Kalsiyum aljinatta immobilize edilmiş Saccharomyces cerevisiae hücreleri ile keçiboynuzu ekstraktında etanol üretim şartlarının optimizasyonu
Optimization of ethanol production from carob pod extract by using Saccharomyces cerevisiae cells immobilized in Ca-alginate
Yazar: ERCAN YATMAZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İRFAN TURHAN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Enerji = Energy ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Gıda atıklarının ve şeker içeriği yüksek ancak değerlendirilme olanakları kısıtlı olan tarım ürünlerinin biyoteknolojik proseslerde kullanımı son yıllarda artış göstermiştir. Bunun en temel nedeni bu tip kaynakların değerlendirilerek katma değeri yüksek ürünlerin üretilmesi sonucunda ekonomiye önemli düzeylerde katkı sağlanmasıdır. Bu çalışma kapsamında da ülkemizde yeterince kullanım alanına sahip olmayan keçiboynuzu ekstraktında immobilize Saccharomyces cerevisiae hücreleri ile etanol üretiminin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla dört faktörlü Box-Behnken Cevap Yüzey Metodu kullanılmıştır. Denemeler sonucunda verim değerleri göz önüne alındığında Ca-aljinat konsantrasyonu ve immobilize edilen hücre miktarının, üretkenlik oranları göz önüne alındığında ise Ca-aljinat konsantrasyonu, karıştırma ve immobilize edilen hücre miktarının etanol fermantasyonunda istatistiksel olarak (P<0.05) önemli olduğu bulunmuştur. Optimum şartlar ise %2 Ca-aljinat konsantrasyonu, 150 d/d karıştırma hızı, %5 immobilize edilen hücre miktarı ve pH 5.5 olarak belirlenmiş ve gerçekleştirilen doğrulama çalışmaları sonucunda verim, üretkenlik oranı ve şeker kullanım oranları sırasıyla %46.32, 3.19 g/L/sa ve %90.66 olarak belirlenmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında immobilize hücrelerin çevrim sayısı belirlenmiş olup verimde azalma olmasına karşın 5 çevrim boyunca boncuklar başarılı bir şekilde kullanılmıştır. Son olarak zenginleştirilmemiş keçiboynuzu ekstraktında optimum şartlarda immobilize hücrelerle pH kontrollü ve kontrolsüz olarak gerçekleştirilen denemeler sonucunda keçiboynuzu ekstraktının doğrudan etanol üretiminde kullanılabileceği ortaya konmuştur.ANAHTAR KELİMELER: Keçiboynuzu ekstraktı, etanol, Saccharomyces cerevisiae, immobilizasyon, Cevap Yüzey Metodu

Abstract:
Usage of food wastes and agricultural products with their high sugar content in biotechnological processes has increased recently because the production of value added products by using these resources provide a positive contribution to the economy. In this study, optimization of ethanol production from carob pod extract was carried out by using immobilized Saccharomyces cerevisiae cells. Consequently, four-factor Box-Behnken Response Surface Method design was used for optimization. Results showed that Ca-alginate concentration and the amount of cells that entrapped in beads were significant for yield values and Ca-alginate concentration, agitation rate and the amount of cells that entrapped in beads were significant for production rates. Optimum conditions for ethanol fermentation from carob pod extract by using Saccharomyces cerevisiae cells were determined to be %2 Ca-alginate concentration, 150 rpm agitation rate, %5 amount of cells that entrapped in beads and pH 5.5. After validation experiments yield, production rate and sugar utilization rate were 46.23%, 3.19 g/L/h and 90.66% respectively as well as the fermentation time was decreased to 24 hours. And also cycle number of the immobilized cells was determined and the immobilized cells could be used for five cycles successfully although it had been a decrease to yield. Finally, carob pod extract was used for ethanol fermentation by controlled and uncontrolled pH without any enrichment and the results show that carob pod extract can be used without any enrichment.KEYWORDS: Carob pod extract, ethanol, Saccharomyces cerevisiae, immobilization, Response Surface Method