Immobilization of Actinobacillus succinogenes by using alginate for succinic acid production from dairy wastes
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: UTKU UYSAL
Danışman: DENİZ ÇEKMECELİOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Süksinik asit, çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanılan çok yönlü bir organik asittir. Süksinik asidin biyoteknolojik üretimi, son yıllarda fosil yakıtlara dayalı kimyasal üretime verimli bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, günümüzde süksinik asit üretiminde petro bazlı kimyasal prosesi tamamen değiştirmek ve çevre dostu az maliyetli üretime geçebilmek için birtakım zorlukların giderilmesi gerekmektedir. Başlıca engellerden biri, çoğunlukla rafine şeker kullanımıyla bağlantılı olan üretim maliyetlerini azaltmaktır. Mevcut çalışma, süt atıkları gibi ucuz ve yenilenebilir kaynaklara dayalı sürdürülebilir ve uygun maliyetli mikrobiyal üretim sürecinin geliştirilmesine odaklanmaktadır. Çalışmada endüstride büyük bölümü atık olarak kullanılan peynir yapım sürecinin bir yan ürünü peynir altı suyu, potansiyel bir fermentasyon hammaddesi olarak tanımlanmış ve süksinik asidin biyolojik üretimi için ucuz karbon kaynağı olarak kullanılmıştır. En verimli doğal süksinik asit üreten suşlardan biri olan Actinobacillus succinogenes, peynir altı suyundan süksinik asidin fermentatif üretiminde kullanılmıştır. Sistemin geliştirilerek yüksek süksinik asit verimi elde edilmesi ve üretim hızının arttırılması amaçlanarak A. succinogenes hücreleri aljinat boncukları içerisinde immobilize edilmiştir. Peynir altı suyundan süksinik asit üretimi, A. succinogenes'in hem immobilize hem de serbest hücreleri ile çalışılmıştır. Prosesin verimliliğini karşılaştırmak için, fermentasyonlarda substrat olarak peynir altı suyu dışında saf glikoz ve laktoz kullanılmıştır. Proses optimizasyonu, farklı nötralize edici ajanların, dolaylı CO2 kaynaklarının ve fermantasyonlarda çeşitli başlangıç şeker konsantrasyonlarının denenmesiyle gerçekleştirilmiştir. Sistem verimliliğini daha da artırmak için, aljinat boncuklarının dayanıklılığı, immobilizasyon prosedüründe aljinat-peynir altı suyu karışımı kullanılarak geliştirilmiştir. Çalışmada fermantasyonlar kesikli, tekrarlı kesikli ve sürekli olmak üzere üç farklı çalışma modunda gerçekleştirilmiştir. Peynir altı suyu, laktoz ve glikoz kullanılarak gerçekleştirilen serbest hücreli kesikli fermantasyonlarda en yüksek süksinik asit üretimi peynir altı suyundan (24.9 g L-1) 35 g L-1 başlangıç laktoz konsantrasyonu ile elde edilmiştir. İmmobilize kesikli fermentasyonlardan peynir altı suyu ile %74.9 verim ve 1.09 g L-1 s-1 üretim hızı elde edilmiştir. Peynir altı suyu ile aynı immobilize boncuklar kullanılarak 5 tekrarlı döngüde (144 saat) gerçekleştirilen tekrarlı kesikli fermantasyonlar sonucunda 0.89 g L-1 h-1 üretim hızı sağlanmıştır. Peynir altı suyu ve immobilize hücrelerle sürekli fermantasyonlar ile 13 günlük proses sonucu maksimum 0.84 g g-1 süksinik asit verimi elde edilmiştir. Bu araştırmadan elde edilen sonuçlara dayanarak, A. succinogenes'in aljinat-peynir altı suyu karışımı ile immobilize edilmesinin etkili bir teknik olduğu ve peynir altı suyunun süksinik asit üretimi için değerli bir kaynak olduğu gösterilmiştir.