Poli(N-vinil-2-pirolidon) aşılanmış sodyum karboksimetilselülozun bazı maya türlerinin tutuklanmasında matriks olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of usability of poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) grafted sodium carboxymethylcellulose on immobilization of some yeast species as matrix
Yazar: MURAT GÖKGÖZ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA YİĞİTOĞLU
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Fermentasyon = Fermentation ; Karboksimetil selüloz = Carboxymethylcellulose ; Kluyveromyces marxianus = Kluyveromyces marxianus ; Saccharomyces cerevisiae = Saccharomyces cerevisiae

Özet:
Bu çalışmada modifiye edilmiş karboksimetilselüloz etanol üretimi için yeni bir destek materyali olarak kullanıldı. Yeni destek materyali olarak karboksimetilselüloz (CMC) ile N-vinil-2-pirolidonun (NVP) farklı aşılama yüzdelerinde aşı kopolimerleri hazırlandı. Bu kopolimerlerden çapraz bağlanarak oluşturulan küreler element analizi, Fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR), termogravimetrik analiz (TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve şişme deneyleri ile karakterize edildi.Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanus ve Kluyveromyces marxianus mayaları etanol fermantasyonu için, karboksimetilselüloz-aşı-poli(N-vinil-2-pirolidon) (CMC-aşı-PVP) aşı kopolimerlerine hapsetme yoluyla tutuklandı. Etanol üretimi üzerine aşılama yüzdesinin, başlangıç glikoz derişiminin ve çapraz bağlayıcı derişiminin etkisi araştırıldı. Ayrıca S. cerevisiae, S. bayanus ve K. marxianus mayaları tutuklanmış kürelerin tekrar kullanılabilirlikleri araştırıldı ve S. cerevisiae tutuklanmış kürelerin 4 kez, S. bayanus tutuklanmış kürelerin 7 kez ve K. marxianus tutuklanmış kürelerin 6 kez aktifliklerini kaybetmeden tekrar kullanılabilecekleri bulundu. Etanol üretim miktarları S. cerevisiae, S. bayanus ve K. marxianus için sırasıyla 59,3, 46,88 ve 42,54 g/L olduğu tespit edildi. En yüksek etanol üretim hızı ise S. cerevisiae, S. bayanus ve K. marxianus için sırasıyla 2,25, 8,23 ve 2,89 g/Lsaat olarak bulundu. Bu sonuçlar, maya tutuklanması için önerilen bu metodun endüstriyel uygulamalardaki etanol üretim proseslerinde kullanılma potansiyeli olduğunu göstermektedir.

Abstract:
In this work, modified carboxymethylcellulose (CMC) was used as a new support material for production of ethanol. Crosslinked graft copolymers of CMC with N-vinyl-2-pyrrolidone (NVP) were prepared in different grafting yields as new support material. The beads which formed by crosslinked of these copolymers were characterized by means of elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscope (SEM) and swelling experiment.Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanus and Kluyveromyces marxianus were immobilized using entrapment method in the graft copolymers of carboxymethylcellulose-g-poly-vinyl-2-pyrrolidone (CMC-g-PVP) for ethanol fermentation. The effects of grafting yield, initial glucose concentration and crosslinker concentration on the yield of ethanol process was investigated. In addition, reusability of the immobilized yeasts was investigated and found that the materials can be used four times for S. cerevisiae, seven times for S. bayanus and six times for K. marxianus without losing their activity. Ethanol production was found 59.3, 46.88 and 42.54 g/L for S. cerevisiae, S. bayanus and K. marxianus, respectively. The highest ethanol productivity was found 2.25, 8.23 and 2.89 g/Lh for S. cerevisiae, S. bayanus and K. marxianus, respectively. The results pointed out that the proposed method for immobilization of yeast has potential in industrial applications for ethanol process.