İmmobilize Rekombinant E.Coli KO11 ile Sürekli Sistemde Çay Atıklarından Biyoetanol Üretimi

Abstract

Bu proje çalısmasında, çay atıklarından rekombinant E. coli KO11 kullanarak fermantasyonla biyoetanol üretilmesi incelenmistir. Bu amaçla, çay atıgı örnekleri öncelikle lignoselülozik yapıdaki selüloz ve hemiselülozu fermente edilebilir basit sekerlere dönüstürmek amacıyla hidroliz islemine (asidik ve enzimatik) tabi tutulmustur. Elde edilen hidrolizatların pH?ı 6,5?a ayarlandıktan sonra fermantasyon deneyleri gerçeklestirilmistir. Fermantasyon deneyleri immobilize hücrelerle kesikli ve sürekli olmak üzere iki sekilde yürütülmüstür. Immobilizasyon geleneksel sodyum aljinat teknigi ile yapılmıstır. Asidik hidroliz, kesikli ve sürekli fermantasyon için çalısma sartları RSM ile optimize edilmistir. Deneyler sonucunda çay atıgının belirlenen bazı özelliklerinin literatürle uyumlu oldugu görülmüstür. Asidik hidroliz için yapılan RSM analizlerinden 55 g/L katı konsantrasyonu, % 1.38 asit konsantrasyonu, 125 °C sıcaklık ve 120.4 dak. hidroliz süresi seklinde çalısma sartları belirlenmistir. Asidik hidroliz sonrasında enzimatik hidroliz ile lignoselülozik materyaldeki tüm holoselüloz indirgen sekerlere dönüstürülmüstür. Çalısmalar boyunca indirgen seker analizleri hem DNS hem de HPLC teknigi ile ölçülmüstür. Kesikli fermantasyon için olusturulan RSM çalısma sablonundaki tüm deneylerde yüksek biyoetanol verimlerine ulasılmıstır. Bu nedenle incelenen parametrelerin çalısma aralıklarında kesikli fermantasyon denemeleri için optimum noktaya ulasılamamıstır. Fakat, projede kesikli fermantasyon için hedeflenen yüksek etanol üretim verimine ulasılması dolayısıyla sürekli sistem çalısmalarına geçilmistir. Alkol analizleri GC teknigi ile gerçeklestirilmistir. Sürekli fermantasyon sistemi (SFS) deneyleri kurulan SFS deney setinde gerçeklestirilmistir. SFS için incelenen çalısma parametreleri indirgen seker konsantrasyonu, akıs hızı, sıcaklık ve kolon doluluk hacmidir. RSM ile akıs hızının model üzerinde hem kendisi hem de kuadratik etkisinin oldugu görülmüstür. ANOVA sonuçlarına göre Ikili etkilesimlerden ise Indirgen sekerakıs hızı, akıs hızı-sıcaklık ve sıcaklık-doluluk hacmi ikili etkilesimlerinin de model üzerinde etkili oldugu sonuçlarına ulasılmıstır. Kolon doluluk hacminin sadece kuadratik etkisinin önemli oldugu görülmüstür. Maksimum biyoetanol verimi elde etmek için yapılan RSM analizi sonuçları ısıgında, yaklasık olarak %96?lık bir teorik verim degerine ulasılması için 35 g/L indirgen seker konsantrasyonu, 0,5 ml/dak. akıs hızı, 31,75 °C sıcaklık, ve % 62,5 doluluk hacim sartlarında çalısılması gerektigi belirlenmistir. Gerçeklestirilen dogrulama deney sonuçları % 96?lık bir oranla sonuçların uyumlu oldugunu göstermistir. SFS deneylerinde kolon çıkıs gazında % 84 gibi yüksek oranda CO2 gaz çıkısı ölçülmüstür. SEM ile SFS de kullanılan boncuklarda basil seklinde E. coli KO11?ler görüntülenmistir.