Kimyasal ön-işlemlerden geçirilmiş lignoselülozik atıkların Streptomyces sp. AOA40 enzimleriyle şeker şurubuna dönüştürülmesi

Abstract

Son 20 yıldır bilim ve teknoloji hızla gelişmiş ve tüm olanaklarıyla insanlığın hizmetine sunulmuştur. İnsanlık birtakım sorunlarını gelişen teknoloji yardımıyla çözebilse de artan nüfus ve tüketimden kaynaklı çevresel tahribat, enerji ve hammadde kıtlığı, besin yetersizliği ve atık yönetimi gibi temel problemlerle karşı karşıyadır. Bundan dolayı çalışmamızın ana temasını Türkiye'de yaygın olarak rastlanan tarımsal, ormansal ve kentsel atıkların katma değeri yüksek ürünlere dönüştürülmesi oluşturmaktadır. Bu amaçla önce çalışmada, lignoselülozik biyokütlenin hidrolizi için kullanılacak aktinobakteri üyeleri Mersin il sınırları içerisindeki topraklarından izole edilmiş ve her bir izolatın lignoselülozu parçalama potansiyelleri test edildi. Bu izolatlar arasından en yüksek potansiyele sahip olan ve AOA40 olarak kodlanan izolatın Steptomyces sp. olduğu tespit edilmiştir. Streptomyces sp. AOA40'ın lignoselülozik degredasyonda rol alan endoglukonaz, endoksilanaz, ß-glukosidaz, ß-ksilosidaz, ?-L-arabinofuranosidaz ve peroksidaz gibi enzimleri en fazla ürettiği inkübasyon koşulları tespit edilmiştir. Optimum koşullarda üretilen ekstrasellüler enzimler ise lignoselülozik materyalin hidrolizinde kullanılmıştır. Lignoselülozik atık olarak kullanılan buğday ve arpa samanı, mısır sapı, muz yaprağı, kavak ve meşe talaşı, pamuk posası ve kâğıt farklı ön-muamele koşullarına tabi tutulmuştur. Denenen ön-muamele koşulları arasında en fazla indirgenmiş şeker üreten kombinasyonun ise buğday samanının NaOH ile ön-muamelesi olduğu tespit edilmiştir. NaOH ile ön-muameleye tutulmuş buğday samanının daha sonraki aşamada Streptoyces sp. AOA40 kaynaklı lignoselülozik enzimlerle hidrolizi için optimal koşullar belirlenmiştir. Bu amaçla muamele sıcaklığı, muamele süresi, kullanılan kimyasal oranı ve hidroliz süresi gibi parametreler optimize edilmiştir. En uygun sonuç %1'lik NaOH ile 50 0C'de 12 saat ön-muamele ve 10 saatlik enzimatik hidroliz olarak tespit edilmiştir.

Science and technology has rapidly expended and used for human benefits over the last 20 years. Humanity can solve some problems with the help of developing technology. But, they faced with fundemantal problem such as environmental distortion from increasing population and consumption of energy, raw material acarcity, nutrient deficiency, and waste management. Therefore, the main theme in our research covers the conversation of agicultural, forestry and rural wastes that are abundant in Turkey. For this purpose, Actinobakteria members to be used for hydrolysis were isolated from soil in Mersin province and lignocellulose degrading potential of each isolate was tested. İsolate has a maximum lignocellulosic degradation potential and codded as AOA40 were identified as Streptomyces sp. İncubation condition of maximum production of the lignocellulose degrading enzymes such as endoglucanase, endoxylanase, ß-glucosidase, ß-xylosidase, ?-L-arabinofuranosidase ve peroxidase from Streptomyces AOA40 was determined. Extracellular enzymes produced under optimum conditions were used for hydrolyse to lignocellulosic material. Wheat straw, barley straw, corn stalks, banana leaves, poplar and apsen sawdust, paper, cotton pulp were pretreated different methods.Combination of maximum reducing sugar production among tested pretreatment condition was detected as pretreatment with NaOH of wheat straw. Optimal conditions were determined for hydrolysis of wheat straw pretreated with NaOH. Fort his purpose, parameters such as pretreatment temperature, pretreatment time, chemical rate for pretreatment and hydrolysis time were optimized. Finally, pretreatment with 1% NaOH at 50 0C for 12 hours and hydrolysis for 10 hours were identified as optimum conditions.