MW-HPCO2 sistemi ile elde edilen antep fıstığı kabuğu hidrolizatından Candida tropicalis 13803 kullanılarak ksilitol biyoüretimi


Creative Commons License

Hazal F., Özbek H. N., Yılmaztekin M., Göğüş F., Yanık D. K.

Gıda ve yem bilimi-teknolojisi dergisi, cilt.0, sa.32, ss.48-59, 2024 (Hakemli Dergi) identifier

Özet

Amaç: İkincil tarımsal kalıntılardan biyoteknolojik yolla ksilitol üretimi, sürdürülebilir ve çevresel bir amaç için umut verici bir yaklaşımdır. Lignoselülozik biyokütle, biyoyakıt ve biyokimyasal üretim için önemli bir hammaddedir. Erişilebilirliği, maliyet etkinliği, yenilenebilirliği ve çevre dostu olması onu fosil yakıtlara ve diğer geleneksel enerji ve kimyasal kaynaklarına karşı cazip bir alternatif haline getirmektedir. Materyal ve yöntem: Bu çalışmada, Antep fıstığı kabuğundaki ksilanın ksiloza dönüşümü, yeni bir teknoloji olan mikrodalga destekli yüksek basınçlı CO2/H2O ile sağlanmıştır. Ksiloz bakımından zengin Antep fıstığı kabuğu hidrolizatı, ksilitol üretimi için Candida tropicalis ATCC 13803 tarafından kullanılmıştır. Erlenmayerde ksilitol üretimi için farklı ksiloz konsantrasyonları (50, 100 ve 150 g/L) kullanılmıştır. Tartışma ve sonuç: HMF ve furfural, aktif kömür ile ksiloz bakımından zengin hidrolizattan tamamen uzaklaştırılmıştır. Maya performansındaki iyileşme, ksiloz konsantrasyonunun artması ile kısıtlanmıştır. Erlenmayerde fıstık kabuğu hidrolizatı kullanılarak C. tropicalis tarafından üretilen en yüksek ksilitol (65,15 g/L) ve 0,66 g/g maksimum verim 100 g/L ksiloz konsantrasyonu ile elde edilirken, 50 g/L ve 150 g/L ksiloz ile üretilen ksilitol sırasıyla 0,65 ve 0,37 g/g bulunmuştur. Hacimsel verimlilik 100 g/L ksilozda, 50 g/L ve 150 g/L ksiloz konsantrasyonlarına kıyasla sırasıyla 1,28 kat ve 1,84 kat daha yüksek bulunmuştur. Detoksifiye edilmiş fıstık kabuğu hidrolizatının 100 g/L ksilozdaki ksilitol üretim performansı (71,73 g/L) saf ksiloz ile neredeyse aynı bulunmuştur. Ancak, maya 150 g/L'de ksilozu tüketememiş ve ksilitol üretimi gerçekleşmemiştir.
Objective: Biotechnological xylitol production from secondary agricultural residues is a promising approach for a sustainable and environmental purpose. Lignocellulosic biomass is a significant feedstock for biofuel and biochemical production. Its accessibility, cost-effectiveness, renewability, and environmental friendliness make it an attractive alternative to fossil fuels and other conventional sources of energy and chemicals. Materials and methods: In this study, the conversion of xylan to xylose in a pistachio shell was provided with a novel technology of a microwave-assisted high-pressure $CO_2/H_2O$ system. Xylose rich pistachio shell hydrolysate was utilized by Candida tropicalis ATCC 13803 for xylitol production. Different concentrations of xylose (50, 100, and 150 g/L) were employed for xylitol production in shake-flask. Results and conclusion: HMF and furfural were completely removed from xylose-rich hydrolysate by activated charcoal. The improvement in yeast performance was limited with increasing xylose concentration. The highest xylitol produced by C. tropicalis from pistachio shell hydrolysate (65.15 g/L) and the maximum yield of xylitol 0.66 g/g with 100 g/L xylose were obtained in shake-flask whereas xylitol produced at 50 g/L and 150 g/L xylose were 0.65 and 0.37 g/g, respectively. Volumetric productivity at 100 g/L of xylose was 1.28 times and 1.84 times higher compared to xylose concentrations of 50 g/L and 150 g/L, respectively. Xylitol production performance (71.73 g/L) of detoxified pistachio shell hydrolysate at 100 g/L of xylose was almost identical to pure xylose. However, the yeast was not able to consume xylose at 150 g/L resulting in no xylitol production.