Kukoricarost biofinomító szemléletű feldolgozása

A XXI. században a kőolaj-finomítás mintájára megjelent egy új iparág, a biofinomítás. A cél ez esetben is üzemanyag, kémiai anyagok és energia előállítása. A biofinomító egy integrált átalakító egység, mely különböző biológiai alapanyagokból képes hasznos termékeket előállítani. Ahhoz, hogy az egyre növekvő üzemanyag, energia és vegyszer igényeket fenntartható módon elégítsük ki, a fosszilis erőforrások helyett új nyersanyagforrásokat kell keresni és azokat biofinomító koncepcióban feldolgozni. Ilyen nyersanyag lehet például a Magyarországon nagy mennyiségben keletkező kukoricarost. A kukoricaszem nedves őrlésű feldolgozása során a szem különböző részei - a keményítő, a csíra, a rost és a fehérjék - elkülönülnek. A kukoricarost egy lignocellulóz biomassza, melynek pontos összetétele az eredettől függően változik. A cellulóz és hemicellulóz tartalma körülbelül 50%, szárazanyagra vonatkoztatva.

A xilóz legjelentősebb felhasználási területe az élelmiszeripar: egy gyakori édesítőszer, a xilit gyártásának alapanyaga. Az arabinózt számos területen felhasználják: gyakran használt édesítőszer, fontos vegyipari alapanyag, valamint számos bioaktív anyag (például antibiotikumok) prekurzora. A xilit egy öt szénatomos cukoralkohol. Az előállítása alapanyagaként szolgáló xilózt lignocellulózok savas hidrolízisével nyerik. Ez kémiai és biológiai úton is xilitté redukálható. A kémiai eljárás hátránya, hogy a katalitikus redukció nagytisztaságú xilózt igényel, ezért több, magas költségű, tisztítási lépést is be kell iktatni. Alternatív módszer a mikrobiális úton történő redukció: néhány baktérium és fonalas gomba képes xilitet előállítani, de a legfontosabb termelők az élesztők, közülük is a Candida nemzetség tagjai. A biológiai redukció előnyei, hogy alacsonyabb költségű lehet, mint a kémiai eljárás, valamint, hogy egy szubsztrátspecifikus, enzimes reakción alapszik, ezért nem igényel nagy tisztaságú xilózoldatot. Biológiai redukcióval különböző biomasszák, például növényi, mezőgazdasági, vagy erdészeti hulladékok is feldolgozhatók ezzel az eljárással.

Munkám során a célom a kukoricarost hemicellulóz frakciójában található arabinóz és xilóz szelektív eltávolítása volt tiszta arabinóz, valamint xilit előállítása céljából. Az arabinóz és xilóz szelektív kinyerésének lehetőségét savas kezelések során vizsgáltam. A savas kezeléseket kísérleti tervek alapján végeztem, ezek során megvizsgáltam a savkoncentráció, a kezelési idő és a kezelési hőmérséklet hatását híg kénsavas kezelés esetén, valamint a koncentráció és kezelési idő hatását borostyánkősavas kezelés során. A kezelések eredményeit minden esetben statisztikailag elemeztem.

Arabinóz biotisztítási kísérleteket végeztem, melyek során megvizsgáltam négy élesztőtörzs, a Candida boidinii, Candida guilliermondii, Candida parapsilosis és Hansenula anomala szaporodását xilóz-, illetve arabinóztartalmú tápoldaton, majd az eredmények alapján kiválasztottam azt a törzset, amelyik az arabinózt nem fogyasztja.

Xilitfermentációs kísérleteim során célom volt a kiválasztott törzzsel különböző rázatási, töltöttségi, kiindulási sejt- és xilózkoncentráció, valamint pH beállítások mellet xilit előállítása, és az eredmények alapján a legjobb beállítási kombináció meghatározása.

A kapott eredmények alapján a kukoricarost alkalmas alapanyaga lehet olyan biofinomító eljárásnak mely arabinóz és xilit egyidejű előállítását teszi lehetővé.

szerző

• 
  Gazsó Zita
  biomérnöki
  nappali

konzulensek

• 
  Dr. Fehér Csaba
  egyetemi tanársegéd, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék
• 
  Dr. Barta Zsolt
  egyetemi adjunktus, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék