Ozmotik membran distilasyon yöntemi ile peynir altı suyundan prebiyotik etkili şekerlerin sentezi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Trakya Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GAMZE BİLDİŞ
Danışman: PELİN ONSEKİZOĞLU BAĞCI
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasının amacı, entegre membran ayırma prosesleri ile peynir altı suyu (PAS) laktozundan prebiyotik özellikli galaktooligosakkarit (GOS)'lerin sentez verimliliğinin arttırılmasıdır. Bu amaçla, yağsız süt ve laboratuvar koşullarında hazırlanan endüstriyel ekşi peynir altı suyu (EPAS) ve tatlı peynir altı suyu (TPAS) örnekleri art arda mikrofiltrasyon (MF) ve ultrafiltrasyon (UF) membranlarından geçirilmiş ve ozmotik membran distilasyon (OMD) prosesi ile konsantre edilmiştir. Elde edilen konsantre PAS permeat örnekleri OMD reaktör sisteminde, A. oryzae kaynaklı β-galaktozidaz enzimi katalizörlüğündeki GOS sentezinde kullanılmıştır. Çalışma kapsamında sıcaklık, enzim ve başlangıç laktoz konsantrasyonu parametreleri sabit tutularak GOS sentez verimi substrat kompozisyonu bazında karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Yağsız süte ve PAS örneklerine OMD öncesinde uygulanan MF ve UF prosesleri ile OMD performansını olumsuz yönde etkileyen ve GOS sentezinde kullanılacak olan enzimin aktivitesinde inhibitör etkiye neden olan PAS proteinleri uzaklaştırılmıştır. Peynir altı sularının elde ediliş yöntemlerinden dolayı meydana gelen kompozisyon farklılıkları ve membran özellikleri MF ve UF işlem performanslarını önemli ölçüde etkilemiştir. Enzimatik GOS sentezi öncesinde, PAS UF permeatlarının laktoz konsantrasyonlarının optimum seviyeye getirilmesi için gerçekleştirilen OMD prosesinde, örneklerin protein içeriklerinin transmembran akı profilini etkileyen temel faktör olduğu belirlenmiştir. Bu durum, artan konsantrasyon derecelerinde yüksek protein içerikli örneklerde viskozite ve kirlenme etkilerinin daha belirgin hale gelmesi ile ilişkilendirilmiştir. Enzimatik GOS sentezi sürecinde OMD sisteminin kullanılması, β-galaktozil gruplarının suya göre laktoza ve oligosakkaritlere bağlanma olasılığını arttırarak galaktooligosakkarit sentezi verimini arttırmıştır. OMD reaktöründe gerçekleştirilen enzimatik sentez reaksiyonunda en yüksek GOS konsantrasyonları ekşi, tatlı ve ideal PAS UF permeat konsantratları için sırasıyla %19,3, %16,2, %29,9 olarak elde edilmiştir. Tatlı PAS UF permeatı konsantratındaki GOS sentezinde, artan monosakkarit ve protein konsantrasyonlarının inhibitör etkilerinin yanı sıra ortam pH'ının enzimin optimum pH değerinden uzakta bir değerde olması, enzim aktivitesini olumsuz yönde etkilemiştir. Enzim aktivitesindeki azalma laktoz dönüşümü oranını da düşürmüştür. İdeal PAS UF permeatı konsantratında ise protein konsantrasyonun diğer konsantratlara kıyasla düşük olması ve enzimin optimum pH değerinde çalışılması, enzim aktivitesini arttırarak laktoz dönüşümünü arttırmış ve bu da GOS sentez verimini arttırmıştır. Sentez reaksiyonunda ideal PAS UF permeatı konsantratı kullanımı ile GOS'lerin prebiyotik potansiyelinde temel olarak rol oynayan GOS-3 ve GOS-4'lerin de en yüksek düzeyde eldesi sağlanmıştır. İdeal PAS UF permeatı konsantratının protein konsantrasyonunun düşük olması OMD sisteminde meydana gelebilecek membran kirliliğini de azaltmıştır. Besleme çözeltisinden etkin bir şekilde suyun uzaklaştırılması, transgalaktosilasyon mekanizmasının hidroliz mekanizmasına kıyasla daha baskın bir şekilde tercih edilmesini sağlamıştır. Sonuç olarak, MF, UF ve OMD membran sistemlerinin entegrasyonuyla peynir altı suyundan elde edilen laktozdan, prebiyotik etkili fonksiyonel gıda bileşeni olarak nitelendirilen ve ekonomik katma değeri yüksek olan GOS'lerin yüksek verimlilikte üretimi sağlanmıştır.