Değişik ekstraksiyon yöntemlerinin sahil çamı kabuk taneni verimi ve kimyasal bileşimi üzerine etkisi

Abstract

Ülkemizde ormancılık faaliyetleri sonucunda ve ahşap levha üreten sanayi kuruluşlarında üretim prosesi sonucunda önemli miktarda atık durumunda kabuk ortaya çıkmaktadır. Yakılmak dışında değerlendirilmeyen bu atık kabukların tanen bakımından zengin olduğu bilinmektedir. Yapılan ön denemeler sonucunda sahil çamı kabuklarının yüksek oranda tanen içerdiği belirlenmiştir. Sahil çamının özellikle hızlı büyüyen bir tür olması ve O.G.M. tarafından endüstriyel plantasyonlarda en çok tercih edilen tür olması nedeni ile çalışma kapsamında tanen kaynağı olarak tercih seçilmiştir.Bu çalışmada Yalova Armutlu Bölgesinden alınan Pinus pinaster (Sahil Çamı) kabuklarının çeşitli ekstraksiyon yöntem ve parametreleriyle ekstraktların hazırlanmasına ve analizlerinde kabuk ekstraktındaki tanen verimine öncelik verilmiştir. Çalışma kapsamında değişik ekstraksiyon metotlarının sahil çamı kabuğundan tanen eldesinde ekstrakt verimi ve elde edilen tanenin kimyasal bileşimi üzerine etkisi incelenerek ekstraksiyon aşaması optimize edilmeye çalışılmıştır. Değişik parametreler kullanılarak klasik sulu çözelti ekstraksiyonu, sokslet ekstraksiyonu, ultrases destekli ekstraksiyon ve mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemleri uygulanmıştır. Ekstraksiyon sonrasında elde edilen fenolik ekstraktların kimyasal bileşimi stiasny sayısı yöntemi, toplam fenol tayini, proantosiyanidin (Butanol-HCl) yöntemi ile belirlenmiştir. Ayrıca DNS indirgen şeker yöntemi ile tanen ekstraktı içerisindeki safsızlık miktarı da belirlenmiştir. Her ekstraksiyon çeşidi için ayrı ayrı FTIR spektrometre ölçümü alınmıştır. Sahil çamı kabuk taneni için en yüksek verim ve tanen içeriği geleneksel yöntemlere kıyasla gelişmiş ekstraksiyon yöntemlerinde bulunmuştur. Mikrodalga destekli ekstraksiyon ve ultrases destekli ekstraksiyon kıyaslandığında ise aynı kabuk:çözücü oranlarında mikrodalga destekli ekstraksiyonda daha yüksek verim ve stiasny değerleri elde edilmiştir. Ayrıca yapılan ekstraksiyonlarda en yüksek solvent tüketim miktarı sokslet ekstraksiyonu ve klasik sulu çözelti ekstraksiyonunda olmuştur. Sokslet ekstraksiyonu ve klasik sulu çözelti ekstraksiyonu uzun zamanlı ekstraksiyon süresi gerektiği için gelişmiş ekstraksiyon yöntemlerine göre dezavantajlıdır. Son yıllarda biyo bazlı malzemelerin üretiminde kullanımı giderek artmaktadır. Bu yenilenebilir biyopolimerin üretiminde ekstraksiyon aşaması kritik önemdedir. Klasik sulu çözelti ekstraksiyonu esnasında yüksek ekstraksiyon sıcaklığı ve uzun ekstraksiyon süresi ekstrakt verimini artırırken kabuk tanenlerinde kondenzasyona, termal bozunmaya, yüksek safsızlık ve oksidatif etki gibi olumsuz sonuçlara neden olmaktadır. Proje kapsamında çalışılması planlanan ekstraksiyon tekniklerinin sahil çamı kabuk taneni ekstraksiyonunda kullanılmasıyla ekstraksiyon aşamasının optimize edilerek yüksek ekstrakt verimi ve saflığı, daha az solvent ve kimyasal sarfiyatı, düşük enerji tüketimi değerlerine ulaşılması hedeflenmiştir. Tezin başarı ile tamamlanmasıyla sahil çamı için optimum ekstraksiyon yöntemi ve parametreleri ortaya konularak atık durumundaki kabukların ülke ekonomisine kazandırılması amaçlanmıştır.

As a result of forestry activities in our country and in industrial company about producing wood paneling, a considerable amount of waste arises as a result of the production process. It is known that these waste barks which are not evaluated apart from burning are rich in tannins. As a result of the preliminary studies, it has been determined that the coastal crustaceans contain tannins at high levels. The coastal pine is a particularly fast-growing species, and O.G.M. as the most preferred species for industrial plantations, it was chosen as a source of tannin within the scope of the project.In this study, the extracts of Pinus pinaster (Maritime Pine) bark from Yalova Armutlu Region were given priority and the analysis of the extracts with the various extraction methods and parameters gave priority to the tannin yield especially in the bark extract. Within the scope of the study, the extraction stage was tried to be optimized by examining the effect of various extraction methods on the chemical composition of the obtained tannin extract and the yield of tannin from the pine bark. Classic aqueous solution extraction, soxlet extraction, ultrasound assisted extraction and microwave assisted extraction methods were applied using different parameters. The chemical composition of the phenolic extracts obtained after extraction was determined by the method of stiasny number, total phenol determination, proanthocyanidin (butanol-HCl) method. On the other hand the amount of impurities in the tannin extract was also determined by the DNS reducing sugar method. Optimum extraction parameters were measured in FTIR spectrometry for each extraction type separately.The highest yield and high tannin content values for maritime pine species were obtained by microwave assisted extraction and ultrasonic assisted extraction, which is one of the advanced extraction techniques compared to conventional aqueous extraction and soxhlet extraction methods. Compared with microwave assisted extraction and ultrasonic assisted extraction, higher yield and stiasny values were found in microwave assisted extraction at the same bark and solvent ratios. This is also true of phenolic compound ratios. Soxhlet extraction and conventional aqueous solution extraction are disadvantageous compared to advanced extraction methods because of the high amount of solvent use and long time duration of extraction. Ultrasonic assisted extractions and microwave assisted extractions can be performed in a short time. Extraction techniques planned to be studied within the scope of the project are used in crustal tannic extraction to optimize the extraction stage to achieve higher extract yield and purity, less solvent and chemical consumption and lower energy consumption values. With the successful completion of the thesis, the optimum extraction method and parameters for the coastal pine have been put forward and it has been aimed to gain the barks of the waste state to the economy of the country.