Farklı havalandırma profillerinde maya çoğalmasının beta glukan verimine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of yeast growth under different aeration profiles on beta glucan yield
Yazar: FATOŞ KOÇAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SUNA ERTUNÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Ekmek mayası = Bakers yeast ; Süreç optimizasyonu = Process optimization ; İstatistiksel deney tasarımı = Statistical experimental design

Özet:
Bu çalışmada Saccharomyces cerevisiae mayası çoğaltılan besi ortamında oksijen derişiminin, oksijen besleme profillerinin ve glikoz derişimi-oksijen derişimi ikili etkileşimlerinin maya hücre duvarı bileşeni olan beta glukan verimine etkileri incelenmiştir. İnsan sağlığına iyi yöndeki etkileri ve üretim maliyetinin düşük olması sebebiyle beta glukan kaynağı olarak Saccharomyces cerevisiae mayası kullanılmıştır. Mikroorganizmaların çoğaltıldıkları koşullar; hücre çoğalmasını, yapısını ve ürettikleri ürünlerin çeşitleri ile kalitesini değiştirmektedir Mikroorganizmanın temel çoğalma koşullarından olan karbon kaynağı (glikoz) ve oksijen derişiminin beta glukan verimine etkisi incelenmiştir. Öncelikle ön çoğaltmada adımında mikroorganizmanın santrifüjlenerek aşılanmasının, maya derişimini arttırdığı belirlenmiştir. Çalışmalar ilk olarak limitlerin belirlenmesi amacıyla küçük ölçekte, çoklu denemeler halinde gerçekleştirilmiştir. Kesikli ve aralıklı-beslemeli olarak gerçekleştirilen oksijen beslemesinin ve oksijen derişiminin en uygun koşulu, beta glukan verimi değerlendirilerek belirlenmiştir. Sistem sınırlarına ve besleme profiline (kesikli) karar verildikten sonra iki seviyeli tam faktöriyel deneysel tasarım yöntemi kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Tasarım deneylerinin sonuçlarına göre, oksijen ve glikoz derişimleri arttıkça beta glukan veriminin arttığı belirlenmiştir. Regresyon modeli incelendiğinde; en yüksek beta glukan verimi olan 0.811 g yaş bg/ g kmo değerinin, 200 g/L glikoz ve 50 mL oksijenin kesikli beslendiği şartlarda elde edildiği belirlenmiştir. Son olarak deney tasarım matrisindeki merkez nokta koşullarında (130 g/L glikoz, 25 mL oksijen) 5 L'lik karıştırmalı kesikli işletilen biyoreaktörde maya çoğaltılarak, sonuçlar küçük ölçekle karşılaştırılmış ve birbirlerine yakın olduğu (0.5 g yaş bg/g kmo) belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of oxygen concentration, aeration profile and glucose-oxygen concentration couple interaction on the yield of beta-glucan, the yeast cell wall component, were investigated in the Saccharomyces cerevisiae growth medium. Because of its positive effects on human health and low cost of production Saccharomyces cerevisiae was used as beta glucan source. Microorganisms' growth conditions changes cell multiplication and structure, products' variety and quality. Effects of carbon source and oxygen concentration, growth conditions of the microorganism, were investigated on the beta-glucan yield extracted from cell wall of the yeast. Firstly, it was determined the inoculation by using centrifuged microorganism in the pre-culture step increased the yeast concentration. Studies were carried out in a small scale and multiple trials in order to determine the limits. The optimal condition of oxygen supply and concentration in batch and intermittent feedings was determined by evaluating beta glucan yield. After defining limits of the system and selecting the oxygen feeding type as batch, experiments were performed by using two level-full factorial experimental design method. According to the results it was concluded that both the oxygen and glucose concentrations were increased, beta glucan yield was also increased. When the model is examined, the highest beta glucan yield was 0.811 g wet bg/g dry yeast under batch feeding of 200 g/L glucose and 50 mL oxygen conditions. Finally, yeast was grown in 5L-stirred-batch bioreactor at the center point (130 g/L glucose, 25 mL oxygen) and results were compared with small scale and observed close to each other (0.5g wet bg/g dry yeast).