Riboflavin üretiminde optimizasyon ve ölçek büyütme

Abstract

IV Ö Z E T Bu araştırmada, Ashbya gossypü ve Eremothecium ashbyii ile ribofla vin fermentasyonunda çeşitli üretim parametreleri ele alınarak, elde edilen sonuçlar tartışılmıştır. Araştırmanın ilk kısmında, birer büyüme faktörü olan ; mezo-inositol, D (+) - biotin ve tiaminin etkileri incelenmiş ve optimum büyüme faktörü başlangıç derişimleri a. gossypü için glukozlu besin orta - mında, sırasıyla 0.5 g/l, 0.4 fig/1 ve 0.04 g/l olarak belirlenmiş tir, e. ashbyii ile yapılan çalışmalarda ise, mezo-inositol için en uygun başlangıç derişimi, 0.2 g/l olarak bulunmuş; ancak, bu mikro organizma için, besin ortamlarına D (+) - biotinin veya tiaminin ek - lenmesiyle riboflavin veriminin azaldığı gözlenmiştir. Büyüme fak - türlerinin farklı substratlarla birlikte kullanıldığı deneylerde, her iki mikroorganizma için de, riboflavin ve mikroorganizma deri sim lerinin peynir suyu tozu içeren besin ortamlarında arttığı; çiçek ya ğı içeren besin ortamlarında ise azaldığı bulunmuştur. Riboflavin üretiminde kullanılan mikroorganizmaların büyüme ve geliş meleri sırasında, zamanla ortaya çıkan değişiklikler, fermentasyon ortamlarının reolojik özelliklerini önemli ölçüde etkilemektedir. Araştırmanın ikinci aşamasında, a. gossypü için substrat olarak glu- koz ve peynir suyu tozu, e. ashbyii için ise, glukoz içeren besin or tamlarında, reolojik özellikler bir döner silindirik viskozimetre ile tayin edilmiş ve kayma gerilimleri ile kayma hızları arasındaki bağıntının Güç Kanunu Modeli ile açıklanabileceği bulunmuştur.Araştırmanın üçüncü` aşamasında hidrolizlenmiş peynir suyu tuzu çözel- tilerinin riboflavin fermentasyonunda hammadde olarak kullanılabilir- liği incelenmiştir. Peynir suyu tozu çözeltilerinin bileşimindeki laktozun, Aspergillus oryzae laktazı ile enzimatik hidrolizinde, op - timum çalışma koşulları, pH - 4.5 ve T = 50°C ve Michaelis - Menten Sabiti ile maksimum tepkime hızı ise sırasıyla, K = 52.78 m M lak - toz ve V = 1.25 m mol glukoz 1~.dk~ olarak belirlenmiştir. Yapılan çalışmalarda, hidrolizlenmiş peynfr suyu tozu çözeltilerinin e. ashbyii ile riboflavin fermentasyonunda substrat olarak kullanıla- bileceği bulunmuştur. Araştırmanın son aşamasında, a. gossypü ile peynir suyu tozu ve tiamin içeren besin ortamlarında, ölçek büyütme çalışması yapılmıştır. Bu çalışmada, farklı hacimdeki üç fermentörde, karıştırma ve havalan- dırma hızının mikroorganizmanın özgül üreme (i) ve ürün oluşum hız- larına (v) etkileri incelenerek, her basamaktaki hacimsel oksijen aktarım katsayıları ile oksijen tüketim hızları hesaplanmıştır. a. gossypü ile riboflavin fermentasyonunda, optimum karıştırma ve havalandırma hızı olarak belirlenen 250 rpm ve 1/4 vvm'de, 2.5 1 çalışma hacimli fermentörde, p, = 0.0552 sa, v = 3.64. 10*`* gR./g mo.-sa ve K.a = 223 sa` olarak elde edilmiştir.

VI SUMMARY In this research, riboflavin fermentation by Ashbya gossypii and Eremothecium ashbyii with several production parameters were investigated and results were also discussed. In the first part of the experiments, the effect of growth factors; meso-inositol, D (+) - biotin and thiamin were studied and optimum initial growth factor concentrations were found for a. gossypii in glucose based medium as 0.5 g/1, 0.4tg/l and 0.04 g/1, respectively. For the studies carried out with e. ashbyii, optimum initial concentration of meso-inositol was found as 0.2 g/1, but it was observed that riboflavin yield was decreased by the addition of D (+) - biotin or thiamin to media. It's carried out in the experi - ments, using of growth factors with different substrates for both microorganisms, concentrations of microorganisms and riboflavin have been increased in the media which contains whey powder, on the other hand decreased in the media which contains sunflower oil. The rheological properties of the fermentation media are effected by the during growth of microorganisms which are using in riboflavin production. In the second part of the study, the rheological proper - ties were determined with a rotational cylinder viscometer and found that the relation between shear stress and shear rate was explained by Power Law Model. During these group of experiments, substrates of a. gossypii were glucose and whey powder, and subsrate of e. ashbyii was only glucose.vn In the third part of the study, the suitability of hydrolysed whey powder solutions as a raw material of riboflavin fermentation was investigated. In the enzymatic hydrolysis of lactose in whey powder solutions by Aspergillus oryzae, optimum conditions were found as; pH = 4.5, T = 50°C, Michael is - Menten Constant, K^ = 52.78 mM lactose and maximum reaction rate, v = 1.25 mmol glucose 1 min. m It was concluted that, hydrolysed whey powder solutions are suitable as a substrate for riboflavin fermentation with e. ashbyii. In the last step of the research, a scale - up was performed for the medium containing whey powder and thiamin by a. gossypii. In three different volume fermenters, the effects of agitation and aeration rates on specific microorganism growth (i) and production rates (v) were investigated and in each step, volumetric oxygen transfer coefficients and oxygen consumption rates were calculated. For the fermentation of riboflavin by a. gossypii, by using the optimum agitation and aeration rates obtained as 250 rpm and 1/4 vvm, in 2.5 1 working volume fermenter the following results were obtained as fl= 0.0552 h`1, v = 3.64. 10~4 gR./gmo.-h and Kj_a = 223 h`1.