Biberdeki kapsidiolün süperkritik akışkan ekstraksiyonu

Abstract

ÖZET Doktora Tezi BİBERDEKİ KAPSİDİOLÜN SÜPERKRİTİK AKIŞKAN EKSTRAKSİYONU Uğur SALGIN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman : Prof. Dr. Ayla ÇALIMLI Eş Danışman : Prof. Dr. Ülkü MEHMETOĞLU Biber (Capsicııum annımm Leon., 1 1 B 14) meyveleri zayıf patojen Altemaria alternata (Fr.) Keissler hiflerinden hazırlanan biyotik uyarıcı çözeltisiyle uyanlarak bitkinin metabolik aktivitesi değiştirilmiştir. Aktivasyon surecinin 1., 2., 3., 4. ve 5. günlerinde meyve dokusun ve biyotik uyarıcı çözeltisindeki kapsidiol süperkritik akışkan ekstraksiyonu (SFE) ile ayrılmıştır. KapsidiolDn SFE surecinde çözücü olarak C02 ve yardımcı çözücülerle modifıye edilmiş C02 kullanılmıştır. Ekstraksiyon deneyleri çözücü fazına göre sürekli ve katı faza göre ise kesikli olarak işletilen laboratuvar ölçekli bir sistemde gerçekleştirilmiştir. Ekstraktlardaki kapsidiolün nitel analizi gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC/MS), nicel analizi ise gaz kromatografisi ile belirlenmiştir. Meyve dokularında sentezlenen kapsidiolün SFE sürecinde ürün verimine etki eden temel ayırma parametrelerinin etkisi; ekstraksiyon süresi, basınç (100-500 bar), sıcaklık (40-60°C), süperkritik çözücü akış hızı (0.5-2 ml/min), ortalama tanecik büyüklüğü (1 16-655um) ve % 1- 10 (v/v) yardımcı çözücü etkisi (dietileter, etilasetat, etanol, kloroform, metanol) incelenmiştir. Ürün verimleri organik çözücü ekstraksiyonu (OSE) verim değerleri ile karşılaştınlmıştır. En uygun koşullar; 300 min, 300 bar, 40°C, 2 ml/min, 116um ve % 2.5 (v/v) etilasetat olarak saptanmış ve bu koşullarda ürün verimi 1884 ug kapsidiol/g kuru bitki'dir. Biyotik uyarıcı çözeltisi içindeki kapsidiolün SFE süreci, süperkritik C02 ve % 2.5 (v/v) etilasetat ile modifiye edilmiş CO2 ortamında ayrı ayrı incelenmiştir. Aktivasyon sürelerine bağlı olarak örneklerdeki kapsidiolün geri kazanım değerleri (desorpsiyon verimi) % 93.4-98.9 (w/w) arasında değiştiği saptanmıştır. Biber meyve dokusundaki kapsidiolün, SFE sürecinin modellenmesi için yığın faz (süperkritik akışkan fazı) ve katı faz (biber meyve dokusu) eşitlikleri belirlenen sınır koşullan için sayısal olarak çözülmüştür. Model eşitliklerinden elde edilen değerler deneysel bulgularla uyumlu olduğu belirlenmiştir. 2004, 299 sayfa ANAHTAR KELİMELER : kapsidiol, fıtoaleksin, ikincil bitki metaboliti, Capsicııum armıtum L, süperkritik C02, süperkritik akışkan ekstraksiyonu, matematik model.

ABSTRACT Ph. D. Thesis SUPERCRICITAL FLUID EXTRACTION OF CAPSIDIOL EN PAPPER U?UR SALGIN Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor : Prof. Dr. Ayla ÇALIMLI Co-Supervisor : Prof. Dr. Ülkü MEHMETO?LU Metabolic activity of pepper fruit {Capsicuum anmamı Leon., 11 B 14) was changed by activating Alternaria alternate (Fr.) Keissler suspension culture using as biotic elicitor. Separation of capsidiol in fruit tissue and in biotic elicitor solution was investigated by supercritical fluid extraction (SFE) process. In the SFE process of capsidiol, CCh and modified CCb with different co-solvent were used as a solvent The SFE experiments were carried out in a semi-continuous extraction system. The qualitative analyses of capsidiol were carried out with a GC-MS system and quantitative analyses were carried out by GC system. In SFE process of capsidiol synthesized in the fruit tissue, the effect of main separation parameters on extraction yield were investigated in the ranges of 0-490 min, 100-500 bar, 40- 60°C, 0.5-2 ml/min, 116-655 um, and 1-10 % (v/v) (diethyl ether, ethanol, ethyl acetate, chloroform, methanol) for extraction time, pressure, temperature, average particle diameter, supercritical fluid flow rate and co-solvent concentrations, respectively. The extraction yields were compared to organic solvent extraction (OSE) yield. The maximum extraction yield (1884 ug capsidiol/g dry plant) was obtained as the temperature of 40°C, the pressure of 400 bar, the supercritical flow rate of 2 ml/min, the average particle diameter of 1 16 um and 2.5 % (v/v) ethyl acetate concentration. The SFE process of capsidiol in the biotic elicitor solution was also examined at using only CO? and modified CO? with ethyl acetate 2.5 % (v/v). And the recovery yield of capsidiol was obtained from 93.4 to 98.9 % (w/w) depending on activation periods. SFE process of capsidiol synthesized in pepper fruit tissue was modeled with differential mass balances. The model was solved numerically using initial and boundary conditions for the bulk phase (supercritical phase) and the solid phase (pepper fruit tissue) in Mathematica software. The experimental results were compared with the results obtained from the solution mathematical model 2004, 299 pages Key Words : Capsdiol, phytoalexin, secondary plant metabolit, Cqpsicnum anmamı L., supercritical C02, supercritical fluid extraction, mathematical model