Atık arpadan Rhodobacter sphaeroides ile biyohidrojen ve aminolevulinik asit üretimi
Biohydrogen and aminolevulinic acid production from waste barley by Rhodobacter sphaeroides
Yazar: AYÇA CEYLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN KARS
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Rhodobacter sphaeroides = Rhodobacter sphaeroides

Özet:
Yenilenebilir ve sürdürülebilir bir enerji taşıyıcısı olarak biyohidrojen geleceğin alternatif enerji kaynaklarındandır. Biyohidrojen çeşitli organik atık ve biyokütleler kullanılarak fotosentetik bakteriler ile üretilebilmektedir. Ayrıca bu biyoişlem sırasında biyohidrojenle birlikte B12 vitamini, poli hidroksi bütirat (PHB), 5-aminolevulinik asit (5-ALA) gibi katma değeri yüksek yan ürünler de elde edilebilir. Bu çalışmada da atık arpadan Rhodobacter sphaeroides O.U. 001 kullanılarak biyohidrojen ve 5-ALA üretilmesi planlanmıştır.Atık arpalardaki nişasta yüksek sıcaklıkta asit hidroliz işlemi (121oC'de 30 dakika, pH:3) ile bakteriler tarafından kullanılır hale getirildi. Arpa hidrolizatındaki amonyum miktarı 2.5 ppm (Norateks amonyum kiti); toplam şeker miktarı 11.58-48.14 g/L (spektrofotometrik yöntem); toplam fenol miktarı 1012.67 ?g GAE/g arpa (Folin ciocalteu yöntemi) olarak hesaplandı. Ayrıca ICP-MS ile hidrolizatların element analizleri de yapıldı. Hidrolizatlardan 5-11 g/L arasında şeker yoğunluklarında besiyerleri hazırlandı ve pH:7'ye ayarlandı. Hazırlanan besiyerleri, % 10 ekim yapılarak anaerobik koşullarda 29 oC'de ışık altında inkübe edildi. Biyoreaktörlerde 0.34 L H2/L kültür ile 0.50 ml H2/ml kültür arasında üretim gerçekleşti. Gaz kromotografisi analizlerine göre üretilen gazın % 80-95'inin H2 olduğu belirlendi. Besiyerlerindeki hücre dışı ALA miktarı 20.448-67.424 µM olduğu spektrofotometrik yöntemle hesaplandı. Böylece maliyet etkin bir yöntemle aynı koşullarda yüksek katma değerli ürünler olan H2 ve ALA üretildi.

Abstract:
Biohydrogen as renewable and sustainable energy carrier is among the future alternative energy sources. Biohydrogen could be produced using organic waste and biomass by photosynthetic bacteria. High value-added byproducts such as vitamin B12, poly hydroxy butirat (PHB), 5-aminolevulinic acid can also be obtained in the same bioprocess in addition to biohydrogen. In this study, biohydrogen and 5-aminolevulinic acid (5-ALA) production by Rhodobacter sphaeroides O.U.001 using barley waste was planned.Starch in the barley waste were rendered to be utilized by bacteria via acid hydrolysis at high temperature (121oC, 30 minute, pH:3). 2.5 ppm ammonium (Norateks ammonium kit), 11.58-48.14 g/L total sugar (spectrophotometric method); 1012.67 ?g GAE/g barley (Folin ciocalteu method) total phenol were determined in barley hydrolysate. Additionally, elements of hydrolysate were analyzed with ICP-MS. Media having different sugar concentrations (5-11g/L) were prepared and adjusted to pH:7. After 10% inoculation, media were incubated at 29oC in anaerobic conditions under light. 0.34-0.50 ml H2/ml culture was produced in bioreactors. 80-95% of produced total gas was hydrogen according to gas chromatography analysis. Extracellular 5-ALA amount in media was calculated as 20.448-67.424 µM by spectrophotometric method. Thus, high value-added products, H2 and ALA, were produced in the same conditions via cost-effective process.