Zymomonas mobilis ile Melastan levan polimerinin üretimi

Levan, β(2→6) fruktofuranozidik bağları ile bağlanmış fruktoz birimlerinden oluşan doğal bir homopolisakkarittir ve gıda, biyomedikal, kimya endüstrisi, tıp, kozmetik gibi birçok alanda çok geniş kullanım potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada ilk olarak Zymomonas mobilis subsp. mobilis NRRL B-14023 ile farklı ön işlemlere tabi tutulmuş şeker pancarı melası içeren fermentasyon ortamlarında bakterinin levan üretim performansı incelenmiştir. Melas örnekleri santrifügal klarifikasyon, sülfürik asit, potasyum ferrosiyanür, trikalsiyum fosfat ve aktif karbon ön işlemleriyle işlenmiş ve levan üretimi için en uygun ön işlemin santrifügal klarifikasyon olduğu bulunmuştur. %25 sakkaroz içeren santrifügal klarifikasyon ile işlenmiş melaslı fermentasyon ortamından 17.13 g/L levan elde edilmiştir. Melaslı besiyerinde üretilen levanın analizi sırasında melastan gelen çamursu bir yapının analizlerde interferansa sebep olduğu keşfedilmiştir. Bu yapının, şeker üretimi sırasında Maillard reaksiyonları sonucu oluşan melanoidinlerden oluştuğu düşünülmektedir. Bu çalışmaların ardından, sentetik ortamda kesikli ve sürekli fermentasyon sistemlerinde serbest ve Ca-aljinatta immobilize edilmiş hücrelerle levan üretimi incelenmiştir. Sürekli sistemde levan üretimi için 740 ml üretim hacmine sahip karıştırmalı tank tipi bir biyoreaktör imal edilmiş ve kullanılmıştır. Her iki üretimde de sıcaklık 28ºC ve başlangıç pH değeri 5'tir. Kesikli sistemde serbest hücrelerle ulaşılan levan konsantrasyonunun (21.16 g/L), immobilize hücrelerle ulaşılan levan konsantrasyonundan (14.05 g/L) daha yüksek olduğu bulunmuştur. Sürekli sistemde ise 0.12 h-1 seyreltme hızında serbest hücrelerle 13.6 g/L; immobilize hücrelerle ise 18.4 g/L levan üretildiği belirlenmiştir. Maksimum verimlilik değerlerine hem serbest hücrelerle (2.058 g/L/h) hem de immobilize hücrelerle (3.465 g/L/h) 0.21 h-1 seyreltme hızında ulaşılmıştır. Sentetik ortamdan elde edilen levan örneğinin ısıl özellikleri Fark Tarama Kalorimetresi ile incelenmiş ve ticari levan ile karşılaştırılmıştır. Yapılan analizler sonucunda ticari levanın erime noktasının 202,25 ºC ve erime entalpisinin 199,90 J/g olduğu; sentetik ortamda ürettiğimiz levanın ise erime noktasının 190,80 ºC ve erime entalpisinin 81,58 J/g olduğu gözlenmiştir.