Lignoselülozik materyallerden otohidroliz ve enzimatik hidrolizle ksilooligosakkarit üretimi
Production of xylooligosaccharide with autohydrolysis and enzymatic hydrolysis from lignocellulosic materials
Yazar: KORAY GÜNAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM AKPINAR
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Ksilooligosakkaritler ksilanın ksiloza hidrolizasyonu esnasında oluşan ara ürünlerdir. Ayçiçeği ve buğday sapları, Türkiye'de büyük oranda bulunan, ksilan açısından zengin tarımsal atıklardır ve ksilooligosakkarit üretimi için ideal kaynaklardır. Bu araştırmada ayçiçeği ve buğday otohidroliz likörlerinden ksilooligosakkarit üretimi araştırılmıştır. Ayçiçeği ve buğday sapları 160 oC de 1 saat süreyle otohidroliz edilmiştir. Otohidroliz yöntemi ile elde edilen ürünlerin bir kısmının polimerizasyon derecesi çok küçük (monosakkarit ve bunların parçalanma ürünleri), geri kalanının ise polimerizasyon derecesi oldukça büyük olduğundan, doğrudan prebiyotik kullanımı için uygun değildir. Bu nedenle, yüksek polimerizasyon derecesine sahip oligomerlerin polimerizasyon derecesi enzimlerle küçültülmüştür. Bu amaçla, otohidroliz sonucu elde edilen likörler, saflaştırılmadan ve saflaştırılarak iki farklı endoksilanazla muamele edilmiştir. Trichoderma reseei ksilanazı polimerizasyon derecesi 1-3 arasındaki oligomerleri üretirken, Asperigillus niger ksilanazı polimerizasyon derecesi 2 ve 3 arasında olan oligomerleri üretmiştir. Saflaştırma amacıyla membran filtrasyon teknikleri kullanılmıştır. Saflaştırma işlemi otohidroliz likörlerinde bulunan monosakkarit ve parçalanma ürünlerini uzaklaştırırken, yüksek polimerizasyon derecesine sahip oligomerlerin konsantrasyonunu artırmıştır ve ksilooligosakkarit veriminin, saflaştırılmış otohidroliz likörlerinde saflaştırılmayanlara göre daha fazla olduğu bulunmuştur. Sonuçlar otohidroliz ile muamele edilen ayçiçeği ve buğday saplarının, prebiyotik gibi katma değeri daha yüksek ürünler üretmek amacıyla kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Xylooligosaccharides are the reaction intermediates, produced during the hydrolysis of xylan into xylose. Sunflower stalk and wheat straw are widely available agricultural wastes in Turkey, they are rich in xylan, and an ideal source for the production of xylooligosaccharides. This research reports to production of xylooligosaccharides from autohydrolysis liquors of wheat straw and sunflower stalk. Sunflower stalk and wheat straw were treated at 160 oC and 1 hour. Since the molecular weight distribution of xylooligosaccharides produced by autohydrolysis showed the presence of a significant proportion of high degree of polmerization compounds and very low degree of polymerization compounds (monosaccharides and degradation products). Therefore, the autohydrolysis liquors are not suitable for the prebiotic uses. The high degree of polymerization compounds were transferred into low-molecular weight compounds by the action of enzyme. For this purpose, the reaction liquors, raw or refined, were subjected to the action of two different endoxylanase. Trichoderma reseei xylanase led to the highest proportion of oligomers with polymerization degree values in the range of 1?3, while Aspergillus niger xylanase gave mainly oligomers with polymerization degree in the range of 2-3. For refining, membrane purification techniques were used to remove the undesired compound from autohydrolysis liquors and to concentrate the high degree of polymerization compounds. It was found that xylooligosaccharides yield were higher in refined autohydrolysis liquors of sunflower stalk and wheat straw than raw ones. These results showed that autohydrolysis treated sunflower stalk and wheat straw can be used for production of value-added products such as prebiotics.