Xilit előállítás Candida boidinii mikroorganizmus segítségével rázatott lombikban illetve fermentorban

Napjainkban számos kutatás foglalkozik a xilit xilózból, mikrobiológiai úton történő előállításával. Ennek oka, hogy a xilit (vagy ismertebb nevén nyírfacukor) sok előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Egy öt szénatomos cukor alkohol ((2S, 3R, 4R)-pentán-1,2,3,4,5-pentaol). A szacharóznál 33%-kal kevesebb az energiatartalma. Mivel fogyasztásakor nincs savképződés, a fogakat is védi a fogszuvasodástól. Édesítő hatása a glükózéval majdnem azonos, így széles körben alkalmazzák az élelmiszer- illetve a cukrásziparban, mint édesítőszert. Egészségvédő hatását fluoridos fogkrémek összetevőjeként használják ki. Mivel lassabban emeli a vércukorszintet, a diabetikus szacharóz helyettesítésére is használják.

A xilit ipari előállítása kémiai redukcióval történik – hemicellulóz hidrolizátumból származtatott D-xilóz redukciójával – mely egyáltalán nem veszélytelen módszer a magas hőmérséklet illetve a nagy nyomás miatt, ráadásul nagy tisztaságú xilózt igényel. Ezért került a xilóz mikroorganizmusokkal való előállítása a kutatók figyelmének középpontjába, mint gazdaságos és környezetbarát előállítási módszer. A fermentáció lefutását számos tényező befolyásolja: a hőmérséklet, az oldott oxigén szint, az inolukum életkora, a pH, a kevertetés sebessége. Általánosan megfigyelhető, hogy az élesztő törzsek hatékonyabb, termelékenyebb xilit-előállítók a gombáknál és a baktériumoknál. Az élesztők természetes úton, közti termékként állítanak elő xilitet. A dolgozatban található fermentációk során Candida boidinii élesztőtörzzsel dolgoztam, melynek a sejtműködése azért különleges, mert bizonyítást nyert, hogy XR enzime képes a NADPH és a NADH koenzimként való felhasználására is. A törzs rendelkezik a xilóz-izomeráz enzimmel, így képes egy lépésben átalakítani a D-xilózt D-xilulózzá. A C. boidinii további előnyös tulajdonsága, hogy nem patogén, így biztonságosan használható az élelmiszeriparban fermentációs célokra.

Manapság a (Magyarországon is) nagy mennyiségben keletkező kukorica és egyéb növényi rostokat nyersanyagforrásként kezdik el egyre több helyen használni. A kukoricarost szerkezeti felépítését tekintve lignocellulóz, melynek cellulóz és hemicellulóz tartalma kb 50%, szárazanyagra nézve.

Az első kísérleti fermentációt rázatott lombikokban végeztem el. Ezután léptéknöveltünk, és a további fermentációs kísérleteket fermentorban hajtottuk végre. Kutatásaim során azt vizsgáltam, hogy milyen hatással van a keletkező xilit hozamra az, hogy milyen hidrolizátumot használtunk kiinduláskor. A kísérletek egyik részét xilóz oldattal (szintetikus), másik részét kukoricarost savas hidrolízisével előállított hidrolizátum segítségével végeztük el.

szerző

• 
  Illés Boglárka
  biomérnöki
  nappali

konzulensek

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