Bira mayşe atıklarından protein konsantresi üretimi ve süreç optimizasyonu
Production of protein concentrate from brewers' spent grain and process optimization
- Tez No: 1020923
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA TUNÇER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Trakya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bira mayşe atıkları (BMA), bira üretimi sırasında yüksek miktarda açığa çıkan ve çoğunlukla hayvan yemi olarak değerlendirilen, protein bakımından zengin bir yan üründür. Literatürde BMA'dan protein geri kazanımına yönelik farklı yöntemler araştırılmış olmakla birlikte, bu çalışmalarda ekstraksiyon ortamı olarak çoğunlukla alkali çözeltiler kullanılmıştır. Ancak BMA'nın başlıca protein fraksiyonlarından biri olan hordeinler alkol çözeltilerinde çözünmekte ve alkali ekstraksiyonda yeterli düzeyde geri kazanılamamaktadır. Bu nedenle bu çalışmada, BMA'dan protein konsantresi üretimindeki verimi artırmak amacıyla etanol çözeltisiyle ekstraksiyon basamağının sürece bir ön işlem olarak entegre edilmesi ve ardışık ekstraksiyon sürecinin optimize edilmesi amaçlanmıştır. Protein geri kazanımını desteklemek amacıyla her iki ekstraksiyon basamağı ultrason uygulaması ile birlikte yürütülmüştür. Ayrıca elde edilen protein konsantresinin farklı gıda sistemlerinde kullanım potansiyelini değerlendirmek üzere tekno-fonksiyonel özellikleri ve in vitro protein sindirilebilirliği belirlenmiştir. Ekstraksiyon sürecinin optimizasyonunda Yanıt Yüzey Yöntemi kapsamında Merkezi Kompozit Tasarım kullanılmıştır. Optimizasyon, etanol çözeltisiyle gerçekleştirilen ekstraksiyon basamağındaki protein verimi ile bu basamağı izleyen alkali ekstraksiyondaki protein verimi için ayrı ayrı yürütülmüştür. Alkol çözeltisi ile ekstraksiyon basamağında maksimum protein verimini sağlayan koşullar %64,46 etanol derişimi, 36,92 dk sonikasyon süresi ve 428 W ultrason gücü olarak belirlenmiştir. Alkali ekstraksiyon basamağındaki protein verimini için ise %64,46 alkol derişimi, 31,760 dk sonikasyon süresi ve 424 W ultrason gücü olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda maksimum verim alkol çözeltisi ile ekstraksiyon basamağı için 3,656 ± 0,700 mg/g; alkali çözeltisi ile ekstraksiyon basamağı için ise 59,354 ± 1,760 mg/g olarak bulunmuştur. Alkol çözeltisi ile ekstraksiyon basamağının sürece eklenmesiyle toplam protein geri kazanımında %20,5 oranında artış sağlanmıştır. Bu artışın hem etanolde çözünebilen protein fraksiyonlarının doğrudan geri kazanılmasından hem de etanollü ön işlem sırasında meydana gelen polarite değişimi ve ultrason etkisinin izleyen alkali ekstraksiyonda proteinlerin geri kazanımını kolaylaştırmasından kaynaklandığı değerlendirilmiştir. Optimum koşullarda elde edilen protein konsantresinin protein oranı %34,7 olarak belirlenmiştir. Protein konsantresinin tekno-fonksiyonel özellikleri incelendiğinde orta düzeyde çözünürlüğe, sınırlı köpük oluşturma kapasitesine ve yüksek su tutma kapasitesine sahip olduğu belirlenmiş; incelenen koşullarda jel oluşumu gözlenmemiştir. Bununla birlikte konsantrenin emülsiyon oluşturma yeteneğinin yüksek olduğu saptanmıştır. Köpük ve emülsiyon özellikleri pH artışıyla iyileşmiş, en yüksek performans alkali koşullarda (pH 10) elde edilmiştir. Ayrıca protein konsantresi %81,38 ± 1,59 oranında yüksek in vitro sindirilebilirlik göstermiştir. Genel olarak, etanollü ön ekstraksiyon basamağı kullanılarak üretilen protein konsantresinin fonksiyonel özelliklerinin klasik alkali ekstraksiyonla elde edilen ürünlere benzerlik gösterdiği; ancak literatürde ultrason destekli alkali ekstraksiyonla üretilen bazı protein fraksiyonlarına kıyasla kısmen daha sınırlı olduğu değerlendirilmiştir. Bu tez çalışmasıyla, BMA'dan protein geri kazanımında alkol çözeltisiyle ekstraksiyon basamağının bir ön işlem olarak sürece eklenmesinin toplam protein verimini artıran etkili bir yaklaşım olduğu ortaya konmuştur. Elde edilen protein konsantresi, farklı gıda sistemlerinde değerlendirilmesini destekleyen tekno-fonksiyonel özelliklere ve yüksek in vitro sindirilebilirliğe sahiptir. Geliştirilen ardışık ekstraksiyon yaklaşımı, BMA'nın katma değerli bir protein kaynağı olarak değerlendirilmesinin yanı sıra diğer tahıl kökenli yan ürünlerden protein geri kazanımı için de umut verici bir yöntem sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Brewers' spent grain (BSG) is a protein-rich by-product generated in large quantities during beer production and widely used as animal feed. Although various methods have been investigated for protein recovery from BSG, alkaline solutions are most used as extraction media. However, hordeins, a major protein fraction of BSG, are soluble in aqueous alcohol solutions and cannot be recovered efficiently through alkaline extraction. Therefore, this study aimed to improve protein concentrate production from BSG by integrating ethanol extraction as a pretreatment step and optimizing the sequential process. To enhance protein recovery, both extraction steps were combined with ultrasound treatment. In addition, the techno-functional properties and in vitro protein digestibility of the resulting concentrate were determined to evaluate its potential application in different food systems. A Central Composite Design within Response Surface Methodology was used to optimize the extraction process. Optimization was conducted separately for the protein yields during ethanol extraction and subsequent alkaline extraction. The conditions providing maximum protein yield during ethanol extraction were determined as an ethanol concentration of 64.46%, a sonication time of 36.92 min, and an ultrasound power of 428 W. For protein yield during the alkaline extraction step, the optimum conditions were determined as an ethanol concentration of 64.46%, a sonication time of 31.760 min, and an ultrasound power of 424 W. Under optimum conditions, the maximum protein yields were 3.656 ± 0.700 mg/g for the ethanol extraction step and 59.354 ± 1.760 mg/g for the alkaline extraction step. The incorporation of the ethanol extraction step increased total protein recovery by 20.5%. This improvement was attributed both to the direct recovery of ethanol-soluble protein fractions and the enhanced recovery of proteins during the subsequent alkaline extraction, resulting from changes in medium polarity and the effects of ultrasound during ethanol pretreatment. The protein content of the protein concentrate obtained under optimum conditions was determined to be 34.7%. Evaluation of the techno-functional properties of the protein concentrate showed that it had moderate solubility, limited foaming capacity, and high water-holding capacity, while no gel formation was observed under the conditions investigated. Nevertheless, the concentrate exhibited a high emulsifying capacity. Its foaming and emulsifying properties improved with increasing pH, with the highest performance observed under alkaline conditions at pH 10. In addition, the protein concentrate showed high in vitro protein digestibility, reaching 81.38 ± 1.59%. Overall, the functional properties of the protein concentrate produced using ethanol pre-extraction were comparable to those of products obtained through conventional alkaline extraction, although they were somewhat more limited than those reported for certain protein fractions produced by ultrasound-assisted alkaline extraction. This study that incorporating ethanol solution extraction as a pretreatment step is an effective approach for increasing total protein recovery from BSG. The resulting protein concentrate possessed techno-functional properties that support its potential use in various food systems, together with high in vitro protein digestibility. The developed sequential extraction approach offers a promising method not only for the valorization of BSG as a value-added protein source but also for protein recovery from other cereal-derived by-products.
Benzer Tezler
- Sustainable strategies to obtain protein from brewery wastes and evaluation of film forming properties
Malt atıklarından protein eldesi ve proteinin biyobozunur film üretiminde değerlendirilmesi
HANDE YENİPAZAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
- Metalaşan ölüm: İstanbul Ermeni geleneğinde cenaze törenleri
Commoditized death: Traditional funeral ceramonies of İstanbul Armenians
MARAL CİVANYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Sosyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMüzikoloji ve Müzik Teorisi Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. SONGÜL KARAHASANOĞLU
- Bira mayşe atığının Lactobacillus pentosus ile biyodönüşümünün laktik asit ve fenolik asitlere etkisi
Bioconversion effects of brewer's spent grain with L. pentosus on lactic and phenolic acids
SAKİNE AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE KALKAN YILDIRIM
PROF. DR. MEHMET YEKTA GÖKSUNGUR
- Katı kültür fermantasyon yöntemi ile bira mayşe atığından mikrobiyal pigment üretimi
Production of microbial pigment from brewers spent grain by solid state fermentation
SEDA SARIYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YEKTA GÖKSUNGUR
- Bira atığından Monascus renk pigmentleri üretimi ve stabilitesinin belirlenmesi
Production of Monascus pigments from brewer's spent grain and determination of its stability
MEHMET SELİM ŞILBIR
Doktora
Türkçe
2019
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YEKTA GÖKSUNGUR