Ayçiçeği ve tütün saplarından ksilitol üretim koşullarının optimizasyonu
Optimization of xylitol production conditions from sunflower and tobacco stalk
Yazar: REYHAN SELİN UYSAL
Danışman: DOÇ. DR. ÖZLEM AKPINAR
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Bölümü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Biyokütle = Biomass ; Fermentasyon = Fermentation ; Ksilitol = Xylitol ; Ksiloz = Xylose

Özet:
Ksilitol beş karbonlu bir şeker alkolü yapısında doğal bir tatlandırıcıdır ve ksilozun ya kimyasal ya da biyoteknolojik yöntemlerle indirgenmesi ile üretilen bir üründür. Ayçiçeği ve tütün sapları, Orta Karadeniz Bölgesi'nde büyük oranda bulunan, ksilan açısından zengin tarımsal atıklardır ve ksiloz dolayısıyla da ksilitol üretimi için ideal kaynaklardır. Ksilitolün kimyasal olarak üretimi oldukça pahalı ve seçici olmayan bir yöntemdir. Ksilitol; daha basit, daha spesifik, daha düşük enerji girdisine sahip ve daha ekonomik bir alternatif olan biyoteknolojik yöntemler ile de üretilebilir. Bu araştırmada ayçiçeği ve tütün saplarından seyreltik asit hidrolizi ile üretilen ksilozun, biyoteknolojik yöntemlerle ksilitole fermantasyonu ve fermantasyon koşullarının optimizasyonu yapılmıştır. Ksiloz Candida tropicalis mayası kullanılarak fermantasyona tabi tutulmuş ve optimizasyon için Cevap Yüzey Yöntemi kullanılmıştır. Fermantasyon ortamında farklı oranlarda ksiloz konsantrasyonu (18-54 g/l), maya miktarı (0,5-1,5 g/l) ve hava akış hızı oranı (0,5-1,5) kullanılarak ksilitol üretimine olan etkileri incelenmiştir. Ayçiçeği sapı hidrolizatı için optimum ksiloz, maya konsantrasyonu ve hava akış hızı oranı sırasıyla 36 g/l, 0,9 g/l, 1,1 vvm olarak bulunmuş ve bu koşullar altında ksilitol verimi ve volumetrik ksilitol üretim hızı % 55 ve 0,2 g/l-sa olarak elde edilmiştir. Tütün sapı hidrolizatı için optimum ksiloz, maya konsantrasyonu ve hava akış hızı oranı sırasıyla 33 g/l, 0,9 g/l, 1,4 vvm olarak bulunmuş ve bu koşullar altında verimi ve üretim hızı % 59 ve 0,18 g/l-sa olarak elde edilmiştir.

Abstract:
Xylitol, a five carbon sugar alcohol, a natural sweetener, is produced reduction of xylose using either chemical or biotechnological processes. Sunflower and tobacco stalks, widely available at the Middle Blacksea region, are xylan rich agricultural waste and they can be used as an ideal source for xylose and xylitol production. The chemical production of xylitol is an extremely expensive and not selective method. Xylitol can also be produced by biotechnological methods which are easier, more specific, more economic and has lower energy input. In this work, xylose, produced by dilute acid hydrolysis of sunflower and tobacco stalks, was fermented to xylitol through biotechnological methods and the fermentation conditions were optimized. Xylose was fermented by using the Candida tropicalis and Response Surface Methodology was used for optimization process. The effects of xylose concentration (18-54 g/l), amount of yeast (0,5-1,5 g/l) and flow rate of air (0,5-1,5) were investigated for the production of xylitol. The optimum xylose, yeast concentration and air flow rate for sunflower stalk hydrolysate were found as 36 g/l, 0,9 g/l, 1,1 vvm, respectively and under these conditions xylitol yield and volumetric xylitol production rate were obtained as 55 % and 0,2 g/l-sa, respectively. The optimum xylose, yeast concentration and air flow rate for tobacco stalk hydrolysate were found as 33 g/l, 0,9 g/l, 1,4 vvm, respectively and under these conditions the yield and the production rate were obtained as 59 % and 0,18 g/l-sa, respectively.