Biyorafineri anlayışı ile şeker pancarı melasından 5-aminolevülinik asit (5-ALA) ve biyohidrojen üretimi
5-aminolevulinic acid (5-ALA) and biohydrogen production using sugar beet molasses in a biorefinery consept
Yazar: ÜMMÜHAN ALPARSLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN KARS
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Dünyanın enerji ihtiyacının çoğunu karşılayan fosil yakıtlar hızla tükenmektedir. Bunun sonucunda alternatif yakıtlar üzerinde çalışmalar artmıştır. Biyohidrojen, yenilenebilir ve temiz bir enerji taşıyıcısı olarak uygun maliyetle elde edilebilen ve sürdürülebilir substratlardan üretilebilmektedir. Bu çalışmada da şeker pancarı melası kullanılarak Rhodobacter sphaeroides O.U.001 ile yüksek katma değerli ürünler olan H2 ve 5-aminolevulinik asit (5-ALA) üretimi hedeflenmiştir. 
Melastaki amonyum miktarı 2,5 ppm; toplam şeker miktarı %48-50 (g/g);  toplam fenol miktarı 13.36-14.36 mg GAE/g melas olarak hesaplandı. Ayrıca melasın element içeriği de belirlenmiştir. Son olarak, melasın organik asit analizi ve hazırlanan besiyerlerin transmittans ölçümleri (522nm, 800 nm, 860nm) yapılmıştır. Farklı şeker konsantrasyonlarında hazırlanan besiyerlerine %10 ekim yapılarak hazırlanan kültürler 29 oC'de ışık altında inkübe edildi. OD660, pH ve hidrojen üretim değerleri çeşitli zaman aralıklarında kaydedildi. Bunlara ek olarak, aynı koşullar altında 5-ALA üretimi araştırıldı. En yüksek bakteri yoğunluğu 5 gr şeker/L (OD660nm:5)'da elde edildi. Biyoreaktörlerde 0.32 L H2/L kültür ile 0.54 L H2/L kültür arasında üretim gerçekleşmiştir. Gaz kromotografisi analizlerine göre üretilen gazın %91-%92'sinin H2 olduğu belirlenmiştir. Besiyerlerindeki hücre dışı ALA miktarının 20.4-34.8 µM olduğu spektrofotometrik yöntemle hesaplanmıştır. Böylece maliyet etkin bir işlemle, biyorafineri anlayışı ile yüksek katma değerli ürünler olan H2 ve 5-ALA üretilmiştir.

Abstract:
Fossil fuels providing world's energy demand are being consumed rapidly. Thus, studies on alternative fuels have been increased. Biohydrogen as being renewable and clean energy carrier can be produced from low cost and sustainable substrates. In this study, the production of high value added products, biohydrogen and 5-aminolevulinic acid (5-ALA), by Rhodobacter sphaeroides using sugar beet molasses was aimed.
2,5 ppm ammonium; 48-50% (g/g) total sugar; 13.36-14.36 mg GAE/g molasses total phenol were calculated in molasses. Besides, the element content of the molasses was determined. Lastly, the organic acid analysis of the molasses and transmittance measurements of the growth media were performed. After 10% inoculation, media at different sugar concentrations were incubated at 29oC under light. The OD660, pH and hydrogen production rates were monitored at various time intervals. In addition to these, 5-ALA production at the same conditions was investigated. The highest cell density was obtained in 5 gr sugar/L containing medium (OD660nm: 5). 0.32 - 0.54 L H2/L culture was produced in bioreactors. 91-92% of total gas was found to be H2 after gas chromatography analysis. Extracellular 5-ALA amount in media was calculated as 20.4-34.8 µM by spectrophotometer. Thus high value-added products, 5-ALA and H2, were produced in a biorefinery consept with a cost-effective process.