Η Βιβλιοθήκη δεν διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή
The purpose of the present research, is to study the effect of olive mill wastewater (OMW), which is an elemental by-product of the olive oil industry, on the cell growth and production of secondary metabolites (microbial fat and intracellular polysaccharides), of the macrofungies: Agrocybe aegerita, Lentinula edodes, Pleurotus sapidus, Pleurotus sajor-caju and Flammulina velutipes, as well as the ability of the examined strains to detoxify (phenolic content reduction and decolorization) the olive mill waste water contained in the nutrient substrate of the culture. Firstly, in order to measure the linear velocity of the mycelium growth, Kr (mm/day), the following strains: A. aegerita (AMRL 101, AMRL 104), L. edodes (AMRL 125, AMRL 126), P. sapidus (AMRL 156-1, AMRL 156-2), P. sajor-caju (AMRL 197) and F. velutipes (AMRL 271), were cultured in a synthetic solid-state substrate, in Petri dishes, in which we added OMW in concentrations from 0% to 50%. Our intention was to select the fastest strains and the optimal concentrations of OMW. The strains P. sajor-caju and F. velutipes were proved to be the fastest ones, with Kr values ranging from 4.05 to 6.45 mm/day and from 3.52 to 6.60 mm/day respectively and strains of the fungus A. aegerita (AMRL 101 and AMRL 104) were established as the slowest ones with Kr values ranging from 2.05 to 3.32 mm/day, and from 2.27 to 3.57 mm/day respectively. Furthermore
the concentration of 15% and 35% OMW enhanced the cellural growth, as all the examined strains presented high linear velocity values on these concentrations. The research was followed by an examination of the kinetics of the selected strains L. edodes, P. sapidus, P. sajor-caju and F. velutipes , in closed, liquid state fermentation culture, in a synthetic substrate with glucose (30 g/L) being the main carbon source, and with OMW concentrations of 0%, 15% and 35%, in non-shaking flask cultures and at a temperature of 26±1 ºC, where we were able to examine the production of biomass, of lipids and of intrapolysaccharides (IPS), as well as the consumption of substrate, the degree of phenolic content reduction and decolorization of the OMW content. In terms of biomass production, all the examined strains presented high biomass concentration, in all the different substrates (martyre, substrates with 15% and 35% OMW), despite the high toxicity of the OMW contained in the culture substrate. Furthermore, all the examined strains presented high production of intracellular lipids and intrapolysaccharides, both as quantities in g/L, as well as concentration % of dry biomass weight. Specifically, the highest biomass was collected from the strain L. edodes in the nutritive substrate with 35% OMW concentration, reaching 16.79 g/L, the highest lipid production 1.18 g/L, was presented in the substrate without OMW, while the highest production of interpolysaccharides 5.46 g/Lwas presented in the substrate containing 15% OMW. At the fermentations of the strain P. sapidus, the maximum biomass production of 15.19 g/L was observed on the nutrient substrate with 35% OMW concentration, while the higher fat production of 0.57 g/L was revealed on the nutrient substrate with 15% OMW concentration, on the same substrate we also detected the maximum production 4.00 g/L of intrapolysaccharides. The strain P. sajor-caju, produced the highest amount of biomass at 9.59 g/L on the nutrient substrate with 35% OMW concentration, on the same nutrient substrate, there was also the highest fat production of 0.65 g/L and the highest production 3.43 g/L of interpolysaccharides. Regarding the F. velutipes strain, the largest biomass production of 16.14 g/L, was observed on the nutritive substrate with 35% of OMW concentration, while the maximum fat production of 1.23 g/L and intrapolysaccharides of 3.22 g/L, was observed on the nutritive substrate with 15% OMW concentration. Moreover, the highest values % w/w of lipids (on dry weight basis) were obtained for all strains, L. edodes (13.35 %), P. sapidus (9.70 %), P. sajor-caju (14.61 %) και F. velutipes (16.68 %), on the non-OMW supplemented substrate. Similar observations as the above were made regarding the % w/w of the intrapolysaccharides (on dry weight basis), concerning the strains L. edodes, P. sapidus and F. velutipes, which exhibit maximum values of 39.45%, 38.10% and 44.13%, respectively, on the non-OMW supplemented substrate. The P. sajor-caju strain, was the only one with maximum value of 42.21% on the nutritive substrate with 15% of OMW concentration. Lastly, in regard to the phenolic content reduction and the discoloration of the content of OMW on the nutritive substrate, all the examined strains, presented high phenol reduction values, ranging between 63.3% and 83.3% for the substrate containing 15% OMW and between 76.3% and 89.1% fo the substrate containing 35% OMW. Furthermore, all the strains presented also high decolorization values of the OMW contained in the nutrient substrate of the culture, with values ranging between 38.96% and 87.01% for the substrate containing 15% OMW and between 37.71% and 76.98% for the substrate containing 35% OMW. Specifically, the strain L. edodes was the one that achieved the greatest reduction in the concentration of phenolic compounds, with 83.3% and 89.1% reduction on the nutritive substrates with 15% and 35% of OMW concentration, respectively. The particular strain also exhibited the highest rate of discoloration (87.01%) on the nutritive substrate with 15% OMW concentration, while on the one with 35% OMW concentration the maximum discoloration (76.98%) was illustrated by the strain F. velutipes. Furthermore, the lowest phenol reduction was presented by the strain P. sajor-caju with values 80% and 82% for the substrates containing 15% and 35% OMW respectively, the same strain presented also the lowest decolorization of the OMW, with values 38.96% and 37.71% for the substrates containing 15% and 35% OMW respectively. In conclusion, the examined strains can be used with great success as a mean of biological treatment of OMW with simultaneous production of high nutrition value products (biomass, polysaccharides, lipids).
Σκοπός της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης του υγρού αποβλήτου ελαιουργίας (ΥΑΕ), το οποίο αποτελεί κύριο παραπροϊόν της βιομηχανίας παραγωγής ελαιόλαδου, στην κυτταρική αύξηση και την παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών (μικροβιακό λίπος και ενδοπολυσακχαρίτες) των μακρομυκήτων Agrocybe aegerita, Lentinula edodes, Pleurotus sapidus, Pleurotus sajor-caju και Flammulina velutipes, όπως και η ικανότητα των μελετώμενων στελεχών να αποτοξίνωση (αποφαινόλωση και αποχρωματισμός) το περιεχόμενο ΥΑΕ στο θρεπτικό υπόστρωμα της καλλιέργειας. Αρχικά εξετάστηκε η ταχύτητα γραμμικής αύξησης Kr (mm/ημέρα) των στελεχών A. aegerita (AMRL 101, AMRL 104), L. edodes (AMRL 125, AMRL 126), P. sapidus (AMRL 156-1, AMRL 156-2), P. sajor-caju (AMRL 197) και F. velutipes (AMRL 271) σε στερεό συνθετικό υπόστρωμα σε τρυβλία Petri στο οποίο έγινε προσθήκη ΥΑΕ σε συγκεντρώσεις από 0% μέχρι 50%, με σκοπό να επιλεχθούν τα ταχύτερα στελέχη και οι βέλτιστες συγκεντρώσεις ΥΑΕ. Ταχύτερα ήταν τα στελέχη P. sajor-caju και F. velutipes με τιμές Kr που κυμαίνονταν μεταξύ 4,05-6,45 mm/ημέρα και 3,52-6,60 mm/ημέρα αντίστοιχα και πιο αργά τα στελέχη του μύκητα A. aegerita (AMRL 101 και AMRL 104) με τιμές Kr που κυμαίνονταν μεταξύ 2.05-3.32 mm/ημέρα και 2.27-3.57 mm/ημέρα αντίστοιχα. Ακόμα, οι συγκεντρώσεις 15 και 35% ΥΑΕ ευνόησαν την κυτταρική αύξηση, καθώς όλα τα στελέχη εμφάνισαν υψηλές τιμές ταχύτητας γραμμικής αύξησης στις συγκεκριμένες συγκεντρώσεις. Ακολούθησε κινητική μελέτη επιλεγμένων στελεχών L. edodes, P. sapidus, P. sajor-caju και F. velutipes, σε υγρές καλλιέργειας κλειστού τύπου, σε συνθετικό υπόστρωμα με κύρια πηγή άνθρακα τη γλυκόζη (30 g/L) και με συγκεντρώσεις ΥΑΕ 0%, 15% και 35%, σε μη ανακινούμενες συνθήκες και σε θερμοκρασία 26±1 oC, όπου μετρήθηκε η παραγωγή βιομάζας, λιπιδίων και ενδοπολυσαχκαριτών, η κατανάλωση υποστρώματος καθώς και ο βαθμός αποφαινόλωσης και αποχρωματισμού του περιεχόμενου ΥΑΕ. Σε ό,τι αφορά την παραγωγή βιομάζας, όλα τα στελέχη εμφάνισαν υψηλές συγκεντρώσεις βιομάζας, σε όλα τα θρεπτικά υποστρώματα (μάρτυρας, υποστρώματα με 15% και 35% ΥΑΕ), παρόλη την μεγάλη τοξικότητα του περιεχόμενου ΥΑΕ το υπόστρωμα της καλλιέργειας. Επίσης όλα τα μελετώμενα στελέχη εμφάνισαν υψηλή παραγωγή ενδοκυτταρικού λίπους και ενδοπολυσακχαριτών, τόσο ως ποσότητες σε g/L, όσο και ως ποσοστά % επί ξηρού βάρους βιομάζας. Συγκεκριμένα το στέλεχος L. edodes εμφάνισε την μεγαλύτερη παραγωγή βιομάζας στο θρεπτικό υπόστρωμα με 35% ΥΑΕ, η οποία έφτασε τα 16,79 g/L, την μεγαλύτερη παραγωγή λίπους 1,18 g/L εμφάνισε στο θρεπτικό μέσο που δεν έγινε προσθήκη ΥΑΕ, ενώ την μέγιστη παραγωγή ενδοπολυσακχαριτών 5,46 g/L εμφάνισε στο θρεπτικό υπόστρωμα με 15% ΥΑΕ. Στις ζυμώσεις του στελέχους P. sapidus, η μέγιστη παραγωγή βιομάζας 15,19 g/L παρατηρήθηκε στο θρεπτικό υπόστρωμα με 35% ΥΑΕ, ενώ τη μεγαλύτερη παραγωγή λίπους 0,57 g/L εμφάνισε στο θρεπτικό υπόστρωμα με 15% ΥΑΕ, στο ίδιο υπόστρωμα επίσης εμφάνισε και την μέγιστη παραγωγή ενδοπολυσακχαριτών 4,00 g/L. Το στέλεχος P. sajor-caju παρήγαγε την μεγαλύτερη ποσότητα βιομάζας 9,59 g/L στο θρεπτικό υπόστρωμα με 35% ΥΑΕ, στο ίδιο θρεπτικό υπόστρωμα παρατηρήθηκε επίσης η μεγαλύτερη παραγωγή λίπους 0,65 g/L καθώς και η μεγαλύτερη παραγωγή ενδοπολυσακχαριτών 3,43 g/L. Για το στέλεχος F. velutipes η μεγαλύτερη παραγωγή βιομάζας 16,14 g/L παρατηρήθηκε στο θρεπτικό υπόστρωμα με 35% ΥΑΕ, ενώ η μέγιστη παραγωγή λίπους 1,23 g/L και ενδοπολυσακχαριτών 3,22 g/L παρατηρήθηκε στο θρεπτικό υπόστρωμα με 15% ΥΑΕ. Επίσης οι μεγαλύτερες τιμές % κ.β. λιπιδίων (επί ξηρού) παρατηρήθηκαν για όλα τα στελέχη, L. edodes (13,35%), P. sapidus (9,70%), P. sajor-caju (14,61%) και F. velutipes (16,68%), στο θρεπτικό υπόστρωμα που δεν έγινε προσθήκη ΥΑΕ. Παρόμοια εικόνα παρατηρήθηκε και για το % κ.β. ενδοπολυσακχαριτών (επί ξηρού), με τα στελέχη L. edodes, P. sapidus και F. velutipes να εμφανίζουν μέγιστες τιμές 39,45%, 38,10% και 44,13% κ.β. αντίστοιχα, στο θρεπτικό υπόστρωμα που δεν έγινε προσθήκη ΥΑΕ και μόνο το στέλεχος P. sajor-caju εμφάνισε τη μέγιστη του τιμή 42,21% κ.β. στο θρεπτικό υπόστρωμα με 15% ΥΑΕ. Τέλος, όσον αφορά στο βαθμό αποφαινόλωσης και αποχρωματισμού του περιεχόμενου ΥΑΕ, όλα τα μελετώμενα στελέχη, εμφάνισαν υψηλά ποσοστά αποφαινόλωσης, τα οποία κυμαίνονταν μεταξύ 63,3% και 83,3% για το θρεπτικό μέσο με 15% ΥΑΕ και μεταξύ 76,3% και 89,1% για το θρεπτικό μέσο με 35% ΥΑΕ. Επίσης, όλα τα στελέχη παρουσίασαν υψηλά ποσοστά αποχρωματισμού του περιεχόμενου ΥΑΕ στα θρεπτικά υποστρώματα της καλλιέργειας, με τιμές οι οποίες κυμαίνονταν μεταξύ 38,96% και 87,01% στο θρεπτικό μέσο με 15% ΥΑΕ και μεταξύ 37,71% και 76,98 στο θρεπτικό μέσο με 35% ΥΑΕ. Συγκεκριμένα, το στέλεχος L. edodes ήταν εκείνο που πέτυχε την μεγαλύτερη μείωση της συγκέντρωσης των φαινολικών ενώσεων, με τιμές μείωσης 83,3% και 89,1%, στα θρεπτικά υποστρώματα με 15% και 35% ΥΑΕ αντίστοιχα, επίσης το ίδιο στέλεχος εμφάνισε και το μέγιστο ποσοστό αποχρωματισμού (87,01%) στο θρεπτικό υπόστρωμα με 15% ΥΑΕ, ενώ στο θρεπτικό υπόστρωμα με 35% ΥΑΕ τον μέγιστο αποχρωματισμό (76,98%) εμφάνισε το στέλεχος F. velutipes. Ακόμη τις χαμηλότερες τιμές αποφαινόλωσης εμφάνισε το στέλεχος P. sajor-caju με ποσοστά 80% και 82% στα θρεπτικά μέσα με 15% και 35% ΥΑΕ αντίστοιχα, καθώς επίσης το συγκεκριμένο στέλεχος εμφάνισε και τις χαμηλότερες τιμές αποχρωματισμού με ποσοστά 38,96 και 37,71 στα θρεπτικά μέσα με 15% και 35% αντίστοιχα. Συμπερασματικά, οι μελετώμενοι μακρομύκητες μπορούν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία στον βιολογική επεξεργασία των ΥΑΕ με ταυτόχρονη παραγωγή μεγάλης διατροφικής αξίας προϊόντων (βιομάζα, πολυσακχαρίτες, λιπίδια).
