Zymomonas mobilis'ten elde edilen levansukraz enzimi ile fruktooligosakkarit üretimi ve elde edilen ürünün püskürtmeli kurutucuda kurutulması
Zymomonas mobilis'ten elde edilen levansukraz enzimi ile fruktooligosakkarit üretimi ve elde edilen ürünün püskürtmeli kurutucuda kurutulmasi
Yazar: MİTHAT KURBAN
Danışman: PROF. DR. M.YEKTA GÖKSUNGUR ; PROF. DR. ŞEBNEM TAVMAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında Zymomonas mobilis mikroorganizmasının üç farklı suşu (Zymomonas mobilis NRRL B-14023, Zymomonas mobilis NRRL B-806, Zymomonas mobilis NRRLB-14234) kullanılarak üretim ortamında levansukraz enzimi sentezi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen levansukraz enzimi içeren ortamın şeker (sakkaroz) konsantrasyonu arttırılarak bu enzim aracılığı ile fruktooligosakkarit (FOS) üretimi gerçekleştirilmiş en uygun mikroorganizma suşu belirlenmiş ve en yüksek verimin elde edildiği optimum süre, sıcaklık, pH, şeker konsantrasyonu araştırılmıştır. Üç farklı suştan pH 4'te, 24 saat sürede, 45 oC ve % 50 sakkaroz konsantrasyonunda Zymomonas mobilis NRRL B-14023 %13.80 verimle en yüksek üretimi gerçekleştiren suş olarak belirlenmiştir.Levansukraz enzimi ile optimum noktadaki en yüksek FOS üretimi Zymomonas mobilis NRRL B-14023 suşundan (%18.17) elde edilmiştir. FOS üretiminde uygun şartlar olarak ise sıcaklık olarak 45 oC, pH olarak 5.5, süre olarak ise 24 saat belirlenmiş ve sakkaroz konsantrasyonu açısından en iyi dönüşüm veriminin elde edildiği % 50 sakkaroz konsantrasyonu değerleri bulunmuştur.FOS üretimi gerçekleştirildikten sonra elde edilen FOS açısından zenginleştirilmiş ürün püskürtmeli kurutucuda kurutma ajanı olarak maltodekstrin kullanılarak kurutulmuş ve toz ürün elde edilmiştir. Elde edilen toz ürünün son karakteristik özellikleri üzerinde etkili olan kurutma işlemi değişkenleri olarak püskürtmeli kurutucu giriş ve çıkış sıcaklıklığı, beslenen ürünün briks değeri ve kurutma ajanının dekstroz eşdeğeri (DE) dikkate alınmış ve son ürün üzerindeki etkileri incelenmiştir. Püskürtmeli kurutucu kurutma sıcaklıkları olarak üç farklı giriş-çıkış (220/105 oC, 180/60 oC, 160/55 oC) sıcaklığı, besleme briks değeri olarak iki farklı (18oBriks, 30oBriks) briks değerleri kullanılmış ve dekstroz eşdeğeri olarak ise iki farklı (12DE, 12-18DE) değerde maltodekstrin kullanılmıştır.Püskürtmeli kurutma işleminde kullanılan değişkenlerin son ürünün karekteristik özellikleri olan camsı geçiş sıcaklığı, nem içeriği, su aktivitesi değeri, yığın yoğunluğu, renk, çözünürlük değerleri ve püskürtmeli kurutucu ürün verimi değerleri üzerindeki etkilerine bakılmıştır.Püskürtmali kurutma işleminde toz ürünün nem içeriği ve su aktivitesi değerinin sıcaklık, briks ve DE deki artışla genel olarak bir azalış gösterdiği belirlenmiştir. Ürünlerin değişkenlere bağlı olarak renk değişimleri önemli bulunmuştur. Toz ürünlerin çözünürlüğünün briks ve DE değerindeki artışla arttığı sıcaklığa bağlı olarak ise orta değerde (180/60 oC) daha iyi gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Yığın yoğunluğu açısından maltodekstrin DE deki artışla ve sıcaklık artışıyla beraber düşüş gözlemlenmiştir. Ürünlerin camsı geçiş sıcaklığı değeri ise bütün değişkenlerden etkilenirken ürünün nem içeriğininde camsı geçiş sıcaklığı üzerinde önemli bir etki gösterdiği gözlemlenmiştir. Bütün bu şartlarla beraber kurutma işleminde önemli bir faktör olan kurutucu verimi yüksek briks değerlerinde sıcaklıktan çok etkilenmezken düşük briks değerlerinde sıcaklık artışıyla kurutucu veriminde artış gözlemlenmiştir. Maltodekstrin DE değerindeki artışla beraber ise kurutucu ürün veriminde tekrar bir artış gözlemlendiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this work, three different strains of Zymomonas mobilis were used for levansucrase enzyme synthesis. Fructooligosaccharide was produced by using the produced levansucrase enzyme. Among the strains used for FOS production, Zymomonas mobilis NRRL B-14023 produced the highest FOS (% 13.80). The highest FOS concentration was obtained by using Zymomonas mobilis NRRL B-14023 strain at 45 oC/24 h, pH 5.5 at an initial substrate concentration of % 50 sucrose.FOS contained product was dried by using a pilot scale spray dryer. Prior to drying concentration of FOS was adjusted to 18oBriks, 30oBriks and mixed with maltodextrin which was chosen as the drying agent with two dextrose equivalent values of DE 12 and DE 18.The effects of drying conditions on product properties such as: moisture content, glass transition temperature, water activity, bulk density, color, solubility and product yield were investigated. It was found that the color of the final product depends on drying temperature. The solubility of the powder was increased by increasing concentration of the feed and the DE. Good solubility values found at a temperature value of 180/60oC. The bulk density of the powders decreased with increasing drying temperature and DE values of the maltodextrin used. The glass transition temperature of powders was affected with the parameters such as drying temperature feed concentration and DE value of the maltodextrin. Spray dried product yield was not effected with concentration at higher temperatures whereas at lower brix values, it is increased by the increasing temperature.