ß-galactosidase enzimi ile yağsız sütte laktoz hidrolizinin incelenmesi ve modellenmesi /
Yazar: FATMA BETÜL AKGÜL
Danışman: PROF. DR. BELMA KIN ÖZBEK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Galaktosidazlar = Galactosidases ; Hidroliz = Hydrolysis ; Laktoz hidrolizasyonu = Lactose hydrolization ; Süt teknolojisi = Milk technology

Özet:
Laktoz, sütte bulunan bir karbonhidrattır ve süt tek doğal laktoz kaynağıdır. Birçok kişi, vücudundaki ß-Galactosidase eksikliği ya da inaktifliği nedeniyle laktozu sindirememektedir. Bu nedenle, tükettikleri besinler laktoz içeriyorsa gaz, ağrı, diare gibi sağlık sorunları yaşamaktadırlar. Ayrıca, laktoz kendi hidroliz ürünleri olan glukoz ve galaktoza kıyasla daha az tatlılığa ve çözünürlüğe sahiptir. Bunlara ek olarak, higroskopik bir şeker olması nedeniyle aroma ve kokuları adsorblamaya yatkındır. Laktoz hidrolizi, dondurma ve diğer süt ürünlerinin üretim proseslerinin geliştirilmesi ile yeni gıda katkılarının elde edilmesi açısından oldukça önemlidir. Enzimatik laktoz hidrolizinde ß-Galactosidase enzimi kullanılır. Bu enzim doğada; mikroorganizmalarda, bitkisel ve hayvansal yapılarda bulunmaktadır.Bu çalışmada, proses parametrelerinin yağsız sütteki laktoz hidrolizi ve enzim aktivitesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kluyveromyces marxianus kaynaklı ß-Galactosidase enzimi ile laktoz hidrolizi deneyleri için Gallenkamp marka modüler biyoreaktör, Bandelin Sonopuls marka sonikatör ve IKA Ultra Turrax T 18 marka Homojenizatör kullanılmıştır. Hidroliz reaksiyonları 250 ml yağsız süt içerisinde gerçekleştirilmiştir. Biyoreaktöre ait proses değişkenleri; sıcaklık, karıştırıcı hızı ve enzim konsantrasyonu; sonikatöre ait proses değişkenleri % frekans aralığı, akustik güç ve hacim; homojenizatöre ait tek proses değişkeni ise 3500 devir/dak hızdır. Belirtilen proses değişkenlerinde; zamana karşılık laktoz konsantrasyonu (g/L), hidroliz derecesi (%) ve enzim aktivitesi (%) değerlerinin değişimi incelenmiştir. Ayrıca, laktoz konsantrasyonu ve % enzim aktivite değerlerine ait elde edilen deneysel veriler kullanılarak ilgili matematiksel modeller kurulmuştur.

Abstract:
Lactose is the dominant carbohydrate in milks which are, in turn, the only significant natural source of lactose. Due to a lack or inactivity of the intestinal ß-Galactosidase, a large number of people do not digest lactose properly. Therefore, they suffer from intestinal dysfunctions such as; gas, abdominal pain and diarrhea if their diet contains lactose. These people should consume products without lactose ingredient. Moreover, lactose is a sugar with low sweetness and low solubility when compared to the products of its hydrolysis (glucose and galactose) and being a hygroscopic sugar has a strong tendency to adsorb flavours and odours. The hydrolysis of this sugar is very attractive towards the improvement of processes for the production of refrigerated dairy products (such as, ice cream) and it would be very interesting for the development of additives for animal and human alimentation. The enzymatic hydrolysis of lactose is carried out by ß-Galactosidases, enzymes that are widely distributed in nature; appearing in micro-organisms, plants and animal tissues.The present investigation describes the effects of the process parameters on enzymatic hydrolysis of skimmed milk lactose and enzyme stability. Gallenkamp Modular Bioreactor System, Bandelin Sonopuls Sonicator and IKA Ultra Turrax T 18 Homogenizer were used for the lactose hydrolysis experiments. ß-Galactosidase enzyme used in the present study is produced from Kluyveromyces marxianus. The reactions were carried out in 250 ml of skimmed milk. While process variables for the bioreactor are temperature, impeller speed and enzyme concentration; process variables for the sonicator are duty cycle, acoustic power and volume, one process variable for the homogenizer is 3500 rpm/min. The amount of lactose concentration (g/L), the degree of lactose hydrolysis (%) and enzyme activity (%) against time were investigated under chosen process variables. Beside of this; the mathematical models depending on the operating conditions were also derived by using the experimental data of lactose concentration and enzyme activity.