Farklı kuruyemiş kabuklarından selüloz ve lignin ekstraksiyonu ve karakterizasyonu
Extraction and characterization of cellulose and lignin from different nut shells
- Tez No: 1013572
- Danışmanlar: PROF. DR. SEHER KUMCUOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Pistacia vera L. (Antep fıstığı), Juglans Regia L. (ceviz) ve Prunus dulcis (badem) ülkemizde ve dünyada önemli miktarlarda üretilen kuruyemiş türleridir. Bu kuruyemişlerin üretimleri sonucunda birer yan ürün ve tarımsal-endüstriyel atık olarak kuruyemiş sert iç kabukları açığa çıkmaktadır. Bu yan ürünler çoğunlukla doğru bir şekilde değerlendirilmemekte ve çevre kirliliğine yol açmaktadır. Bununla birlikte bu yan ürünler değerli bileşenlerce zengin lignoselülozik bir yapıya sahiptir. Bu çalışmada; Antep fıstığı sert iç kabuğu (AFK), ceviz sert iç kabuğu (CK) ve badem (BK) sert iç kabuğundan selüloz, selüloz nanofibrili (CNF) ve lignin ekstraksiyonu gerçekleştirilmiş ve karakterizasyon analizleri yapılmıştır. Alkali, asit hidroliz ve ağartma işlemleri uygulanan sert iç kabuklardan ekstrakte edilen selüloz; AFK için %29.5, CK için %46.5, BK için ise %42.4 verimle elde edilmiştir. Üç farklı kuruyemiş sert iç kabuğundan elde edilen selüloz örneklerine FTIR, SEM, XRD olmak üzere fizikokimyasal analizler yapılmış ve karakterizasyonları belirlenmiştir. Elde edilen selülozlara ultrasonik işlem uygulanarak bir nanoselüloz türü olan CNF elde edilmiştir. CNF verimi ise AFK CNF (Antep fıstığı sert iç kabuğu selüloz nanofibril) için %96.13, CK CNF (Ceviz sert iç kabuğu selüloz nanofibril) için %85.38, BK CNF (Badem sert iç kabuğu selüloz nanofibril) için ise %93.45 olarak bulunmuştur. Üç farklı kuruyemiş sert iç kabuğundan elde edilen CNF örneklerine FTIR, SEM, XRD, zeta potansiyeli analizi, partikül boyutu ölçümü, su tutma kapasitesi ve yağ bağlama kapasitesi olmak üzere fizikokimyasal analizler yapılmış ve karakterizasyonları belirlenmiştir. SEM görüntüleri sonucunda, AFK ve BK CNF'lerde ağ benzeri bir yapı gözlemlenirken CK CNF'lerde bu yapı gözlemlenmemiştir. Zeta Potansiyeli analizi sonucunda; AFK CNF örneğinin zeta potansiyeli -35.3 mV, CK CNF örneğinin zeta potansiyeli -24.9 mV, BK CNF örneğinin zeta potansiyeli ise -36.6 olarak saptanmıştır. Lignin izolasyonu için sert iç kabuklara Klason Lignin (H2SO4) yöntemi uygulanmıştır. AFK lignin verimi %46.51, CK %26.2 ve BK'de %30.54 olarak gerçekleştirilmiştir. Üç farklı kuruyemiş sert iç kabuğundan elde edilen lignin örneklerine FTIR, SEM ve XRD olmak üzere fizikokimyasal analizler yapılmış ve kabukların karakterizasyonları belirlenmiştir. XRD analizi sonucunda AFK selülozun kristalinite indeksi %75, BK selülozun %55.23, CK selülozun ise %55.7 olarak, AFK CNF'nin %44.1, BK CNF'nin %46.06, CK CNF'nin ise %37.57 olarak hesaplanmıştır. Üç örnekte de, ultrasonik işlemin kristalinitede düşüşe neden olduğu görülmüştür. AFK CNF, BK CNF ve CK CNF için su tutma kapasiteleri sırasıyla 7.99, 14.12, 10.78 olarak hesaplanmıştır. Antep fıstığı selüloz nanofibril, badem kabuğu nanofibril, ceviz nanofibril için yağ bağlama kapasiteleri sırasıyla 11.89, 6.65, 9.40 olarak hesaplanmıştır. Nanoselüloz, gıda endüstrisinde; gıda stabilizatörü, fonksiyonel gıda bileşeni ve gıda ambalajlarında biyomalzeme olarak kullanılabilme gibi çeşitli uygulama alanlarına sahiptir. Ligninin tarımda ve gıda endüstrisinde birçok kullanım alanı bulunmaktadır. Bu çalışmada, AFK, BK ve CK'dan ekstrakte edilen selüloz, nanoselüloz ve ligninin karakterizasyonu yapılmış, gıda endüstrisinde katma değerli ürünlere dönüştürülme potansiyelleri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Pistacia vera L. (pistachio), Juglans Regia L. (walnut), and Prunus dulcis (almond) are significant nut species produced globally and in our country. A substantial amount of hard inner shells from these nuts is generated as agricultural and industrial by-products. These by-products are often improperly managed, leading to environmental pollution. However, their lignocellulosic structure is rich in valuable components. In this study, cellulose, cellulose nanofiber (CNF), and lignin were extracted and characterized from the hard inner shells of pistachio, walnut, and almond. The cellulose was extracted from the pretreated shells (alkali, acid hydrolysis, and bleaching) with yields of 29.5% for pistachio (PS), 46.5% for almond (AS), and 42.4% for walnut (WS). The extracted cellulose samples were then subjected to physicochemical analyses, including FTIR, SEM, and XRD, to determine their characteristics. Subsequently, a type of nanocellulose, CNF, was obtained by applying ultrasonication to the cellulose samples. The CNF yields were found to be 96.13% for PS CNF, 85.38% for WS CNF, and 93.45% for AS CNF. Physicochemical characterization of the CNF samples was performed using FTIR, SEM, XRD, Zeta potential analysis, particle size measurement, water holding capacity (WHC), and oil binding capacity (OBC). SEM images revealed a web-like structure in PS and AS CNFs, which was not observed in WS CNF. Zeta potential analysis revealed values of -35.3 mV for the AFK CNF sample, -24.9mV for the CK CNF sample, and -36.6 mV for the BK CNF sample. For lignin isolation, the Klason Lignin (H₂SO₄) method was applied to the hard inner shells, yielding 46.51% PS, 26.2% from almond AS, and 30.54% from walnut WS. The isolated lignin samples were characterized using FTIR, SEM, and XRD. XRD analysis revealed that the crystallinity index (CI) of the cellulose samples was 75% for PS, 55.23% for AS, and 55.7% for WS. Following ultrasonication, the CI values decreased to 44.1% for PS CNF, 46.06% for AS CNF, and 37.57% for WS CNF, indicating a visible reduction in crystallinity across all three samples. The WHC for PS CNF, AS CNF, and WS CNF was calculated as 7.99, 14.12, and 10.78, respectively. The OBC values were 11.89, 6.65, and 9.40, respectively. Nanocellulose offers diverse applications within the food industry, including its utilization as a food stabilizer, a functional food ingredient, and as a biomaterial for food packaging.Lignin also has numerous potential applications in the agricultural and food industries. In this study, the characterization of cellulose, nanocellulose, and lignin extracted from pistachio, walnut, and almond shells was performed, and their potential to be converted into value-added products for the food industry have been investigated.
Benzer Tezler
- Atık kuruyemiş kabuklarının anti-metanojenik özelliklerinin ve tanen içeriklerinin belirlenmesi
Determination of anti-methanogenic properties and tannin contents of waste nut shells
OĞUZ BOYRAZ
- Biyoetanol üretiminde yer fıstığı ve fındık kabuklarının kullanım kapasitelerinin belirlenmesi
Determination of bioethanol production capacities of peanut and hazelnut shells
CİHAN BOSTANCI
- Değiştirilebilir bıçaklı, otomasyonlu kuruyemiş soyma makinesi tasarım ve imalatı
Automated nut peeling machine with replaceable blades
KAĞAN KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÇALLIOĞLU
- Çeşitli tarımsal atıkların kayıp önleyici malzeme olarak kullanımının araştırılması
Investigation of the use of various agricultural waste as lost circulation materials
EBRAHIM THABIT MOHAMMED ALADRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiBatman ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ TÜRK TOĞRUL
- Farklı kavurma sıcaklıklarının bazı kuruyemişlerde akrilamid oluşumuna etkisi
The influence of different roasting temperatures on the acrylamide formation in some nuts
MÜESSER SÜVARİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Gıda MühendisliğiNamık Kemal ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER ÖKSÜZ