Önişlem görmüş ayçiçeği ve tütün saplarından enzimatik yöntemle ksiloz üretimi
Enzymatic xylose release from pretreated sunflower and tobacco stalks
Yazar: FATMAGÜL HALICI
Danışman: DOÇ. ÖZLEM AKPINAR
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Beş karbonlu pentoz bir şeker olan ksiloz, bitki hücre duvarlarında bulunan ksilanca zengin lignoselülozik materyallerden elde edilir. Tütün ve ayçiçeği sapları Tokat bölgesinde yaygın olarak bulunan ksilanca zengin tarımsal atıklardır ve ksiloz üretimi için potansiyel kaynaklardır. Ksiloz ksilanın asit hidrolizi ile üretilir; ancak ksilozun asit hidroliz metoduyla üretiminde, korozif kimyasallar kullanılmakta ve işlem sırasında istenmeyen bileşikler üretilmektedir. Ksiloz enzim hidroliziyle de üretilebilir. Enzimatik hidroliz spesifik olup, reaksiyon ılımlı koşullarda gerçekleşir ve hidrolizasyon sırasında istenmeyen bileşikler üretilmez. Bu çalışmada ayçiçeği ve tütün saplarından 160 º C de 1 saatte ekstrakte edilen ksilanca zengin likörden, Trichoderma reseei ve Trichoderma longibrachiatum ksilanazları ile ksiloz üretilmiştir. Hidrolizasyon işlemi Cevap Yüzey Yöntemi ile optimize edilmiştir. Substrat konsantrasyonunun (0,1- 0,4 g atık/ ml KOL) ve enzim aktivitesinin (60-240 U) ksiloz üretimine etkileri incelenmiştir. Optimum koşullar altında, ayçiçeği sapı konsantre otohidroliz likörünün (KOL) (0,22 g atık/ml KOL ve 238 U) T. reseei ksilanazı ile hidrolizasyonunda ksiloz verimi ve seçicilik %86,4 ve 9,2 g/g olarak elde edilmiştir. Ayçiçeği sapı KOLünün optimum substrat konsantrasyonunda (0,24 g atık/ ml KOL) ve enzim aktivitesinde (234 U) T. longibrachiatum ksilanazı ile hidrolizasyonunda ise ksiloz verimi ve seçicilik %69,5 ve 8,2 g/g olarak bulunmuştur. Optimum koşullar altında, tütün sapı KOLünün (0,12 g atık/ ml KOL ve 114 U) T.  reseei ksilanazı ile hidrolizasyonunda ksiloz verimi ve seçicilik %92,2 ve 2,1 g/g olarak elde edilmiştir. Tütün sapı KOLünün optimum substrat konsantrasyonunda (0,28 g atık/ml KOL) ve enzim aktivitesinde (228 U)  T. longibrachiatum ksilanazı ile hidrolizasyonunda ise ksiloz verimi ve seçicilik sırasıyla %79,8 ve 1,9 g/g olarak bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler: Ksiloz, Otohidroliz, Ayçiçeği sapı, Tütün sapı, Ksilanaz

Abstract:
Xylose, a five carbon pentose sugar, is obtained from the xylan rich lignocellulosic materials, present in the plant cell walls. Sunflower and tobacco stalks, widely available at Tokat region, are xylan rich agricultural waste and serve as potential sources for xylose production. Xylose is produced by acid hydrolysis of xylan, but the acid hydrolysis production method of xylose is corrosive and produces some undesirable compounds. Xylose can also be produced by enzymatic hydrolysis. Enzymatic hydrolysis is more specific, the reaction takes place at moderate conditions and during the hydrolysis undesirable compounds are not produced. In this work, xylan rich liquors,  extracted at 160 º C for 1 h from sunflower and tobacco stalks, were used to produce xylose with Trichoderma reseei and Trichoderma longibrachiatum xylanases.  Responce Surface Methodoloy was used for the optimization of hydrolysation process. The effects of substrate concentrations (0,1- 0,4 g waste/ ml CAL) and enzyme activity (60-240 U) were investigated for the production of xylose. Under the optimum conditions, xylose yield and selectivity for the concentrated autohydrolysis liquor (CAL) of sunflower stalk (0,22 g waste/ml CAL and 238 U) with T.  reseei xylanase were obtained as %86,4 and 9,2 g/g, respectively. For the hydrolysis of CAL of sunflower stalk with T. longibrachiatum xylanase at the optimum substrate concentration (0,24 g waste/ml CAL) and enzyme activity (234 U), xylose yield and selectivity were found as %69,5 and 8,2 g/g, respectively. Under the optimum conditions, xylose yield and selectivity for CAL of tobacco stalk (0,12 g waste/ml CAL and 114 U) with T.  reseei xylanase were obtained as %92,2 and 2,1 g/g, respectively. For the hydrolysis of CAL of tobacco stalk with T. longibrachiatum xylanase at the optimum substrate concentration (0,28 g waste/ml CAL) and enzyme activity (228 U), xylose yield and selectivity were found as %79,8 and 1,9 g/g, respectively.

Key Words: Xylose, Autohydrolysis, Sunflower stalk, Tobacco stalk, Xylanase