GIDA ATIKLARINDAN ÇEŞİTLİ ÖN İŞLEMLERLE ELDE EDİLEN BESİN ORTAMLARINDA Rhodotorula glutinis MAYASI İLE β-KAROTEN ÜRETİMİNİN İNCELENMESİ
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ŞENAY UĞURLU
Eş Danışman: Hande Günan Yücel
Danışman: Zümriye Aksu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, gıda endüstrisinde atık olarak büyük miktarlarda oluşan ve genellikle değerlendirilmeden bertaraf edilen portakal kabuğu, üzüm posası ve havuç posası atıklarının kaynar suyla ekstraksiyonundan ve ekstraksiyondan sonra kalan posaların asidik hidrolizinden elde edilen şekerlerin yer aldığı doğal besin ortamlarında Rhodotorula glutinis mayası ile ardışık bu iki prosesle β-karoten üretimi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk kısmında, portakal, üzüm ve havuç atıkları ön işleme tabi tutulmadan (yaş) ya da çeşitli ön işlemlerden (kurutma, otoklavlama, dondurma) geçirildikten sonra kaynar suyla ekstrakte edilerek, atık türünün, uygulanan ön işlemin, tanecik boyut aralığının ve katı/sıvı oranının suya geçen şekerlerin toplam derişimine ve verimine etkileri araştırılmıştır. En yüksek şeker derişimleri 100 g/L katı/sıvı oranında ön işlemsiz (yaş) püre formundaki ve kurutma ön işlemi uygulanmış toz formdaki üzüm posalarının kaynar suyla ekstraksiyonuyla, sırasıyla 61.2 g TİŞ (toplam indirgen şeker derişimi)/L ve 60.7 g TİŞ (toplam indirgen şeker derişimi)/L olarak elde edilmiştir. Çalışmanın daha sonraki aşamasında, glikoz içeren sentetik besin ortamında başlangıç glikoz derişimi değiştirilerek ve ön işleme tabi tutulmamış (yaş) ve kurutma ön işlemine tabi tutulmuş portakal, üzüm ve havuç atıklarından, kaynar suyla ekstraksiyonla şekerlerin doğrudan elde edildiği besin ortamlarında tanecik boyut aralığı, katı/sıvı oranı (başlangıç toplam indirgen şeker derişimi, TİŞ) değiştirilerek, Rhodotorula glutinis mayasından β-karoten üretimi incelenmiştir. Sentetik besin ortamında glikoz derişiminin 100 g/L'ye kadar artmasıyla mikrobiyal üreme ve β-karoten üretimi artmış, 150 g/L glikoz derişiminde substrat inhibisyonuna bağlı olarak her iki değer de azalmıştır. Tüm atıklardan kaynar suyla ekstraksiyonla elde edilen besin ortamlarında katı/sıvı oranı arttıkça mikrobiyal üremenin ve β-karoten üretiminin arttığı gözlenmiştir. 100 g/L glikoz içeren sentetik besin ortamında en yüksek β-karoten derişimi 451.4 mg/L olarak saptanmışken; 100 g/L katı/sıvı oranında ön işlemsiz (yaş) üzüm posasının kaynar suyla ekstraksiyonuyla elde edilen besin ortamında en yüksek β-karoten derişimi 5988.6 mg/L olarak bulunmuştur. Glikoz derişiminin 5-100 g/L aralığında değiştiği sentetik besin ortamında ve katı/sıvı oranınının 10-100 aralığında değiştirilmesiyle (değişen TİŞ derişimlerinde) ön işlemsiz (yaş) ve kurutma ön işlemi uygulanmış portakal kabuğu, üzüm posası ve havuç posası atıklarının kaynar suyla ekstraksiyonuyla elde edilen doğal besin ortamlarında mikrobiyal üremenin Monod modeline çok iyi uyduğu görülmüştür. Çalışmanın son aşamasında, 100 g kuru atık/L katı/sıvı oranında sadece kurutma ön işlemi uygulanmış toz formdaki posalı portakal kabuğu, çekirdeksiz üzüm posası ve havuç posası atıklarının kaynar suyla ekstraksiyonundan sonra kalan atık posaların kurutulduktan sonra asidik hidrolizi ile elde edilen şekerleri içeren doğal besin ortamlarında R. glutinis'ten β-karoten üretim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. 100 g kuru atık/L posalı portakal kabuğu, çekirdeksiz üzüm posası ve havuç posası atıklarının kaynar suyla ekstraksiyon işlemi sonucunda, atıkların kütlelerinde sırasıyla % 70, % 72 ve % 62 azalma gözlenmiştir. Ekstraksiyondan sonra kalan atık kütlelerin asidik hidrolizinden sonra ise her bir kuru atık için toplam atık kütlesinin sırasıyla % 85.3, % 80.2 ve % 70.2 azaldığı saptanmıştır. Posalı portakal kabuğu, çekirdeksiz üzüm posası ve havuç posası atıklarından asidik hidroliz aşamasında elde edilen şeker derişimleri sırasıyla 10.1 g/L, 6.7 g/L ve 10.8 g/L olarak belirlenmiş, R. glutinis'ten üretilen en yüksek β-karoten derişimi portakal kabuklarının ekstraksiyon atıklarının asidik hidroliziyle elde edilen besin ortamında 370.0 mg/L olarak saptanmıştır. R. glutinis 100 g/L kurutulmuş posalı portakal kabuğuyla ekstraksiyon basamağından sonra elde edilen besin ortamında 1407.1 mg/L β-karoten üretmişken, 100 g/L atıktan arda kalan 30 g/L kurutulmuş posalı portakal kabuğundan asidik hidroliz basamağından sonra elde edilen besin ortamında 370.0 mg/L β-karoten üretmiş ve toplam β-karoten üretimi % 26 artışla 1777.1 mg/L'ye yükselmiştir. R. glutinis 100 g/L kurutulmuş çekirdeksiz üzüm posasıyla ekstraksiyon basamağından sonra elde edilen besin ortamında 3125.7 mg/L β-karoten üretmişken, 100 g/L atıktan arda kalan 28 g/L kurutulmuş çekirdeksiz üzüm posasından asidik hidroliz basamağından sonra elde edilen besin ortamında 153.9 mg/L β-karoten üretmiş ve toplam β-karoten üretimi % 4.9 artışla 3279. 6 mg/L'ye yükselmiştir. R. glutinis 100 g/L kurutulmuş havuç posasıyla ekstraksiyon basamağından sonra elde edilen besin ortamında 2245.7 mg/L β-karoten üretmişken, 100 g/L atıktan arda kalan 38 g/L kurutulmuş havuç posasından asidik hidroliz basamağından sonra elde edilen besin ortamında 193.8 mg/L β-karoten üretmiş ve toplam β-karoten üretimi % 8.6 artışla 2439.5 mg/L'ye yükselmiştir. Bu tez çalışması ile literatürde bir ilk olarak gıda atıkları iki aşamada değerlendirilerek katma değeri yüksek bir ürün olan β-karotenin üretimi gerçekleştirilmiş, ürün verimi kaynar suyla ekstraksiyon ve asidik hidrolizden oluşan ardışık iki prosesle arttırılmış ve atık miktarı çok yüksek oranda azaltılarak sıfır atık yaklaşımına önemli bir katkıda bulunulmuştur.