Katı kültür fermantasyon yöntemi ile bira mayşe atığından mikrobiyal pigment üretimi
Production of microbial pigment from brewers spent grain by solid state fermentation
Yazar: SEDA SARIYILDIZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET YEKTA GÖKSUNGUR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tezin amacı bira mayşe atığı ve atık gofret yaprağı substrat olarak kullanılarak, katı kültür fermantasyon tekniği ile Monascus purpureus küfünden mikrobiyal pigment üretimidir. Bira mayşe atığı bira üretim sürecinde büyük miktarda açığa çıkmakta ve genellikle hayvan yemi olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, yüksek besin değerine sahip olan bira mayşe atığı ve gofret üretim tesislerinde açığa çıkan ve değerlendirilemeyen kırılmış, ufalanmış, yanlış kesilmiş gofret yaprağı  parçaları kullanılarak, Monascus purpureus ile renk pigmenti üretimi gerçekleştirilmiştir. Katı kültür fermantasyon yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen denemelerde en yüksek pigment üretimi 1:4 (g/g) oranında karıştırılmış bira mayşe atığı ve gofret yaprağı ile elde edilmiştir. Tez kapsamında katı kültür fermantasyonunda önemli faktörler olan nemlendirme sıvısı içeriği, başlangıç nem oranı, başlangıç pH, aşı hacmi ve inkübasyon sıcaklıklarının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Monosodyum glutamat, mineral tuz çözeltisi ve saf su nemlendirme içerikleri olarak test edilmiştir. % 50 ile % 90 arasında değişen başlangıç nem oranlarının, pH 5.5 'dan 8.5 'a değişen başlangıç pH değerlerinin, 0.5 mL ile 4 mL arasındaki aşı hacimlerinin ve 26°C ile 32°C arasındaki sıcaklıkların Monascus pigment sentezi üzerine etkileri incelenmiştir. Denemelerde en yüksek pigment sentezi, MSG ve mineral tuz çözeltisi birlikte kullanıldığında elde edilmiştir ancak işlem maliyetini düşürmek için sonraki denemelerde nemlendirme içeriği olarak benzer sonuçlar elde edilen saf su kullanılmıştır. Pigment üretimi için optimum koşullar olan %85 başlangıç nem oranı ve başlangıç pH 7.5 değerinde, 1:4 (g/g) oranında bira mayşe atığı ve gofret yaprağı tozu, 3 mL hacmindeki aşı ile inokule edilmiş ve 28°C 'de fermantasyona bırakılmıştır. Söz konusu optimum koşullarda en yüksek pigment konsantrasyonu olan 59.55±1.85 AU500 / g değeri fermantasyonun 9. gününde elde edilmiştir. Bu çalışma, Monascus pigmentinin bira mayşe atığı ve atık gofret yapraklarının substrat olarak kullanılarak, katı kültür fermantasyon tekniği ile üretiminin gerçekleştirildiği ve fermantasyon koşullarının optimize edildiği ilk çalışmadır.

Anahtar kelimeler: Monascus pigmenti, katı kültür fermantasyonu, optimizasyon, bira mayşe atığı, atık gofret yaprağı, atık değerlendirme

Abstract:
The object of this study is to produce microbial pigment from Monascus purpureus by solid-state fermentation using brewers' spent grain and waste wafer sheets as substrate. Brewers' spent grain is generated in large quantities in the brewing process and is often used as low-value animal feed. Waste wafer sheets are broken, crumbled, and wrongly cut wafer sheets that can not be evaluated economically in wafer production facilities. Our results showed that the best pigment yield was found with brewers' spent grain and wafer sheet mixed in a ratio of 1:4 (w/w) when used as a substrate for pigment production. Moistening agent, initial moisture content, initial pH, inoculum size, and incubation temperature, which are essential factors in solid-state fermentation, were optimized for maximum pigment synthesis. Monosodium glutamate, mineral salt solution, and deionized water have been tested as moistening agents. The effect of initial moisture content (50-90%), pH 5.5-8.5, inoculum size (0.5 mL-4 mL) and temperature (26-32°C)  on Monascus pigment synthesis have been examined. Although the best pigment yield was obtained when MSG and mineral salt solution were used together, deionized water which gave similar pigment yields was used as moistening agent to decrease the process cost. The solid-state fermentation of brewers' spent grain and waste wafer sheets was carried under the optimized conditons of 85% initial moisture content, initial pH 7.5, inoculum size of 3 mL at 28°C. The highest red pigment yield of 59.55 ± 1.85 AU500 / g was obtained at the the 9th day of fermentation. This is the first study that uses solid-state fermentation technique in Monascus pigment synthesis using brewers' spent grain and waste wafer sheets as substrate. 

Keywords: solid-state fermentation, Monascus pigments, brewers' spent grain, waste wafer sheet, waste evaluation, optimization