Kahve atıkları ve ekstraktlarından fermentasyonla oligosakkarit üretimi

Abstract

Fermentasyon ile katma değeri yüksek birçok ürün, farklı mikroorganizmalar ve karbon kaynakları kullanılarak üretilebilmektedir. Bu çalışmada, katı kültür fermentasyonu (KKF) ile Aspergillus niger A42 (ATCC 204447) ve rekombinant Aspergillus sojae AsT3 (ATCC 11906) kullanılarak inülinaz ve β-mannanaz enzimlerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. KKF yöntemi, gıda ve tarım endüstrilerinin atıklarının kullanılması, mikroorganizmaların doğadaki nemli katılar üzerindeki gelişiminden sorumlu olmaları, daha az atık su çıkışı olması, daha ekonomik ve kolay bir yöntem olması vb. avantajları nedeniyle kullanılmaktadır. Dünya'da en çok tüketilen ürünlerden biri olan kahvenin içecek hazırlanması sonrasındaki atıkları yeterince değerlendirilememektedir. Bu sebeple kahve atıklarının öğütülmüş hali ve ekstraktı kullanılarak fermentasyon ile enzim ve oligosakkarit üretilmesi amaçlanmıştır. Plackett-Burman Dizaynı (PBD) kullanılarak pH, katı:sıvı oranı, miks miktarı (kahve atığı ve öğütülmüş kahve) ve sıcaklık olmak üzere 4 farklı parametre ile deneme deseni oluşturulmuştur. Oluşturulan deneme deseni sonucunda elde edilen inülinaz ve β-mannanaz enzimleri kullanılarak enzimatik hidrolizasyon yoluyla oligosakkarit üretimi gerçekleştirilerek fruktooligosakkarit (FOS) ve mannooligosakkarit (MOS) miktarları ve profilleri belirlenmiştir. En yüksek inülinaz aktivitesi 564,065±2,636 U/mg olarak pH 8, 1:4 katı:sıvı oranı, 1:1 miks oranı ve 30°C koşullarında elde edilmiştir. İstatistiksel analiz sonuçları incelendiğinde, inülinaz enzimi üretimi için sıcaklığın önemli olduğu (P<0,05) görülmüştür. Gerçekleştirilen enzimasyon sonucunda FOS üretimi incelendiğinde, yalnızca 1, 5, 6 ve 10 numaralı denemelerde 1,1,1-kestopentoza rastlanmıştır. En yüksek 1,1,1-kestopentoz 38,341 ppm ile 5 numaralı denemeden elde edilmiştir. 1, 5, 6 ve 10 numaralı denemelerden elde edilen FOS miktarları, enzimasyon yapılmayan kontrol olarak kullanılan kahve örneği incelendiğinde arttığı görülmüştür. En yüksek β-mannanaz aktivitesi ise 71,174±19,670 U/mg olarak pH 4, 1:2 katı:sıvı oranı, 1:1 miks oranı ve 30°C koşullarında elde edilmiştir. İstatistiksel analiz sonuçları incelendiğinde, β-mannanaz üretimi için sıcaklığın istatistiksel olarak önemli olduğu (P<0,05) görülmüştür. Enzimasyon sonucunda MOS üretiminde, en yüksek mannobiyoz 109,662 ppm ile 8 numaralı enzim örneğinde, en yüksek mannotriyoz 101,112 ppm ile 6 numaralı enzim örneğinde, en yüksek mannotetroz 391,016 ppm ile 8 numaralı enzim örneğinde belirlenmiştir. En yüksek toplam MOS miktarı ise 600,644 ppm ile 8 numaralı enzimasyon örneklerinden elde edilmiştir. FOS ve MOS için enzimasyon yapılmayan kontrol kahve örnekleri incelendiğinde, üretilen enzimler kullanılarak FOS ve MOS miktarlarının artırılabileceği, kahvenin prebiyotik aktivitesinin iyileştirilebileceği görülmüştür.