Tütün saplarından ksilooligosakkarit üretimi
Production of xylooligosaccarides from tobacco stalks
Yazar: KADER ERDOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM AKPINAR
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Enzimatik hidroliz = Enzymatic hydrolysis ; Ultrafiltrasyon = Ultrafiltration

Özet:
Bu çalımada Tokat ili için önemli bir tarımsal atık olan tütün sapları,ksilooligosakkarit üretimi için kullanılmıtır. Ksilooligosakkaritler asit hidroliz veenzimatik hidroliz ile üretilmitir. Tütün saplarından elde edilen ksilan, ksilanazkullanılarak hidroliz edilmi ve ksilooligosakkarit verimi üzerine pH, sıcaklık, hidrolizperiyodu, substrat konsantrasyonu ve enzim konsantrasyonunun etkisi incelenmitir.Kullanılan tüm enzimatik hidroliz reaksiyonlarında az miktarda ksiloz ile polimerizasyonderecesi (DP) 2'den 6'ya kadar ve 6'dan büyük (X2>X3>X4>X5>X6 ve >X6) olanksilooligosakkaritler elde edilmitir. Ksiloligosakkarit üretimindeki artı 8-24 saatten sonradurmutur. Optimum hidroliz koulları 40ºC, pH 5,5 ve %2'lik ksilan konsantrasyonuolarak belirlenmitir. Ksilooligosakkaritler sülfürik asit kullanılarak da üretilmitir veksilooligosakkarit verimi üzerine hidroliz periyodu, substrat konsantrasyonu ve asitkonsantrasyonunun etkisi incelenmitir. Asit hidrolizi ile ksilooligosakkarit üretildiindefazla miktarda monosakkarit ve farklı miktarlarda (X2>X3>X4>X5>X6 ve >X6)oligosakkaritler üretilmitir. Tütün saplarından ksilooligosakkaritlere dönüüm en iyi 0,25M H2SO4 ile 30 dakikada gerçeklemitir. Reaksiyon zamanı ve asit konsantrasyonununartması ile monosakkarit üretimi de artmıtır.Asit hidrolizi ile üretilen ksilooligosakkaritler 30 kDa ve 1 kDa'luk membranlarkullanılarak ultrafiltrasyonla saflatırılmı ve konsantre edilmitir. 2 aamalı membranileminden sonra 1 kDa membranın tutulanı çounlukla oligosakkaritleri içerdiisaptanmıtır. Ancak monosakkaritlerin daha fazla uzaklatırılması için nanofiltrasyonmembranları kullanılmalıdır. Enzimle üretilen Ksilooligosakkaritler için de 10 kDa ve 3kDa'luk membranlar kullanılmıtır. 10 kDa'luk membran ile ksilanazın ve hidrolizolmamı olan ksilanın uzaklatırılması önemli miktarda oligosakkarit kaybı olmadanbaarılmıtır. 2 aamalı membran prosesinden sonra önemli bir miktarda oligosakkaritiçeren 3 kDa'luk membranın geçeni elde edilmitir.Anahtar Kelimeler: Ksilooligosakkarit, enzimatik hidroliz, asit hidroliz, ultrafiltrasyon

Abstract:
In this research xylooligosaccharides were produced from tobacco stalk, a majoragricultural waste in the city of Tokat. Enzymatic hydrolysis and acid hydrolysis were usedfor production of xylooligosaccharides. Xylan, optained from tobacco stalk, washydrolyzed using xylanase preparation and the effects of pH, temperature, hydrolysisperiod, substrate and enzyme concentrations on the xylooligosaccharide yield wereinvestigated. Xylooligosaccharides in the degree of polymerization range of 2 to 6 andbigger than 6 (X2>X3>X4>X5>X6 and >X6) were obtained with minor quantities ofxylose in all the enzymatic hydrolysis conditions used. The xylooligosaccharide productionrate stopped increasing after 8-24 hr hydrolysis. The optimal hydrolysis conditions weredetermined as 40 ºC, pH 5,5 and 2% xylan. Xylooligosaccharides were produced withhydrolyzing xylan by sulphuric acid and the effects of hydrolysis period, substrate and acidconcentrations on the xylooligosaccharide yield and degree of polymerization wereinvestigated. When acid hydrolysis performed for production on xylooligosaccharides,different amount of oligosaccharides (X2>X3>X4>X5>X6 and >X6) and major quantitiesof monosaccharide were obtained. From our results, the best xylan conversion fromtobacco stalk xylan to xylooligosaccharides were achieved with 0,25 M H2SO4 with 30minutes reaction period. Increasing the reaction period or acid concentration resulted inhigh increase in monosaccharide yield.The xylooligosaccharides obtained by acid hydrolysis was refined and concentratedvia ultrafiltration by using 30 and 1 kDa membranes. After a two-step membraneprocessing, the retentate of 1 kDa membrane containing mostly oligosaccharides wasobtained. However, to remove the monosaccharides more, nonafiltration membrane wasnecessary to be used. For enzymatic produced xylooligosaccharides, 10 kDa and 3 kDamembrane were used. Removal of xylanase and unhydrolyzed xylan was achieved withoutloosing important amount of oligosaccharides by 10 kDa membrane. After a two-stepmembrane processing, the permeate of 3 kDa membrane containing mostlyoligosaccharides was obtained.Key words: Xylooligosaccharides, enzymatic hydrolysis, acid hydrolysis, ultrafiltration