Search

Penelitian mengenai pembuatan kitosan dari cangkang rajungan telah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh waktu dan pengulangan perendaman dalam larutan NaOH terhadap kenaikan nilai derajat deasetilasi kitosan. Sebelumnya dilakukan ekstraksi kitin dari cangkang rajungan melalui dua tahap, yaitu deproteinasi dan demineralisasi. Proses deasetilasi terhadap kitin dilakukan dengan variasi waktu perendaman dalam larutan NaOH (2, 3, dan 4) jam serta dilakukan pengulangan perendaman 3, 4, dan 5 kali. Proses deasetilasi menggunakan larutan NaOH 50% (b/v) dengan perbandingan kitin terhadap larutan NaOH sebesar 1:20 (b/v) pada suhu 120°C. Kitosan yang diperoleh kemudian dianalisis gugus fungsi menggunakan FTIR dan dianalisis Derajat Deasetilasi (DD) dengan metode titrasi. Kitin yang diperoleh sebanyak 12,4% dari tepung cangkang rajungan. Derajat Deasetilasi kitosan terbesar (terbaik) didapatkan pada waktu proses deasetilasi selama 4 jam dan jumlah pengulangan deasetilasi sebanyak 5 kali dengan DD sebesar 44,26% dan rendemen kitosan 83%. Lamanya waktu perendaman dalam larutan NaOH merupakan faktor yang paling berpengaruh terhadap nilai derajat deasetilasi kitosan yang dihasilkan.

Kitin β- (1 → 4) bağlantılı iki N- asetil D Glukozamin birimlerinden meydana gelen polisakkarit esaslı bir biyopolimerdir. Selülozdan sonra dünya genelinde en bol bulunan polimerdir. Kitosan ve türevleri; antikanser, toksik olmama, biyolojik olarak parçalanabilirlik, antioksidan, biyouyumlu, antimikrobiyal özellikleri sayesinde tıp alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Dermestes ater, Dermestidae ailesine ait bir böcek türüdür. Siyah larder böceği olarak da bilinen bu böcekler hayvansal kaynaklı organik maddeyle beslenirler. Melanom, bilinen adıyla cilt kanseri yüksek ölüm oranına, yüksek çoklu ilaç direncine ve düşük hayatta kalma oranına sahip bir kanser türüdür. Yapılan bu çalışmada, belirli oranlarda asit ve alkali muamelesi yapılarak D. ater böceği pupa kabuğundan kitin izole edilmiştir. İzole edilen kitin örnekleri termogravimetrik analiz (TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını difraktometresi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve elemental analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Karakterize işleminden sonra kitin yapısından kitosan eldesi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kitosan da FT-IR, XRD, SEM, TGA ve elementel analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Bu karakterizasyonların sonucunda, elde edilen kitin ve kitosanın literatürde ki veriler ile eş değer oranlarda olduğu ortaya koyulmuştur. Bu çalışmada Dermestes ater pupasından kitin ve kitosan elde edilerek detaylı karakterizasyonu yapılmıştır. Ayrıca elde edilen kitosan A-375 ve L929 hücre hatlarına uygulanarak cilt kanseri ve sağlıklı fare fibroblast hücrelerinin canlılığı etkisi belirlenmiştir., Chitin is a polysaccharide-based biopolymer comprising β- (1 → 4) linked N- acetyl-D-glucosamine units. It is the most abundant polymer worldwide, after cellulose. Chitosan and its derivatives; thanks to anticancer, non-toxicity, biodegradability, antioxidant, biocompatibility, antimicrobial properties are widely used in the medical field. Dermestes ater is a species of insect that belongs to the Dermestidae family. Also known as the black larder beetle, these insects feed on the organic matter of animal origin. Melanoma, known as skin cancer, is a type of cancer with a high mortality rate, high multi-drug resistance, and a low survival rate. Herein, chitin was extracted from D. ater beetle pupa shell with certain amounts of acid and alkali treatment. Chitin samples were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometer (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and elemental analysis methods. After the characterization process, chitosan was obtained from the chitin structure. The obtained chitosan was also characterized by FT-IR, XRD, SEM, TGA, and elemental analysis methods. As a result of these characterizations, it was revealed that the obtained chitin and chitosan were similar to the data in the literature. In the present work, chitin and chitosan were isolated from Dermestes ater pupa, and detailed characterization was made. The effect of the obtained chitosan on cell lines A-375 and L929 on skin cancer and viability of healthy mouse fibroblast cells was examined.

Bu çalışmada, seramik membran destek, mikro ve ultra filtrasyon modüllerinin doğrudan filtrasyon yoluyla ve seramik membran destek modüllerinin kitin/kitosan adsorpsiyon sistemlerinde dolgulu kolon olarak kullanılmalarıyla fenolik reçine içeren endüstriyel atık suların arıtılması hedeflenmiştirFarklı gözenek yapısına sahip destek, mikro ve ultra filtrelerin karşılaştıması yapılmıştır. Filtrasyon ile arıtımda en iyi performansa ultra filtre ile ulaşılmıştır ve fenolik reçine giderimi %78,8 olarak belirlenmiştir. Mikro filtredeki ve destek filtredeki giderim sırasıyla %31,3 ve %1,6 olarak hesaplanmıştır.Destek filtrenin kitin için yüksek basınç sirkülasyon sisteminde dolgulu kolon olarak kullanılmasıyla fenolik reçineyi adsorbe edebilme özellikleri çalışılmıştır.40 g adsorbent miktarı, 2000 mL çözelti hacmi, 500 ppm başlangıç fenolik reçine derişimi, 6.25 mL/s sirkülasyon hızı ve 20 oC'de giderim %46 olarak ölçülmüştür. Bu şartlarda kitinin adsorpsiyon kapasitesi 11,6 mg/g olarak belirlenmiştir.Alternatif adsorban olarak kitosanın fenolik reçineyi adsorbe edebilme özellikleri kesikli sistemde incelenmiştir. Bu amaçla adsorpsiyonu etkileyecek parametreler ve optimum değerleri belirlenmiştir. Sıcaklık, adsorbat başlangıç derişimi ve adsorban miktarları parametreleri incelenmiştir. Giderimin %44 ile maksimum olduğu sıcaklık 20oC ve adsorpsiyon kapasitesi 11,0 mg/g olarak belirlenmiştir. Artan sıcaklıkla adsorpsiyon kapasitesinin düştüğü gözlenmiştir. Adsorpsiyon verilerinin Freundlich izoterm modeline ve Lagergren birinci derece kinetiğine uygun olduğu gözlenmiştir.Literatürde kitosanın, kinine dönüştürülmüş fenolik bileşikleri adsorplama kapasitesi 21,5 mg/g olarak verilmiştir. Ayrıca, katı atıklardan elde edilmiş aktif karbonların ve kömür bazlı adsorbentlerin fenolik reçineleri adsorplama özelliği belirlenmiştir. Pirinç saplarından elde edilen aktif karbonun fenol, mono, di, triklorofenolleri adsorplama kapasiteleri sırasıyla 4,9, 11,4, 12,9 ve 14,2 mg/g olarak bulunmuştur. Reçine haline polimerize olmuş fenolik reçineler için adsorpsiyon verisine literatürde rastlanmamıştır. Bu çalışma bu alanda literatüre yeni bilgi kazandırmaktadır. Kitin ve kitosanın fenolik reçine adsorplama kapasitelerinin sırasıyla 11,6 ve 11,0 mg/g olmaları itibariyle literatürde verilen bitkisel atıklardan elde edilmiş aktif karbonun fenolik reçine adsorplama kapasiteleriyle benzer olduğu görülmüştür. Aktif karbon üzerinde fenol ve 2,4- dikolorofenol adsorpsiyon aktivasyon enerjisinin sırasıyla 6,69 kj/mol ve 9,20 kj/mol olduğu verilmiştir. Tarafımızca tespit edilen kitosan üzerine fenolik reçine adsorpsiyon aktivasyon enerjisi 6,4 kj/mol olarak tespit edilmiştir. Bu bulgular fenolik reçinelerin kitin ve kitosan üzerine adsorpsiyonunun endüstriyel uygulamalar için elverişli olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Seramik membran filtre, adsorpsiyon, kitin, kitosan, rezol fenolik In this study, it is aimed to purify industrial wastewater containing phenolic resin by the use of ceramic support (alumina), micro and ultra filtration modules in direct filtration, and by using ceramic membrane support modules as columns packed with chitin/chitosan powder in a circulation adsorption system..The ceramic membrane support, micro and ultra filters which have different pore shapes and sizes were compared. The best performance was achieved by ultrafiltration and the yield in phenolic resin removal was 78,8%. The removal with the microfilter and support filter was calculated as 31,3% and 1,6%, respectively.By using the support filter as a packed column in the high pressure circulation system employing chitin as the filler adsorbent properties, the adsorption properties of chitin for the phenolic resin adsorption, were determined. The adsorption capacity of the chitin of the phenolic resin was determined as 11,6 mg / g.The adsorbent properties of chitosan as an alternative adsorbent were investigated in the batch system. For this purpose, parameters that affect the adsorption and the optimum values were determined. Temperature, initial concentration of adsorbate and the amount of adsorbent were investigated as parameters. The maximum removal percentage was 44% at 20oC and the adsorption capacity was determined as 11,0 mg / g. Adsorption capacity decreased with increasing temperature. It was observed that the adsorption data were in accordance with Freundlich isotherm model and Lagergren first order kinetics.In the literature, the adsorption capacity of chitosan of the phenolic compounds that were converted to quinine was given as 21,5 mg / g. In addition, the adsorption capacity of the activated carbon obtained from the rice stems was given as 4,9, 11,4, 12,9 and 14,2 mg / g for phenol, and mono, di, trichloro phenols, respectively. No adsorption data for -polymerized phenolic resins has been reported in the literature. This study provided new information to the literature in the field. The phenolic resin adsorption capacities of chitin and chitosan being 11,6 and 11,0 mg / g, respectively, these values were similar to those of the activated carbon produced from agricultural wastes. The activation energy of phenol and 2,4-dicholorophenol adsorption on activated carbon was reported to be 6,69 kj / mol and 9,20 kj / mol, respectively. The adsorption activation energy of phenolic resin on chitosan determined in this study was determined as 6,4 kj / mol. These findings indicate that the adsorption of phenolic resins on chitin and chitosan is favorable for industrial applications.Keywords: Ceramic membrane filter, adsorption, chitin, chitosan, resol phenolic resin. 86

Kitin ve kitosanın enzimatik veya kimyasal depolimerizasyonu ile kitooligosakkaritler (COS) elde edilmektedir. Suda çözünen ve düşük molekül ağırlıklı kitooligosakkarit türevleri, birçok açıdan ana polimerden üstündür. COS'ler çok geniş alanda biyolojik aktiviteye ve çeşitli endüstrilerde dikkat çekici potansiyel uygulama alanına sahiptir. Bu proje daha önce izole edilen ve moleküler olarak tanımlanmış yerli Bacillus suşları tarafından üretilen farklı kitosanaz enzimleri kullanılarak kitosanın enzimatik hidrolizi ile COS üretmek amacı ile planlanmıştır. Bu amaçla, maksimum kitinaz ve kitosanaz aktivitelerinin belirlenmesi için 16 farklı kitinolitik Bacillus suşu taranmıştır. İstatistiksel yöntemler kullanılarak kitosanaz üretiminin optimizasyonu için Bacillus mojavensis EGE-B-5.2i (GenBank aksesyon numara KC119405) seçilmiştir. 7,5 g L⁻¹ çözünür nişasta, 6,5 g L⁻¹ kolloidal kitosan, 7,5 g L⁻¹ pepton ve 3,5 g L⁻¹ NaCI içeren bir ortam keşfedilmiş ve optimize edilmiş ortam kullanılarak kitosanaz aktivitesi 9,5 kata kadar artmıştır. Daha sonra 37 kDa'lık bir kitosanaz iyon değişim kromatografisi kullanılarak saflaştırılmıştır. Saflaştırılmış kitosanazın optimum sıcaklığı ve pH'sı sırasıyla 55°C ve 5,5 olarak belirlenmiştir. Enzim aktivitesinin %66'sının bir saat boyunca 55°C'de stabil olarak kaldığı ayrıca geniş bir pH (3,0-11,00) aralığında stabil olduğu saptanmıştır. Kitosanaz için optimum substrat çözünür kitosan olmuş ve çözünür kitosan ile enzimin Km ve Vmax değerleri sırasıyla 2,1 mg mL⁻¹ ve 244,5 µmol min⁻¹ mg⁻¹ olarak belirlenmiştir. Ayrıca, COS analizi için HPLC yöntemini optimize etmek için farklı kolonlar ve detektörler test edilmiştir. Daha sonra DAD detektörü ve Hypersil APS-2 kolonu kullanılarak bir gradiyent elüsyon yöntemi optimize edilmiştir. Bacillus suşlarının ham kitosanaz ekstraktları, kitosanı COS'lere hidrolize etmek için kullanılmış ve hidrolizatlar, optimize edilmiş yöntem kullanılarak HPLC ile kantitatif olarak analiz edilmiştir. 14 Bacillus suşunun ham kitosanaz ekstraktları, kitosanı COS'lere başarılı bir şekilde hidrolize edebilmiş ve polimerizasyon derecesi (DP) 2-6 arasında olan farklı oligomerler tespit edilmiştir. COS ürünlerinin relatif verimleri %11-31 aralığında belirlenmiş ve Bacillus thuringiensis EGE-B-3.5m suşunun ham kitosanaz ekstraktı ile en yüksek relatif verim (%31) elde edilmiştir. Ham kitosanaz ekstraktlarının çoğukitosanın hidroliz ürünü olarak kitobiyoz oluşturmuştur. HPLC metodu, COS karışımının etkili bir şekilde ayrılmasını sağlayabilmesine rağmen, sonuçların doğrulanması ve oligomerlerin doğru karakterizasyonu için LC-MS, MALDI-TOF-MS ve NMR analizinin yapılması gerekli olmuştur., The enzymatic or chemical depolymerisation of chitin and chitosan delivers chitooligosaccharides (COS). Water soluble, low molecular weight and biologically active COS derivatives are superior to the parent polymers in multiple aspects. This project was designed to produce COS by enzymatic hydrolysis of chitosan using crude chitosanase extracts of previously isolated and identified indigenous chitinolytic Bacillus strains. For this purpose, 16 different chitinolytic Bacillus strains were tested for their chitinase and chitosanase activities. Bacillus mojavensis EGE-B-5.2i (GenBank accession number KC119405) was selected for chitosanase production optimization using statistical methods. A medium containing 7.5 g L⁻¹ soluble starch, 6.5 g L⁻¹ colloidal chitosan, 7.5 g L⁻¹ peptone and 3.5 g L⁻¹ NaCl was discovered and chitosanase activity was enhance up to 9.5 folds using the optimized medium. A chitosanase of 37 kDa was then purified by using ion exchange chromatography. The optimum temperature and pH of purified chitosanase were 55°C and 5.5, respectively. The enzyme was stable at 55°C for 1 h with 66% of its activity and also stable in a wide range of pH (3.0-11.0). The optimum substrate for the chitosanase was soluble chitosan and the Km and Vmax values of enzyme with soluble chitosan were 2.1 mg mL⁻¹ and 244.5 µmol min⁻¹ mg⁻¹, respectively. Furthermore, different columns and detectors were tested to optimize the HPLC method for COS analysis. A gradient elution method was then optimized using DAD detector and Hypersil APS-2 column. The crude chitosanase extracts of Bacillus strains were used to hydrolyse chitosan into COS and the hydrolysates were quantitatively analysed by HPLC using optimized method. Chitosanases of 14 Bacillus strains were able to successfully hydrolyse chitosan to COS and different oligomer from DP 2-6 were detected. Relative yields of the COS products were in a range of 11-31% and chitosanase of Bacillus thuringiensis EGE-B-3.5m has presented maximum relative yield (31%). For most of the chitosanases the major chitosan hydrolysis product was chitobiose. Although the HPLC method was capable to provide efficient separation of COS mixture but for the validation of results and proper characterization of oligomers LC-MS, MALDI-TOF-MS and NMR analysis of the products is necessary.

Kitin ve kitosan son zamanlarda endüstri alanında oldukça dikkat çekmektedir ve ilaç endüstrisi, eczacılık, gıda mühendisliği, biyokatalizör, atık su temizliği gibi pek çok alanlarda kullanılmaktadır. Kitin endüstriyel olarak yengeç, karides ve istakoz gibi deniz ürünlerinden yan sanayi olarak üretilmektedir. Kitosan kitinin deasetilasyonundan yüksek sıcaklıkta sodyum hidroksit konsantrasyonun da üretilmektedir. Son yıllarda böcekler, mantarlar, mercan ve kabukluların yumurtaları kitin kaynağı olarak önerilebilmektedir. Bu amaçla yeni kitin kaynakları önerebilmek için bir örümcek türü olan Aculepeira ceropegia (Walckenaer, 1802)’nın SEM, FTIR, TGA ve XRD değerleri çalışılmıştır. Bu çalışma sonunda bu türde bulunan kitinin alfa formda olduğu, yüzeyinin nanofiber ve nanoporlardan oluştuğu, termal karalılığının yüksek olduğu ve alternatif kitin kaynağı olarak önerilebileceği görülmüştür., Chitin and chitosan are currently receiving a great deal of interest industry areas which are medical and pharmaceutical, food applications, biocatalysis, waste water treatment, and new applicaitons for chitin and chitosan. Chitin is industrially extracted from crab and shrimp shells obtained as a byproduct in the sea food industry. Chitosan is produced by deacetylation of chitin with hot concentrated sodium hydroxide. In recent years, some studies have emphasized that insects, mushrooms, coral and crustacean resting eggs can be alternative sources of chitin. In order to purpose a new chitin and its derivatives resource, we studied Aculepeira ceropegia (Walckenaer, 1802) which has common distribution in Turkey. These chitins characterized with SEM, FTIR, XRD and TGA. The dry weight of the chitin content of this species determined and compare with the chitin content of other groups of organisms, and we found that it has alpha form and nonofibers/nanopors, also TGA higher than some chitin specimens and and may purpose a new chitin resource for using commercially.

Chitin is an organic biopolymer of N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) units linked together by β-(1,4)-glycosidic bonds. It is the second most abudant biopolymer on earth after cellulose and is obtained from the shell waste of crustaceans (crab, shrimp) and also from cell walls of fungi and insects. Chitosan is the N-deacetylated product of chitin. It has higher solubility and activity than chitin in food applications. Due to its polycationic properties, it has antimicrobial activity on bacteria and fungi, and it has also antioxidant property, high adsorbtion activity, gel forming ability and chelating ability. Chitosan has high potential for using in meat, vegetable, fruit and many other food products. However it has high potential for purification of water, clarification of fruit juice and production of edible films. It decreases absorbtion of fat in intestines, and also decreases the levels of serum chollesterol and tryglyceride. However, the potential usage of chitin and chitosan in food application is increased because of its nontoxic, biodegredable and low cost properties., Kitin, β-1,4- glikozidik bağlara sahip N-asetil-D-glukozamin (GlcNAc) rezidülerinden oluşmuş bir organik polimerdir. Selülozdan sonra doğada en fazla bulunan biyopolimer olup, yengeç, istakoz ve karides gibi deniz kabuklularının dış iskelet yapılarından, böceklerden ve fungusların hücre duvarlarından elde edilmektedir. Kitosan ise, kitinin deasetilasyonu sonucu elde edilmektedir. Gıda uygulamalarında çözünürlüğü ve aktivitesi kitinden daha fazladır. Polikatyonik özelliğe sahip olan kitosanın, bakteri ve funguslara karşı etkilerinin yanısıra, antioksidan etkileri, yüksek adsorbsiyon kapasitesi, jel oluşturma kabiliyeti ve çelat oluşturma yeteneği de bulunmaktadır. Et, meyve, sebze ve bunların ürünleri başta olmak üzere, bir çok gıdada kullanım olanakları bulunmasıyla birlikte, suların arıtılmasında, meyve suyunun durultulmasında, yenebilir filmlerin üretilmesinde de kullanım olanakları bulunmaktadır. Kitosanın gıdalarda kullanımı, bağırsaklarda yağ emilimini azaltmakta ve plazma kollesterolü ve trigliseridler seviyelerini düşürmektedir. Bununla birlikte toksik olmamaları, vücutta parçalanabilmeleri, ekonomik olmaları da gıdalarda kullanım potansiyellerini artırmaktadır.

Crustaceae familyasının üyesi olan Callinectes sapidus türü yengeçler dünya üzerinde geniş bir dağılıma sahiptir. Canlı kabuğunun iç kısmı besin olarak tüketildiğinden ekonomik değere sahiptir. Canlı dış kabuğunu demineralizasyon tekniği ile (4M HCL) ve deproteinizasyon tekniği ile (2 M NaOH ) ayrıştırdığımızda temel bileşenlerinden biri olan kitin maddesi elde edilmiştir. Canlı kabuğundaki kitin maddesi canlı kabuğunun kuru ağırlığının yaklaşık % 11- 12' si kadardır. Elde ettiğimiz saf kitin maddesini % 60'lık NaOH çözeltisi ile deasetilasyona maruz bıraktığımızda tüm maddenin (kitin) % 77'si kadar kitosan elde edilmiştir. Yapılan çalışmada kitosanın deasetilasyon derecesi % 82.5 olarak belirlenmiştir. Çeşitli analizler (FTIR, TGA ve XRD) ile yapılan incelemede kitosanın α formunda olduğu belirlenmiştir. Yapılan çalışmada kitinin DTG (Derivative Termogravimetrik Analiz) max değeri 390 ºC iken deasetilasyon sonucu oluşan kitosan maddesinin DTG max değeri 306 ºC olduğu belirlenmiştir. SEM metodu ile elde edilen kitin ve kitosan maddelerinin yüzey morfolojilerinin incelenmesi sonucu porlu (geçirgen) ve nanofiber yapılarda olduğu kaydedilmiştir. Bu çalışmada mavi yengecin dış kabuğundan elde edilen kitosan maddesinin birçok özelliğinin yanı sıra antioksidan, antibakteriyel, antifungal etkiye sahip olduğu, insanlar üzerinde 6 farklı patojene ve çeşitli balık türleri üzerinde ise 3 farklı patojene karşı yüksek antimikrobiyal etkiye sahip olduğu gözlemlenmiştir. Şu an itibariyle ülkemiz genelinde kitin ve türevlerinin üretiminin yapıldığı herhangi bir fabrika ya da tesis bulunmamaktadır. Gümrük kayıtları incelendiğinde farklı özelliklere sahip, yıllık 13 milyon dolar civarında kitin ve türevinin ithalatının yapıldığı belirlenmiştir. Mevcut çalışma ile bu malzemenin artık ülkemizde de üretilebileceği bir üretim metodu ortaya konmuştur., Callinectes sapidus crab species is a member of crustacea family and is world widely distributed. The interior shells are consumed as food due to which it has a great economic value. Chitin which is one of the basic components of outer shells was obtained by using demineralization (4M HCL) and deprotienization (2 M NaOH) techniques. The dry weight of chitin was recorded as approximately % 11 of the dry weight of shells. When the obtained pure chitin was subjected to % 60 NaOH solution for deacetylation, % 77 chitosan was obtained from all the material (chitin). In this study, chitosan deacetylation degree was determined as % 82.5. Through various analyses (FTIR, TGA and XRD) it was determined that the obtained chitosan was of α form. In the present study the DTGA max value for chitin was observed as 390 ºC while for chitosan this value was recorded as 306 ºC. Porous and fibrous surface morphology was revealed by SEM results. In this study the obtained chitosan from outer shells of blue crab possess antioxidant, antifungal and antibacterial properties i.e. high antimicrobial activity was observed against 6 human pathogens and 3 fish pathogens. As of right now, our country does not have any factory or plant where chitin and its derivatives can be produced. By examining the customs records it was observed that annually $ 13 are spending upon the imports of chitin and its derivatives. Current study demonstrated a good manufacturing method of chitin and its derivatives which is easily applicable in our country.

Anadolu Üniversitesi ve Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi tarafından ortak yürütülen program. Deniz kabuklularının atıkları kitin olarak bilinen ve doğada kendiliğinden oluşan biyopolimerin en önemli kaynağını oluşturmaktadır. Kitosan kitinde bulunan asetil gruplarının uzaklaştırılması ile elde edilen bir glikozamin biyopolimeridir. Kitosanın kitine kıyasla ilgi çekici materyal olma özelliği ticari olarak elde edilebilirliği ve birçok formda kullanılabilirliğidir. Kitosan üretimi için çeşitli kitin kaynakları kullanılmakla birlikte bunlar içerisinde en verimli olanları deniz kabuklularıdır. Deniz kabuklularından kitin izolasyonu, kabuklardaki mineral, protein ve pigmentler uzaklaştırılarak gerçekleştirilir. Kitindeki asetil gruplarının deasetilasyon işlemi ile uzaklaştırılmasıyla da kitosan üretimi gerçekleştirilir. Kitin izolasyonu ve deasetilasyon ve reaksiyonları için sıcaklık, derişim, ultrason etkisi ve reaksiyon sürelerinin kitin/kitosan üretim verimi üzerine etkileri parametrik olarak incelenmiştir. Sıcaklık, derişim ve reaksiyon süresi arttıkça kitosan veriminin arttığı, ultrason ortamında artış oranının daha fazla olduğu görülmüştür. HPLC ve FTIR analizleri sonuçları kantitatif olarak incelenmiĢ ve kitosan verimleriyle kitosana ait deasetilasyon derecelerine ulaşılmıştır. Yüksek sıcaklık ve çözelti derişiminde, reaksiyon süresi arttıkça verim artışından sonraki azalma, ultrasonun da hızlandırıcı etkisiyle kitosanın monomerlerine parçalanarak verimi düşürdüğü göstermektedir. 60°C’ de, 120 dk reaksiyon süresinde, 3M çözelti kullanılarak, ultrasonlu ortamda elde edilen kitosan da %34 verim elde edilirken, deasetilasyon derecesinde %9’ luk artıĢ sağlanmaktadır. Shellfish wastes have been the primary source of a naturally occurring bioploymer known as chitin. Chitosan is a glucoseamine biopolymer which is obtained by removing of acetyl groups found in chitin. The more interesting material property of chitosan compared to chitin, is due to the large variety of useful forms and commercially availiability. Although there are various chitin sources for chitosan production, shellfish is the most efficient one. Isolation of chitin from shellfish wastes carried out by removing the minerals, proteins and pigments. Then chitosan production was achieved by removing of the acetyl groups in chitin via deacetylation. The effects of temperature, concentration, ultrasound intensity and reaction times on the chitin/chitosan production yield during the chitin isolation an deacetylation opertaions and reactions, were parametrically examined. Chitosan yield increases with the increasing of temperature, concentration ve reaction time and also teh effect of ultrasound. HPLC and FTIR analysis results have been achieved with the degree of deacetylation of chitosan and chitosan yield quantitatively examined. The reduction of yield after the increase shows that the accelerator effect of ultrasound, high temperature and solution concentraion, the chitosan monomers are broken by tihs parameters. At 60°C, 120 min reaction time, 3M solution concentration with ultrasound assistance, the chitosan was obtained in 34% yield and deacetylation degree of 9% increase is achieved.

Kitin, doğada ikinci en yaygın amino polisakkariddir. Kabuklu su ürünlerinde, böceklerin iskeletinde, planktonlarda ve mantarların hücre duvarlarının yapısında bulunmaktadır. Kitinin deasetilasyonu sonucu başlıca türevi olan kitosan elde edilmektedir. Kitin ve kitosan günümüzde tıp, gıda, ziraat, kozmetik, eczacılık, atık su arıtımı, fotoğrafçılık ve tekstil sektörleri gibi sayısız alanda kullanılabilmektedir. Bu çalışmada kitin ve kitosanın tekstil ve biyomühendislik alanlarında kullanımı incelenmiş olup bu alanlarda yapılmış çalışmalardan derleme yapılmıştır. Antimikrobiyel özellik kazandırması, yünlü kumaşlarda çekmezlik sağlaması, reaktif boyamada tuz miktarını azaltması, pamuğun asit boyarmaddelerle boyanabilirlik kazanması, antistatik özellik kazandırması, deodorant maddesi olarak kullanılması tekstil endüstrisindeki kullanım alanlarından bazılarıdır. Biyomühendislik alanında ise medikal yapay deri, cerrahi dikiş iplikleri, yapay kan damarları, kontrollü ilaç salımı, kontakt lens yapımı, yara bandı, yara örtüsü, sargı bezi, kolesterol kontrolü (yağ bağlayıcı), tümör inhibitörü şeklinde kullanımı sıralanabilmektedir. Chitin is the second most common amino polysaccharide in nature. Chitin is present in shellfish, skeleton of insects, plankton and fungi’s cell wall. Chitin’s main derivative chitosan is obtained from the deacetylation of chitin. Nowadays, chitin and chitosan can be used in numerous areas such as medicine, food, agriculture, cosmetic, pharmaceutical, waste water treatment, photography and textile sectors. In this study, usage of chitin and chitosan in textile and bioengineering areas has been examined and compilation of them has been made. Providing antimicrobial properties, providing shrinkage in wool fabrics, reducing salt amount in reactive dyeing, providing cotton dyeability with acid dyes, giving antistatic properties, using as deodorants are some usage ways in textile industry. In bioengineering area, they have been used as medical artificial skin, surgical sutures, artificial blood vessels, controlled drug release, contact lenses’ construction, wound bandage, wound dressing, bandage, cholesterol control (fat binder), tumor inhibitor.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Altın, parlak sarı renkte çok değerli bir metalik elementtir. Altın günümüzde sadece mücevher olarak kullanılmayıp daha da önemlisi yüksek teknolojilerde önemli derecede kullanılmaktadır. Bu kullanım alanlarından dolayı elektronik endüstrisi için altın ihtiyacı sürekli artmaktadır. Altın varlığının sınırlı olduğu düşünülürse, bu altın talebinin karşılanması amacıyla atık sularla atılan altının geri kazanılması önemli bir teknoloji olarak karşımıza çıkmaktadır. Altının geri kazanılma işleminde yıkama, iyon değişimi ve adsorplama gibi birçok uygulama yöntemi bulunmaktadır. Adsorplama yöntemi kullanıldığında değişik sorbentlerin kullanıldığı bilinmektedir. Bunlardan bazıları tanin, iyon değiştirme reçinesi, aktif karbon ve mantarsı biyokütle olarak sayılabilir. Yapılan son çalışmalar incelendiği zaman adsorpsiyon işleminin biyokütle ile yapılması yani bu işlemde biyosorbent kullanılması gittikçe önem kazanmaya başlamıştır. Biyosorbentlerin hem metal geri kazanımı sonrasında tekrar kullanılabilmesi hem de ucuz ve kolay ulaşılabilir olması nedeniyle adsorpsiyonda kullanılmasını cazip hale getirmektedir. Biyosorbentler, altın gibi değerli maddelerin ve birçok metal iyonlarının geri kazanımını sağladığı gibi atık suların çevreye zarar vermesini engellemesi açısından da önem taşımaktadır. Bu çalışmada 3 farklı biyosorbent olan kitin, kitosan ve suberinle ve inorganik bir yapıya sahip olan vermikülitle yapılan altın adsorplama işlemiyle geri kazanımının yüksek verime ulaşması amacıyla uygun koşullar belirlenmiştir. Bu uygun koşullar, adsorban miktarı, adsorpsiyon süresi, karıştırma hızı, sıcaklık, pH ve başlangıç altın konsantrasyonu gibi fiziksel etkiler şeklinde açıklanmıştır. Adsorpsiyon işlemlerinin ardından çözeltiler içinde kalan altın konsantrasyonları indüktif olarak eşlemiş plazma atomik emisyon spektrometrik (ICP-AES) yöntemle belirlenmiştir. Bu adsorpsiyon işlemlerinin kinetiği belirlenmiş, aktivasyon enerjisi ve Langmuir ve Freundlich modellerindeki uygunluğu incelenmiş ve maksimum altın tutma değeri bulunmuştur. Adsorpsiyon işleminin sonunda adsorbanların tarayıcı elektron mikroskopisi (SEM) ve X-Ray difraksiyonu (XRD) analizleri de yapılmıştır., Gold is a very precious material which has been used in jewelry and many high technologies in last decade. Gold is used appreciable amounts in plating materials and electronic parts. For example, while a per ton of gold ore contents only 5-30 gr Au, cellular phones consists of 200 g Au per ton of scrap. Therefore, it is obvious that with growing the electronics industry, gold demand has been increased dramatically. Because of this precious material has limited availability, gold recovery is an important technology that is adsorption of gold from wastewater. The traditional methods for gold recovery are ion exchange, leaching and adsorption. Adsorption can be defined as the uptake of ions, atoms or molecules by solid sorbents. Sorbents adsorbs these materials to their surfaces. Many sorbents is used for adsorption of gold including activated carbon, persimmon tannin gel, ion-exchange resins, fungal biomass, inorganic materials etc. Recent studies demonstrate that biosorbents are important materials for gold recovery so interest of these materials increases. Biosorbents consist of inactive, dead or microbial biomass materials that can adsorb metallic ions from aqueous solutions. Biosorbents can be easily regenerated and reuse for metallic recovery. They are also very cheap and reachable materials. Therefore, it is clearly said that biosorbents are one of best option for metallic recovery. In this study, gold was recovered by chitin, chitosan, suberin and vermiculite with different conditions in order to reach high efficient recovery. Best recovery conditions were explained in amounts of sorbent, adsorption time, temperature, shaking rate, pH and initial gold concentration. The remaining gold concentration was measured by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP). Moreover, this adsorption reaction kinetics was described as reaction rate and activation energy. It was also investigated whether Langmuir and Freundlich adsorption models are fitted to these adsorption processes. Furthermore, X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses were used for observing adsorption process. In results, the best recovery conditions for high efficiency gold recovery by using chitin are 10 mg chitin for amount of sorbent, 40 min for adsorption time, 120 rpm for shaking rate, 30 oC for temperature and nearly 3 and 4 for pH. For kinetic study, reaction rates are determined for every temperature and the activation energy is calculated to be 24.01 kJ/kmol. Gold recovery by chitin is fitted to Langmuir adsorption model and maximum adsorbed gold is 0.99 mg for 10 mg chitin. Secondly, The best recovery conditions for high efficiency gold recovery by using chitosan are 1.5 mg chitosan for amount of sorbent, 60 min for adsorption time, 100 rpm for shaking rate, 30 oC for temperature and nearly 4 for pH. For kinetic study, reaction rates are determined for every temperature and the activation energy is calculated to be 14.04 kJ/kmol. Gold recovery by chitosan is fitted to Langmuir adsorption model and maximum adsorbed gold is 0.93 mg for 1.5 mg chitosan. Moreover, The best recovery conditions for high efficiency gold recovery by using suberin are 5 mg suberin for amount of sorbent, 60 min for adsorption time, 120 rpm for shaking rate, 30 oC for temperature and nearly 1 and 3 for pH. For kinetic study, reaction rates are determined for every temperature and the activation energy is calculated to be 6.48 kJ/kmol. Gold recovery by suberin is fitted to Freundlich adsorption model. Furthmore, the best recovery conditions for high efficiency gold recovery by using vermicilute are 40 mg vermicilute for amount of sorbent, 60 min for adsorption time, 140 rpm for shaking rate, 50 oC for temperature and 1 for pH. For kinetic study, reaction rates are determined for every temperature and the activation energy is calculated to be 79.31 kJ/kmol. Gold recovery by vermiculite is fitted to Langmuir adsorption model and maximum adsorbed gold is 0.92 mg for 40 mg vermiculite. In these results of these experiments, when compared to these four substances, the best substance for gold recovery is chitosan since 1.5 mg chitosan adsorbed nearly all gold ions. The other subtances, which are suberin, chitin and vermicilute, are 5 mg, 10 mg and 40 mg respectively. When adsorption times were investigated, it is clearly said that adsorption is nearly finished at the end of 1 hour. After 1 hour, desorption started to occur. When shaking rates were investigated, gold recovery was increased when shaking rates are increased from 40 rpm to 100, 120 or 140 rpm. When temperature was investigated, 30 oC was best recovery conditions and there was not a strict change with changing temperature for biosorbents that means that adsorption with biosorbents is temperature independent. However, 50 oC was best recovery condition for vermicilute, which means that the adsorption with vermicilute is temperature dependent. Therefore, the operating range for biosorbents is large but it is narrow for vermicilute. When pH values were investigated, larger acidic solution is larger gold recovery for vermicilute because 1 is the best recovery condition for pH. In adsorption models, chitin, chitosan and vermicilute are fitted to Langmuir adsorption model and suberin is fitted to Freundlich adsorption model. When fitting Langmuir, it means that adsorption occurred in limited region of surface and it is one layer adsorption. When fitting Freundlich, it means that the adsorb material is heterogenous. The heterogenous structure of suberin (both contains aromatic and aliphatic structure) verified this information. In Langmuir adsorption model, amount of maximum adsorbed gold is very close for chitin, chitosan and vermicilute. However, 1.5 mg chitosan, 10 mg chitin and 40 mg vermicilute adsorbed this amount gold (nearly 1 mg gold). Therefore, chitosan is more effective than chitin and vermicilute according to Langmuir adsorption model., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Bu çalışma, halkalı bir ester olan ε-kaprolakton monomerinden enzimatik halka açılması polimerizasyonu ile polikaprolakton eldesi üzerine odaklanmıştır. PCL sentezi, farklı taşıyıcılar üzerine immobilize edile enzimlerin katalizörlüğünde gerçekleştirilmiş, ve poliester sentezinde yeni biyokatalizörlerin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu amaçla, öncelikle polimerizasyon işlemi poliester sentez işlemlerinde sıklıkla kullanılan akrilik rezin üzerine immobilize edilmiş candida antarctica lipase B (CALB) enzimi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ticari ismi ‘Novozym 435’ olan bu enzimin reaksiyonda yüksek performans göstermesine rağmen, pahalı olması ve taşıyıcı ile arasındaki bağın zayıflığı çözülmesi gereken bir sorun olarak göze çarpmaktadır. Bu nedenle çalışmanın ikinci kısmında, poliester sentezinde kullanılmak üzere lipaz enzimi farklı taşıyıcılar üzerine immobilize edilmiştir. Çalışmada, taşıyıcı malzeme olarak kitin ve kitosan doğal polimerleri seçilmiştir. Deneysel çalışmanın devamında lipaz enzimi kitin ve kitosan polimerleri üzerine fiziksel adsorpsiyon ve çapraz bağlanma olmak üzere iki farklı yöntem uygulanarak immobilize edilmiştir. Elde edilen enzimlerin performansı polimerizasyon işleminde değerlendirilmiştir. Sonuçta, çapraz bağlanma yöntemi ile immobilizasyon fiziksel adsorpsiyona göre daha etkili olmuştur. Çalışmanın son kısmında elde edilen immobilize enzimlerin etkinliği 60, 70 ve 80 oC olmak üzere üç farklı sıcaklıkta halka açılımı polimerizasyonunda değerlendirilmiştir. Elde edilen polimerlerin NMR ve FTIR analizleri ile yapısal karakterizasyonu yapılmış, DSC analizi ile ısıl özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, sıcaklığın etkisi üretilen polimerlerin molekül ağırlıkları GPC analizi ile belirlenerek gözlenmiştir., This study focused on PCL synthesis via enzymatic ring opening polymerization of ɛ-CL. It was aimed to develop different immobilized enzymes for PCL synthesis. For this purpose, firstly polymerization reaction was performed with candida antarctica lipase B (CALB) enzyme immobilized on acrylic resin. This enzyme is available commercially (trade name: novozym 435) and often used for polyester synthesis. Although it can catalyze the reaction efficiently, high costs and enzyme leakage problem leads scientists to solve these negative sides of novozym 435. Due to this, in the second part of the study, different supports are used for CALB immobilization in order to obtain efficient catalysts for PCL synthesis. As support material for immobilization process, chitin and chitosan was chosen in this study. Furthermore, immobilization methods were performed by using two different techniques: physical adsorption and cross-linking with gluteraldehyde. Resulting immobilized catalysts were evaluated in polymerization reactions and immobilized lipases via cross-linking with gluteraldehyde were more efficient than physically adsorbed enzymes. This study was concluded with evaluation of immobilized enzymes at three different temperatures (60, 70 ve 80 oC) within a time range for ROP of ɛ-CL. Obtained polymers were characterized by 1H NMR and FTIR analysis. Furthermore, DSC analysis was applied in order to observe thermal behaviors and crystallinity of polymers. Molecular weights and polydispersities of obtained polymers were determined with GPC., Yüksek Lisans, M.Sc.

Bu çalışmanın amacı karides (Penaeus sp.) atıklarından kimyasal yolla elde edilen kitinin biyolojik yöntemlerle kitosana dönüşümünde kullanılacak farklı tipteki biyoreaktörlerin tasarlanması ve tasarım parametrelerinin kitosanın bazı karakteristik (deasetilasyon derecesi, moleküler ağırlık, viskozite gibi) özellikleri üzerinde olan etkilerinin incelenmesidir.Kitosan kitinin deasetilasyonu ile ortaya çıkan biyobozunur, toksisitesi olmayan, antimutajenik ve antimikrobiyal özellik taşıyan bir biyopolimerdir. Kitosan üretiminin başlangıç maddesi deniz kabuklusu atığıdır. Deniz kabuklusu atığı protein ve mineral gibi çeşitli safsızlıklar içerdiği için ilk önce kabukların deproteinizasyonu (protein giderimi) ve demineralizasyonu (mineral giderimi) yapılmaktadır. Kimyasal yolla üretilen kitinden kitosan üretebilmek için yapılan deasetilasyon 2 temel basamağa ayrılmıştır.Bu basamaklardan en önemlisi; reaktör tasarımı için en gerekli parametreler olan reaksiyon kinetiklerinin bulunmasıdır. Bu parametreler; reaksiyon hız sabiti, aktivasyon enerjisi, Arrhenius denklemindeki frekans sabiti ve efektif difüzyon sabitidir. Bunlar 6 saat süren 4 ayrı sıcaklık için yapılan kimyasal deasetilasyon işleminin sonucunda elde edilen deasetilasyon dereceleri üzerinden hesaplanmıştır. Kullanılan analiz yöntemleri ise titrimetrik ve UV spektrofotometre temellidir.Elde edilen reaksiyon parametrelerinden sonra reaktör tasarımları için bir kinetik model belirlenmiştir. Büzülen çekirdek modeli olarak adlandırılan bu model sistemi tanımlamakta ve reaksiyonun hız belirleyici basamağının bulunmasını sağlayarak tasarımları kolaylaştırmaktadır.Bu yöntemlerden ikincisi olan basamakta ise bulunan sonuçların biyolojik yollarla kitosana dönüşüm açısından kıyaslanabilirliği incelenmiştir. En iyi dönüşümü veren tasarım parametrelerinin kullanılmasıyla, dönüşümün bu kez Aspergillus nidulans ve Rhyzopus oryzae'den farklı kültür metotlarıyla üretilmiş kitin deasetilaz enzimleri kullanılarak biyoreaktör tasarımları yapılmıştır.Sabit yataklı kolon reaktör için yatak yüksekliği ve gözeneklilik, kabarcık kolon reaktör için ise hava akış hızı optimizasyonda tasarım parametreleri olarak alınmıştır. En iyi sonuç biyolojik yolla yapılan deasetilasyon için Aspergillus nidulans'ın ürettiği enzim ile yapılan 2,5 vvm hava akışı hızı ile çalıştırılan kabarcık kolon reaktörden elde edilmiştir. Aim of this study is to design a new chitosan producing reactor by using biological methods; which is originally produced by chemical methods from crustacean shell wastes; and to investigate the effects of design parameters on some characteristic specifications of the chitosan (degree of deacetylation, molecular weight and viscosity).Chitosan is a unique biopolymer with its antimutagenic, antimicrobial and biodegradable characteristics without cytotoxicity. It is generally produced from marine crustean shell waste. This material contains some impurities like proteins and minerals; for removing these impurities deproteinization and demineralization procedures are highly used. After these processes from shell wastes only chitin is obtained. For further study, namely for the chitosan production deacetylation process must be performed. In this study deacetylation process is divided into two main parts.In the first part reaction kinetics; which are used for the design of the reactors; were determined. These are reaction rate, reaction?s activation energy, frequency factor of Arrhenius? equation and effective diffusion constant. These parameters were calculated by using different samples? deacetylation degrees. Samples were produced at six hours period for four different temperature values. Titrimetric and spectrophotometric methods were used for the analysis.After finding the reaction parameters a kinetic model was selected for the further investigation and reactor design. Levenspiel?s `shrinking core model? describes this reaction well and helps to find the rate determination step.In the second step, the results; which were found at the first step of this study; were compared with the results of the biological production. By using the best conversion parameters, reactor designs were made but this time biological methods were used for deacetylation. For deacetylation process chitin deacetylase enzyme; which was produced by using three different culture methods and two different microorganisms, types Aspergillus nidulans and Rhyzopus oryzae, was used.Bed height and porosity were used as criteria for design parameters used for optimization and design of fixed bed reactor. Also design parameter used for bubble column reactor optimisation and design was air flow rate. Best result was obtained when bubble column reactor was operated at 2,5 vvm air flow rate with enzyme solution obtained from Aspergillus nidulans.Keywords: Chitin, chitosan, kinetic, shrinking core model, deacetylation, chemical, biological. 107