki eden faktörlerin belirlenmesi, In: Akça ve ark. (eds), 8. Endüstriyel Kirlenme Kontrolü Sempozyumu, Eylül 2002, , Đstanbul. 3. Diwaniyan, S., Kharb, D., Raghukuma, C., Kuhad, R.C., 2009, Decolorization of Synthetic Dyes and Textile Effluents by Basidiomycetous Fungi, Water Air Soil Pollution, DOI /s x. 4. Eıchlerova, I., Homolka, L., Nerud, F.,2002, Decolorization of Synthetic Dyes by Pleurotus ostreatus Isolates Differing in Ligninolytic Properties, Folia Microbiology, 47 (6), Hatvani, N., Mecs, I., 2003, Effects of certain heavy metals on the growth, dye decolorization and enzyme activity of Lentinula edodes, Ecotoxicology and Environmental Safety, 55, Corso, C.R., Maganha de Almeida, A.C., 2009, Bioremediation of Dyes in Textile Effluents by Aspergillus oryzae, Microbial Ecology, 57, Sumathi, S., Manju, B.S., 2000 Uptake of reactive textile dyes by Aspergillus foetidus,, Enzyme and Microbial Technology, 27(6), Asad, S., Amoozegar, M.A., Pourbabaee, A.A., Sarbolouki, M.N., Dastgheib, S.M.M., 2007, Decolorization of textile azo dyes by newly isolated halophilic and halotolerant bacteria, Bioresource Technology, 98,, Pointing, S.B., 2001, Feasibility of bioremediation by white-rot fungi. Applied Microbiology and Biotechnology, 57, Purkayastha, R.P., Mitra, A.K., Bhattacharyya, B., Uptake and toxicological effects of some heavy metals on Pleurotus sajor-caju (Fr.) Ecotoxicology and Environmental Safety, 27,

6 Teknolojik Araştırmalar: BTED 2010 (1) 1-6 Lanaset Blue 2R nin Dekolarizasyonda Pb ve Cd un Pleurotus 11. Knapp, J.S., Newby, P.S., Reece, L.P., 1995, Decolorization of dyes by wood-rotting basidiomycete fungi, Enzyme and Microbial Technology, 17, Benito, G.G., Miranda, M.P., De Los Santos, D.R., 1997, Decolorization of wastewater from an alcoholic fermentation process with Trametes Versicolor, Bioresource Technology, 61, Boussaid, A., 1995, Pulp-mill effluent color removal using Sagenomella striatispora Ph.D.Thesis, Oregon State University, USA. 14. Tatarko, M., Bumpus, J.A., 1998, Biodegradation of Congo Red by Phanerochaete chrysosporium,water Research, 32(5),