Zeytinyağı fabrikası sıvı atığı zeytin karasuyundan biyoteknolojik prosesler ile katma değer yaratan ürünler üretimi
Production of value-added products from liquid by-product of olive oil processing plants by means of biotechnological processes
Yazar: ALPER KARAKAYA
Danışman: PROF. DR. ZEKİYE SERPİL TAKAÇ
Ankara Üniversitesi / Biyoteknoloji Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Tez çalışmasının amacı, zeytinyağı üretim fabrikalarının doğaya verilmeden önce arıtılması gereken ancak içerdiği bileşenler nedeniyle önemli bir yan ürün olan zeytin karasuyundan (ZK) biyoteknolojik bir proses içerisinde değerli ürünler üretimi ile fayda sağlanması ve eşanlı olarak arıtılmasıdır. Bu kapsamda zeytin karasuyunun, maya çoğaltma ortamı ve fenolik antioksidan kaynağı olarak kullanılarak katma değere dönüştürülmesine ve kirletici etkilerinin azaltılmasına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Olaeajenik maya Rhodotorula glutinis, ZK ortamında kesikli ve sürekli fermantasyonlar ile çoğaltılmıştır. Kesikli sistemde 10,63 g/L hücre ve 4,56 g/L toplam lipit üretilmiştir. Sürekli biyoreaktör sisteminde yapılan çoğalmalarda ise 14,17 g/L hücre ve 1,14 g/L toplam lipit miktarına ulaşılmıştır. Sürekli sistemde %60 a kadar toplam fenol giderimi sağlanmıştır. Bu koşullarda 1 L biyoreaktör ortamında ZK biyoarıtım hızı 4 ml/saat'dir. Ortam sıcaklığı üretilen mikrobiyal lipitin doymuşluk derecesini istatistiksel olarak anlamlı değiştiren en önemli parametredir. 30 °C ve 150 rpm koşullarında ZK ortamında çoğaltılan R. glutinis toplam lipit ekstresinde, %17,27 doymuş yağ asiti, %66,05 tekli doymamış yağ asiti (%65,10 oleik asit) ve %16,67 çoklu doymamış yağ asiti ölçülmüştür. Toplam lipitin trigliserit miktarı %98'dir. Üretilen mikrobiyal lipitin toplam fenol miktarı 1749 mg/kg; karotenoid miktarı ise 190 mg/kg olarak bulunmuştur. Zeytin karasuyundan antioksidanların geri kazanımı çalışmalarında ise bir diğer fenolik bileşen kaynağı olan üzüm cibresi kullanılmış; cibre karasu ile karıştırılarak sıcaklık, öğütme derecesi, karıştırma hızı gibi parametreler değiştirilmiş ve cibre tarafından en yüksek ZK fenolü tutulma koşulları merkezi kompozit deney tasarımı ile belirlenmiştir. En uygun koşullarda ZK ortamından %64 fenol giderimi sağlanmıştır. Cibreye geçen fenollerin üzüm antioksidanları ile birlikte geri kazanım için yapılan ekstraksiyonda çözücü türü, süre ve sıcaklık parametreleri optimize edilmiş; etil alkol: su karışımı ile cibreden optimum koşullarda 11,97 mg/g cibre fenol geri kazanılmıştır. Cibre ile işlem görerek fenol düzeyi azaltılan ZK ortamının R. glutinis ile biyoarıtımı sonucu %55 fenol giderilmiştir. Böylece süreç sonucunda hesaplanan toplam fenol giderimi %83 olarak gerçekleşmiştir.

Abstract:
The aim of the dissertation is to provide benefit from olive mill wastewater (OMW), which is an important by-product of olive oil production plants and should be remediated before being discharged to nature, through production of valuable products in parallel its remeidation in a biotechnological process. In this context, the study is focused on adding value to OMW and reduction of its pollulant effects by using it as a medium for yeast growth and also as a source for antioxidant compounds. Oleagenic yeast Rhodotorula glutinis was cultivated in batch and continuous fermentation systems in OMW medium. 10,63 g/L cell and 4,56 g/L total lipit concentrations were using batch system. In continous system, however, the concentrations of cell and total lipid were 14,17 g/L and 1,14 g/L, respectively, where the total phenol reduction was 60%. Under these conditions OMW bioremediation rate was 4 ml/h for 1L bioreactor medium. Medium temperature was found to be the most important parameter that affected the degree of saturation of microbial lipit, with a statistical significance. It was found that the amounts of saturated, mono-unsaturated and poly-unsaturated fatty acids of total lipit extracted from R. glutinis, grown in OMW medium at 30 oC and 150 rpm, were 17,27, 66,05 (65,10% oleic asit) and 16,67%, respectively. The amount of total lipid triglyceride was 98%. Besides, total phenol level of microbial lipid was calculated as 1749 mg/kg and the level of carotenoids was found as 190 mg/kg. Grape marc, which is another source of phenolic substances, was used in the studies for the recovery of the antioxidants from OMW. OMW was mixed with grape marc and the conditions for the highest recovery of OMW phenols were found by changing the temperature, the degree of grinding and the stirring rate using central composite design method. 64% phenol removal was obtained under the best conditions. The effects of solvent type, extraction time and temperature on the extraction of phenolics from treated grape marc were optimised; and 11,97 mg/g grape marc was recovered using ethyl alcohol: water mixture under the optimum extraction conditions. 55% total phenol removal was obtained after the bioremediation of the medium of the treated olive mill wastewater by R . glutinis. The overall degree of phenol removal in the process was achieved as 83%.