Search

Kitin, N-asetil-D-glikozamin (GlcNAc) birimlerinin β1-β4 bağlarının bir araya gelmesi sonucu oluşan yapısal bir biyopolimerdir. Kimyasal yapısı selüloza ve en yaygın kullanılan türevi kitosana benzemektedir. Ancak bu üç polimer, ikinci karbonlarında farklı fonksiyonel grupların bulunması sebebiyle birbirlerinden ayrılmaktadır. Kitin, yapısında ikinci karbonuna bağlı asetamid (-NHCOCH3) grubu içermektedir. Geniş bir kullanım alanına sahip olan kitin; jelleşmiş formda da, katı formda da kullanılabilmektedir. Diatomlar; silika yapılı frustül adı verilen hücre duvarları olan tek hücreli mikroalglerdir ve β-kitin formunda kitin ürettiği kanıtlanmış bazı türleri içermektedir Bu alanda en çok çalışma bulunan diatom cinsleri Cyclotella ve Thalassiosira'dır. Bu tez çalışmasında, sentrik bir diatom türü ile çalışılmıştır. Tek hücre çekilen türden yoğun kültür oluşturulmuş ve bu kültürden kitin izolasyonu yapılmıştır. Elde edilen diatom türünün genetik karakterizasyonu, kitinin ise yapısal karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Hücrelerin ve kitinin taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve ters faz kontrast mikroskobu ile görüntüleri alınmıştır. Farklı konsantrasyonlardaki kitinin fibroblast hücreleri üzerindeki sitotoksik etkisi 3-(4,5-dimetiltiyazol-2-yl)-2-5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) ve Nötral Kırmızı Alım (NKA) testleri ile yorumlanmıştır. Karakterizasyonlar sonrası; diatom hücresi Thalassiosirales takımına ait bir tür olarak tanımlanmış ve elde edilen malzemenin β formunda kitin olduğu sonucuna varılmıştır. Izole edilen kitin konsantrasyonu yaklaşık olarak 25 mg/L'dir. Sitotoksisite testleri, kitinin 50 μg/ml'ye kadar toksik etki göstermediğini ortaya koymuştur. Chitin is a structural biopolymer formed as a result of β1-β4 bonds of N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) units. Its chemical structure is similar to cellulose and its most widely used derivative, chitosan. However, these three polymers differ from each other due to the presence of different functional groups on their second carbon. Chitin contains acetamide (-NHCOCH3) group attached to its second carbon in its structure. The chitin, which has a wide range of uses can be used in gel form or solid form. Diatoms are single-celled microalgae with cell walls called frustules made of silica and contain some species proven to produce chitin in the form of β-chitin. The most studied diatom genus in this field are Cyclotella and Thalassiosira. In this thesis, a centric diatom species was studied. Intensive culture was formed from the single-celled strain, and chitin was isolated from this culture. The genetic characterization of the obtained diatom species and the structural characterization of chitin were performed. Images of cells and chitin were taken with scanning electron microscopy (SEM) and inverted phase contrast microscopy. The effect of chitin on the viability of fibroblast cells at different concentrations was interpreted by cytotoxicity tests 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and neutral red uptake assays. After characterizations; the diatom cell was defined as a species belonging to the order Thalassiosirales and it was concluded that the material obtained was chitin in the β form. The concentration of isolated chitin was approximately 25 mg/L. The cytotoxicity tests have resulted in chitin not showing any toxic effects up to 50 μg/ml.

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.

Molluska filumunun kitin çalışmaları çoğunlukla çift kabuklu gastropod ve kafadanbaçaklılara odaklanmıştır. Polyplacophora eski yumuşakça grubu olmasına rağmen, bu organizmaların kitin üzerine çok az çalışma yapılmıştır. Bu az sayıdaki çalışmalarda incelenen vucut kısımlarına bağlı olarak kitin tiplerinin (alfa veya beta) ilişkin sonuçlar verilmiştir. Bu çalışmada bu tartışmayı çözmek için bir kiton türünün (Plaxiphora aurata) üç farklı vucut kısmından (iskelet, kuşak ve radula) kitinin 3D yapısını koruyarak inceledik. TGA ve FTIR sonuçlarımıza göre kiton iskeletin ve kuşağın tipik sinyali beta kitin, radulanın ise tespid edilen sinyali alfa ve bata kitinin tipik sinyaller arasında olduğu görülmektedir. Tüm kitonun gövdesinin kuru ağırlığının kitin içeriği %27,82 olarak kaydedilmiştir. Ayrıca kitinin özeliklerini acıklamak için XRD, SEM ve elementel analiz yapılmıştır. Elde edilen verilere göre kitonlardan izole edilen kitinin nono fiber yapısından dolayı gıda, kozmetik, medikal ve biyomuhendislik alanlarında kulanım potensiyeline sahiptir. Ayrıca yüksek kitin içeriği nedeni ile ticari kitine alternatif olarak değerlendirilebilir., Chitin studies of the Molluska phylum have mostly focused on bivalve gastropods and cephalopods. Although Polyplacophora is an ancient group of mollusks, little work has been done on chitin of these organisms. These few studies provide results for chitin types (alpha or beta) depending on the body parts examined. In this study, we examined the 3D structure of the chitin from three different body parts (skeleton, girdle and radula) of a chiton species (Plaxiphora aurata) to resolve this controversy. According to our TGA and FTIR results, it is seen that the typical signal of the chiton skeleton and belt is beta chitin, while the detected signal of the radula is among the typical signals of alpha and bata chitin. The chitin content of the dry weight of the body of the whole chiton was recorded as 27.82%. In addition, XRD, SEM and elemental analysis were performed to explain the features of the chitin. According to the data obtained, chitin isolated from chitons has a potential for use in the fields of food, cosmetics, medical and bioengineering due to its nono fiber structure. In addition, due to its high chitin content, it can be considered as an alternative to commercial chitin.

Kitin çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılan, selülozdan sonra en bol bulunan polisakkarittir. Eklem bacaklılar, yumuşakçalar, halkalı solucanlar, sünger, alg, mantar ve mercan gibi çeşitli canlıların farklı yapılarında bulunmaktadır. Doğada bulunan kitin formları üç çeşittir: α, β ve γ formları. Kitin toksik olmama, biyobozunabilirlik, biyouyumluluk, antimikrobiyal ve antioksidan özellikleri sayesinde su arıtma, tekstil, ilaç, gıda ve tarımda yaygın kullanım alanlara sahiptir. Kitin ve türevlerinden üretilen biyobozunur filmler, endüstrideki en önemli ürünlerden biridir. Bu çalışmada, Priapulus caudatus (P. caudatus) türünün direk vücut bütünlüğü korunarak tamamen doğal ince kitin film elde edilmiştir. Bu canlının vücut içeriğindeki kitinin hangi forma ait olduğu bilinmemekteydi fakat bu çalışma ile ilk kez elde edilen kitinin beta forma ait olduğu yapılan karakterizasyonlar sonucu belirlenmiştir. P. caudatus türünden elde edilen ince kitin filmin fizikokimyasal özellikleri FT-IR, TGA, XRD, SEM ve elemental analiz teknikleri kullanılarak belirlenmiştir. Ayrıca MTT analizi ile sitotoksik olmadığı ortaya konmuştur. Bu çalışmanın sonucunda, izole edilen doğal ince kitin filmin yüzey morfolojisini, termal kararlılığını, kristallinitesi ve içerdiği elementlerin oranlarını belirlenmiştir. Elde edilen doğal kitin film ileriye yönelik pek çok alanda kullanılabilecektir., Chitin is the most abundant polysaccharide after cellulose, which is widely used in various areas. It is found in different structure as Arthropods, mollusks, ringworms, sponges, algae, fungi, and corals. The forms of chitin in nature are in three types: α, β, and γ forms. Chitin has widespread applications in water treatment, textiles, pharmaceuticals, food, and agriculture due to its non-toxic, biodegradable, biocompatibility, antimicrobial and antioxidant properties. Biodegradable films produce from chitin and its derivatives are one of the most important products in the industry. In this study, the direct body integrity of the P. caudatus species was preserved and a completely natural thin chitin film was obtained. It was not known which form the chitin of this sample belonged to, but it was determined as a result of the characterizations that the chitin obtained for the first time belonged to the beta form. The physicochemical properties of the thin chitin film obtained from P. caudatus species were determined using FT-IR, TGA, XRD, SEM, and elemental analysis techniques. In addition, MTT assay revealed that it is not cytotoxic. As a result of this study, the isolated natural thin chitin film's surface morphology, thermal stability, crystallinity and the ratio of the contents of the element were determined. The natural chitin film obtained can be used in many areas of the future.

Selülozdan sonra doğada en bol bulunan biyopolimer olan kitin, biyolojik faaliyetleri, endüstriyel (tekstil, kâğıt yapmak vd.) ve biyomedikal (ilaç ve gen salımı, yara iyileşmesi vd.) uygulamaları nedeniyle ekonomik bir değere sahiptir. Literatürdeki bulunan çalışmalarda deniz örümceklerinden kitin elde edilmesi ile ilgili hiçbir çalışmada bulunmamaktadır. Bu çalışmada, kitinin eklem bacaklılar şubesine ait olan Pycanogonid littorale ve Borenymphon abyssorum deniz örümceklerinden ilk kez izole edilmiştir. Yapılan çalışmada, asit ve alkali konsantrasyonlarının çeşitli kombinasyonlarını kullanarak P. littorale ve B. abyssorum'dan kitin izole edilmiştir. Ekstrakte edilen kitin örnekleri Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termogravimetrik analiz (TGA), X-ışını difraktometresi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve elemental analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Bu karakterizasyon sonuçları, deniz örümceklerinden elde edilen kitinlerin de diğer Crustacea sınıfı gibi alfa forma sahip olduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak bu çalışma ile ilk kez deniz örümceklerinden kitin elde edilerek detaylı karakterizasyonu yapılmıştır. Kitin içerikleri P. littorale için %50.42 ve B. abyssorum için %40.23 olarak belirlenmiştir. Bu canlıların kitin içeriği diğer canlılara göre oldukça yüksek olarak kaydedilmiştir. Literatürde böcek ve kabukluların (yengeç, kerevit, ıstakoz) kitin içerikleri genellikle %20 civarında (%10 ila %40) rapor edilmiştir. SEM sonuçları, elde edilen kitinlerin yüzey morfolojisi hem fiberli hem de porlu ve pürüzlü bir yüzeye sahip olduğunu göstermiştir. Elemental analizi sonucu B. abyssorum ve B. abyssorum %N değerleri (%5.88 ve %6.77) olarak hesaplanmış ve değerlerin birbirine yakın olduğu gösterilmiştir. Elde edilen N değerleri ticari kitinine yakın olduğu rapor edilmiştir. Bu çalışmada, deniz örümceklerinden elde edilen kitinin gıda, ilaç, atık su arıtımı vb. endüstride alternatif bir kitin kaynağı olarak kullanılabilirliği ön görülmektedir., Chitin which is the most found biopolymer in nature after cellulose, has an economic value due to its biological activities, industrial (textil, paper etc.) and biomedical (drug ve gene delivery etc.) applications. There are no studies in the literature on obtaining chitin from sea spiders. In this study, chitin was isolated for the first time from Pycnogonida littorale and Borenymphon abyssorum belonging to the arthropod phylum. In present study, chitin was isolated from P. littorale and B. abyssorum using various combinations of acid and alkali concentrations. The samples of the extracted chitin were characterized by Fourier transform ınfrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscope (SEM) and Elemental analysis techniques. These characterization results revealed that chitins from sea spiders have an alpha form as the other Crustacea class. As a result, with this study for the first time, the chitin was obtained from sea spiders and its detailed characterization was determined. The contents of the chitin were determined as 50.42% for B. littorale and 40.23% for B. abyssorum. The chitin contents of these organisms were recorded to be higher than other organisms. In the literature, chitin contents of insects and crustaceans (crab, crayfish, lobster) are generally reported around 20% (10 to 40%). SEM results showed that the obtained chitins had a surface morphology with a fiber and porous and rough surface. A result of elemental analysis, B. littorale and B. abyssorum N% values were calculated as 5.88% and 6.77%, respectively and their values were shown to be close to each other. The obtained N values are reported to be close to the commercial chitin. In this study, the chitin isolates that obtained from sea spiders can be used as an alternative source in food, medicine, wastewater treatment etc.

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

Son zamanlarda kitin yenilenebilir bir kaynak ve biyopolimer olma özelliğinden dolayı dünya genelinde tıptan gıdaya, ziraatten kozmetiğe, eczacılıktan atık su arıtımına ve tekstil sektörüne kadar birçok alanda kullanılabilmektedir. Bundan dolayı oldukça dikkat çekmektedir. Kitin doğada selülozdan sonra en yaygın olarak bulunan ikinci biyopolimer olup çoğunlukla deniz kabuklularından elde edilmektedir. Bunun yanı sıra eklembacaklıların dış iskeletleri ve mantarların hücre duvarında bol miktarda bulunmaktadır. Bu çalışmada Haziran böceği (Polyphylla fullo)'nin dış iskeletinden yararlanılarak kitin elde edilmiştir ve Ultraviyole Görünür Bölge Spektrofotometre cihazı kullanılarak 592 nm dalga boyunda kitinin boyar maddeyle giderimi yapılmıştır., Recently, since the chitin is a renewable source and biopolymer, it can be used in many fields from medicine to food, agriculture, cosmetics, pharmaceuticals, wastewater treatment and textile sector. Therefore, it attracts attention. Chitin is the second most common biopolymer found in nature after cellulose and is mostly obtained from shellfish. In addition, the exoskeleton of arthropods and fungi are abundant in the cell wall. In this study, chitin was obtained by using the exoskeleton of June beetle (Polyphylla fullo) and the chitin was removed with dyestuff at 592 nm wavelength using Ultraviolet Visible Spectrophotometer.

Salah satu sumberdaya perikanan khas Kabupaten Cilacap adalah yutuk (Emerita sp.) Atau undur-undur laut. Yutuk masuk ke dalam golongan krustase dan dapat dijumpai di pantai pesisir Cilacap. Yutuk biasanya dimanfaatkan sebagai olahan rempeyek atau umpan pada saat memancing. Salah satu pemanfaatan Emerita sp. Yang dapat diuji cobakan adalah dengan mengolahnya menjadi kitin dan kitosan. Tujuan penelitian ini adalah mengisolasi kitin dan kitosan yutuk (Emerita sp.) Yang di diperoleh dari pesisir pantai Widarapayung, Cilacap. Kitin dan kitosan kemudian dianalisa karakteristiknya meliputi: Analisa kadar air, kadar abu, lemak kasar, protein kasar, kadar serat kasar (kabohidrat), dan derajat deasetilisasi menggunakan FTIR. Hasil penelitian menunjukan kadar tepung kitin seberat 18,87 gr (18,87%) dan tepung kitosan 1,0088 gr (5,34%.). Hasil uji proksimat kitin Emerita sp: kadar air (7,25%); kadar abu (6,09%); lemak kasar (0,91%); protein kasar (35,29%), dan; kadar serat kasar (51,92%), sedangkan untuk kitosan Emerita sp adalah : kadar air (12,14%); kadar abu (3,44%); lemak kasar (0,99%); protein kasar (33,51%), dan; kadar serat kasar (39,66%). Derajat deasetilisasi kitin Emerita sp. Sebesar 66.4% dan untuk kitosan sebesar 94.3%. Hasil menunjukkan bahwa Emerita sp. Dapat dijadikan sebagai kitin dan kitosan.

Bu çalışma, bir kelebek türünün (Argynnis pandora) kanatları ve kanatları hariç diğer vücut kısımlarından izole edilen kitinlerin fizikokimyasal özelliklerindeki farklılıkları ortaya koymak için gerçekleştirilmiştir. Kelebeğin, seçilen her iki vücut bölgesinden deaynı izolasyon metodu kullanılarak kitin ekstre edilmiştir. Kanatların kitin içeriği (%22) diğer vücut kısımlarından (%8) daha yüksek olarak kaydedilmiştir. İzole edilen kitin numuneleri FT-IR, TGA, XRD, SEM ve elementel analiz teknikleri aracılığıyla karakterize edilmiştir. Karakterizasyonun sonuçlarında ise her iki vücut yapısının kitinleri, yüzey morfolojileri hariç diğer sonuçların çok benzer olduğu gözlenmiştir. SEM sonuçları ise kanattan elde edilen kitinin tek bir yüzey morfolojisine sahip olduğunu gösterirken diğer vücut kısımları için dört farklı yüzey morfolojisi gözlenmiştir. Bu sonuçlara göre kitinin yüzey morfolojisinin, canlının vücut kısımları ile büyük ölçüde bağlantılı olduğu hipotezine varılmıştır., This study was carried out to understand the differences in the physicochemical properties of chitin samples obtained from the wings and the other body parts except the wings of a butterfly species (Argynnis pandora). The same isolation method was followed for obtaining chitin specimens from both types of body parts. The chitin content of the wings (22%) was observed as being much higher than the other body parts (8%). The isolated chitin samples were characterized by FT-IR, TGA, XRD, SEM, and elemental analysis techniques. Results of these characterizations revealed that the chitins from both structures (wings and other body parts) were very similar, except for their surface morphologies. SEM analysis results demonstrated one type of surface morphology for the wings and four different surface morphologies for the other body parts of butterfly. Thus, it can be hypothesized that the surface morphology of the chitin is highly related with the body part of butterfly.

Kitin, teknolojinin birçok alanında yüksek kullanım potansiyeline sahip bir biyomateryaldir. Eklembacaklıların dış iskeletlerinin, mantarların hücre duvarlarının ve deniz omurgasızlarının kabuklarının temel yapısında bulunmaktadır. Ayrıca, selülozdan sonra doğada en bol bulunan ikinci biyopolimerdir. Fakat yapısında azot taşıyan biyopolimer düşünüldüğünde kitin en çok bulunan biyopolimerdir. Son yıllarda deniz kabukluları ve mantarlar dışında böcekler, araknidler, mercan ve kabukluların yumurtaları ve hatta yarasa guanosu alternatif kitin kaynaları olarak önerilebilmektedir. Bu çalışmayla bir otbiçen olan Phalangium opilio Linnaeus, 1758 türünün dış iskeletinden ilk kez kitin elde edilmiş ve FTIR, SEM, TGA ve XRD değerlerine bakılarak kitinin karakterizasyonu yapılmıştır. Elde edilen kitinin termal karalılığının yüksek, nanofiber ve nanopor yüzeyli ve alfa formda olduğu görülmüş ve alternatif bir kitin kaynağı olabileceği önerilmiştir., Chitin is a biomaterial which has a high potential of use in many areas of technology. It is found as a structural material in the outer skeletons of arthropods, the cell walls of mushrooms and the shells of marine invertebrates. It is also the second most abundant biopolymer in nature after cellulose. But when considered the biopolymers with nitrogen in their structure, chitin is the most abundant biopolymer. In recent years, apart from crustaceans and mushrooms, of arachnids, corals and crustacean eggs and even bat guanosu have been proposed as alternative chitin sources. In this study, it was firstly extracted chitin from external skeleton of an opilionid species, Phalangium opilio Linnaeus, 1758, and the isolated chitin was characterized by FTIR, SEM, TGA and XRD. The obtained chitin has been found to have high thermal stability, nanofiber and nanoporous surface and alpha form, and it is suggested that it can be an alternative chitin source.

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.

For the first time in scientific history it has been shown that methane is formed under oxic conditions in atmosphere. This iconoclastic discovery will totally change our understanding of atmospheric methane formation and greenhouse gases. The process stems from the interaction of desert dust with cloud water during the course of its long range transport. Bacteria and fungi in desert dust produce oxalate after they come in contact with water in the cloud. The oxalate associated with the iron in the clay mineral causes iron oxalate formation. The iron oxalate, which is destroyed by the help of solar energy, is the source of natural carbon dioxide in the atmosphere which is still not recognized by the scientific world. The mechanism of formation of methane in atmosphere, which is observed at the same time as carbon dioxide and proved to be present in this work, is also formed by the disintegration of the chitin molecule presumed to be in the dusts. Chitin is caused by the fact that the deserts are covered with forests lakes and rivers in the past, and at present they are also involved in the formation of atmospheric methane. The main elements of the reaction chain are bacteria and fungi since methane formation is not observed in dust samples sterilized with gamma radiation. Bilim tarihinde ilk defa olmak üzere atmosferde, metanın oksik koşullar altında oluştuğu gösterilmiştir. Bu devrim niteliğindeki keşif atmosferde metan oluşumu ve sera gazı konusundaki anlayışımızı tamamen değiştirecektir. Süreç, uzun menzilli taşınım sırasında çöl tozunun bulut suyuyla etkileşiminden kaynaklanmaktadır. Çöl tozu içerisinde bulunan bakteri ve mantarlar bulut içerisindeki su ile temas etmeleri sonrasında oksalat üretmektedirler. Kil minerali içerisindeki demir ile birleşen oksalat demir oksalat oluşumuna neden olmaktadır. Güneş enerjisinin de yardımı ile parçalanan demir oksalat atmosferdeki doğal karbondioksitin halen bilim dünyası tarafından fark edilemeyen kaynağıdır. Atmosferde, karbondioksit ile aynı zamanda oluştuğu izlenen ve bu çalışmada da varlığı kanıtlanan metanın oluşum mekanizması ise yine tozların içerisinde olduğu varsayılan kitin molekülünün parçalanması ile oluşmaktadır. Kitin çöllerin geçmiş zamanda göller, ormanlar ile kaplı olmasından kaynaklanmakta ve günümüzde de atmosferik metanın oluşmasında rol almaktadır. Reaksiyon zincirinin ana unsuru bakteri ve mantarlardır. Çünkü Gama radyasyonu ile sterilize edilen toz örneklerinde metan oluşumu izlenmemiştir.

Bu çalışmada, karides kabuklarından elde edilen kitin asit klorürler, karboksilik asitler ve anhidritle etkileştirildi. Kitin ve yeni sentezlenen maddeler farklı tekniklerle karakterize edildi. Ayrıca kitin ve sentezlenen kitin türevleri ile diyot oluşturularak karakterize edildi. Kitin sırasıyla 3,5-dinitrobenzoil klorür (35DK), ftaloil diklorür (FD), o-asetilsalisiloil klorür (OAK), 4-nitrobenzoil klorür (4NK), 4,5-dikloroftalik asit (45DA), difenik asit (DA), kumarin-3-karboksilik asit (K3KA) ve benzofenon-3,3’,4,4’-tetrakarboksilik dianhidrit (B33’44’TD) maddeleri ile etkileştirildi. Kitin ve yeni sentezlenen maddeler FT-IR, katı faz CCP/MAS NMR, XRD, SEM, TGA, DSC ve iletkenlik ölçümü teknikleri ile karakterize edildi. Kitin ve yeni sentezlenen maddelerin yapılarını belirlemek için FT-IR ve C CP/MAS NMR spektroskopileri kullanılmıştır. FT-IR ve 13C CP/MAS NMR spektrumları esterleşme tepkimesinin gerçekleştiğini göstermiştir. Kitin ve sentezlenen maddelerin kristal boyutları ve kristallik indeksleri XRD analizleri ile karşılaştırıldı. XRD analiz sonuçları sentezlenen maddelerin kitine göre daha düşük kristallik derecesine sahip olduklarını göstermiştir. SEM analizi ile kitin ve sentezlenen maddelerin yüzey morfolojisi belirlendi. Termogravimetrik analiz (TGA) yöntemi ile kitin ve sentezlenen maddelerdeki kütle kaybı artan sıcaklığın bir fonksiyonu olarak belirlendi. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) tekniği ile kitin ve sentezlenen maddeler tarafından soğurulan veya salıverilen ısı miktarı sıcaklığın bir fonksiyonu olarak belirlendi. Sentezlenen maddelerin elektriksel iletkenlikleri ölçüldü ve K4NK, K35DK, K45DA, KOAK, KFD, KB33’44’TD maddelerinin yarı iletken özellik gösterdikleri tespit edildi. Ayrıca sentezlenen maddelerin diyotları (Au/polimer/n-Si) yapıldı ve bu diyotların karanlıkta ve aydınlatma altında akım-gerilim (I-V) ölçümleri alındı. Aydınlatma için 100 mW/cm2 şiddetindeki ışık kaynağı kullanıldı. I-V grafiklerinden sentezlenen maddelerin diyotlarının doğrultucu özellik gösterdiği görüldü. Daha sonra, bu diyotlara ilişkin bazı parametreler (idealite faktörü (n), engel yüksekliği (Φb) ve seri direnç (R)) hesaplandı. Son olarak, bu diyotların ışığa karşı duyarlılıkları incelendi ve bu diyotlara ilişkin bazı fotoelektrik özellikler belirlendi. Anahtar kelimeler: Kitin, polimer, sentez, karakterizasyon, asit klorür, anhidrit, schottky diyot, idealite faktörü, engel yüksekliği In this study, chitin obtained from shrimp shells was interacted with acid chlorides, carboxylic acids and anhydride. The chitin and new synthesized materials were characterized with different techniques. In addition, these diodes were characterized by forming diodes with chitin and synthesized chitin derivatives. Chitin was interacted with 3,5-dinitrobenzoyl chloride, phthaloyl dichloride, o-asetylsalicyloyl chloride, 4-nitrobenzoyl chloride, 4,5-dichlorophthalic acid, diphenic acid, coumarin-3-carboxylic acid and benzophenone-3,3’,4,4’-tetracarboxylic dianhydride, respectively. The chitin and the synthesized materials were characterized by FT-IR, solid state 12 C CP/MAS NMR, XRD, SEM, TGA, DSC and conductivity measurement techniques. FT-IR and 13 C CP/MAS NMR spectroscopies were used to determine the structure of chitin and synthesized materials. FT-IR and 13C CP/MAS NMR spectra showed that esterification reaction is realized. Crystal size and crystalline index of the chitin and synthesized materials were compared by XRD analysis. XRD analysis results showed that synthesized materials have lower crystallinity degree according to chitin. Surface morphology of chitin and synthesized materials was determined by SEM analysis. Mass loss in chitin and synthesized materials with thermogravimetric analysis (TGA) method was determined as a function of increasing temperature. The amount of heat absorbed or released by chitin and synthesized materials with differential scanning calorimetry (DSC) technique was determined as a function of temperature. The electrical conductivity of the synthesized materials was measured and it was found that K4NK, K35DK, K45DA, KOAK, KFD, KB33’44’TD are semiconductor. Besides, the diodes of synthesized materials (Au/polymer/n-Si) were constructed, and the current-voltage (I-V) measurements of these diodes in dark and under illumination were taken. It has been used a light source of 100 mW/cm intensity for lighting. It was seen from I-V graphics that the diodes of synthesized materials show rectifier property. Later on, some parameters (ideality factor (n), barier height (Φb) and series resistance (R)) related to these diodes were calculated. Lostly, the susceptibility of these diodes to light was investigated, and some photoelectric properties related to these diodes were determined. s Keywords: Chitin, polymer, synthesis, characterization, acid chloride, anhydride, schottky diode, ideality factor, barrier height Bu çalışma Dicle Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü tarafından ZGEF.15.012 Proje numarasıyla desteklenmiştir.

Chitin adalah polisakarida alami potensial yang digunakan sebagai adsorben. Salah satu contohnya adalah penggunaan kitin sebagai adsorben dalam pembuatan komposit kitin-kalsium fosfat. Penelitian ini merupakan penelitian teoritis dengan metode kimia kuantum ab initio pada tingkat teori dan himpunan dasar HF/6-31G(d,p) untuk memprediksi struktur dan interaksi yang terjadi dalam pembentukan kitin-kalsium fosfat. Hasil perhitungan menunjukkan interaksi antara kitin dimer dan kalsium fosfat. Energi interaksi antara kitin dimer dengan Ca + adalah -359,837 kJ/mol pada jarak 2,25 A. Interaksi PO 4 3- dengan kitin dimer memiliki energi -274,770 kJ/mol pada jarak 3,20 A. Interaksi CaPO 4 - dengan kitin dimer memiliki energi -64,058 kJ/mol pada jarak 2,50 A. Untuk konfigurasi (kitin dimer... CaPO 4 - )II dan konfigurasi (kitin dimer... CaPO 4 - )II sebesar -21.475 kJ/mol pada jarak 3,85 A. Energi interaksi antara kitin dimer dan Ca 3 (PO 4 ) 2 adalah -284.123 kJ/mol pada jarak 2,55 A. Dan interaksi antara kitin dimer dengan (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH) adalah -105,200 kJ/mol pada jarak 2,50 A.

Daha önceki çalışmalarda izole edilen kitinler toz ya da granül haldedir. Literatür taraması sonucu sadece süngerlere ait birkaç türden ve bir böcekten üç boyutlu kitin izole edildiği görülmüştür. Mevcut çalışmada ise bir canlının (çıyanın) farklı vücut kısımlarından (anten, kafa, kıskaç, boyun, gövde, ayak ve kuyruk) orijinal yapı ve şekli koruyarak iki ve üç boyutlu kitin örnekleri elde edilmiştir. Bu kitinlerin fizikokimyasal özellikleri FT-IR, TGA, SEM ve XRD analizleri ile belirlenmiştir. Yine daha önceki çalışmalarda, kitinin fizikokimyasal özelliklerinin kaynağa göre değiştiği ortaya konmuştur. Mevcut çalışmada ise bir organizmanın farklı vücut kısımlarından aynı metod ile yapı ve şekil korunarak elde edilen kitinlerin fizikokimyasal özelliklerinin (kristalinite, termal kararlılık ve yüzey morfolojisi) kaynağa göre önemli değişiklik gösterdiği belirlenmiştir. Diğer yandan çıyanın farklı vücut kısımlarından izole edilen kitinlerin lizozim adsorpsiyon kapasitelerinde farklılık olup olmadığı da araştırılmıştır. Çıyanın farklı vücut kısımlarından aynı metod ile elde edilen kitinlerin lizozim adsorpsiyon kapasitelerinde oldukça önemli farklılıklar olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak bu tez çalışmasında, bir canlının farklı vücut kısımlarından izole edilen kitinlerin fizikokimyasal özelliklerinin de farklı olduğu ve bu farklılığın da uygulama alanını oldukça etkilediği ortaya konmuştur. Bu çalışma ileriye yönelik, farklı organizmalardan daha farklı şekiller ve fizikokimyasal özelliklere sahip kitinlerin elde edilmesine olanak sağlayacak ve elde edilecek iki ve üç boyutlu bu örnekler biyoteknoloji alanına yeni bir bakış açısı kazandıracaktır., In earlier studies, the isolated chitin is in powder or granule form. In literature, only few studies can be seen about three dimensional chitin production from sponges and insect. In present study two and three dimensional chitin was isolated from different body parts (antennae, head, forcipule, collum, trunk, trunk legs and last pair of legs)of centipedes by keeping the original structure and shape. Isolated chitins were physicchemically characterized via FT-IR, TGA, XRD and SEM analysis. In previous studies it was revealed that physicochemical properties of chitin varies according to the source. In present study chitin was isolated from different body parts of organism using the same method and keeping the original shape and structure and big differences were observed among chitin obtained from each separate body parts in terms of physicochemical characterizations. On the other hand, it was also investigated whether the chitins isolated from different body parts of centipede have differences in their adsorption capacities of lysozyme. Significant differences were observed in the adsorption capacities by chitin isolated from different body parts of centipede using the same isolation method. In this study it was revealed that the chitin isolated from different body parts of centipedes is physicochemically different and has been shown that these physicocehmically different chitins greatly has influence the application areas. In addition, this study will also allow the isolation of two and three dimensional chitin with different physicochemical properties from different organisms and this two and three dimensional samples will bring a new perspective in area of biotechnology.

Bilindiği gibi, bir organizmada bulunan kitin, onun farklı vücut kısımlarının sahip olduğu fonksiyonel özelliklerinden dolayı oldukça büyük farklılık gösterebilir fakat bir organizmanın farklı gelişim evrelerinde bulunan kitinin karakteristik özelliklerinin nasıl değiştiği hala bilinmemektedir. Bu tez çalışması, bir böceğin (Vespa crabro) farklı morfolojik evreleri –larva, pupa ve yetişkin– boyunca kitin matriksin fizikokimyasal özelliklerinin nasıl değiştiğini belirlemek için yapılmıştır. Organizmanın içerdiği % kitin miktarının canlı büyüdükçe aşamalı olarak arttığı (% 2., 6.2 ve 10.3), özellikle larva evresinden pupa evresine geçerken sentezlenen kitin miktarının neredeyse 3 kat olacak şekilde önemli ölçüde arttığı bulunmuştur. Enzimatik yıkım testleri izole edilen kitinlerin neredeyse tamamen saf olduklarını ispatlamıştır. Bu kitin örnekleri ayrıca termal yıkım analizine tabii tutulmuş ve örneklerin sahip oldukları termal kararlılıklarının birbirlerine benzer oldukları görülmüştür. Diğer yandan, kitinlerin yüzey morfolojilerinin canlının gelişimine göre oldukça farklılık gösterdiği gözlenmiştir., It is already known that chitin in a single organism can exhibit huge differences depending on the functions it serves in different body parts, but the alterations in the characteristics of chitin in course of developmental stages of an organism still remain unknown. This thesis study presents findings on how chitin matrix is changing physicochemically through discrete morphological stages –larva, pupa and adult– of an insect (Vespa crabro). Chitin content of the organisms were found to increase gradually as the organism grew; 2.1, 6.2 and 10.3%, with a dramatic increase in chitin deposition (nearly 3 folds) during the instar from larva to pupa. Enzymatic digestion test demonstrated that chitin isolates were close to pure. Chitin isolates were also subjected to thermal pyrolysis and no variations were observed in the thermal stability of the samples. However, it was observed that surface characteristics of chitin changed greatly as the insect grew.

132401023 Kitosan merupakan hasil deasetilasi dari kitin yang di hasilkan dari isolasi cangkang kepiting laut. Tahap ekstraksi kitin meliputi proses demineralisasi dengan HCl 1 M yang bertujuan untuk penghilangan mineral yang terdapat dalam cangkang kepiting laut dan deproteinasi dengan NaOH 3,5 % yang bertujuan untuk menghilangkan protein. Transformasi kitin menjadi kitosan dilakukan melalui cara deasetilasi dengan NaOH 50% yang bertujuan untuk memutuskan gugus asetil. Dari hasil penelitian yang dilakukan di peroleh karakterisasi sebagai berikut: rendemen transformasi dari cangkang kepiting sampai tahap demineralisasi adalah 25,4695 %, dari tahap demineralisasi menuju kitin adalah 61,1116 %, dan dari kitin menjadi kitosan adalah 90,84%, kadar air yang di peroleh 6,76 %, kelarutan kitosan dan kitin dalam asam asetat 10 % secara berturut 12,3% dan 0,17%, tekstur berupa serbuk, derajat deasetilasi kitosan dengan metode FTIR adalah 99.006 %, pada uji ninhidrin berwarna ungu pada kitosan dan pada kitin tidak. Analisa mineral menggunakan AAS dengan perbandingan antara cangkang kepiting dan hasil dari demineralisasi secara berurutan pada Ca (5,22 % : < 0,001 ppm), Mg (1,01 % : 0,003 %), Na (15,98 % : 0,08 %), Zn (14,54 ppm : 9,28 ppm), Cu (3,04 ppm : 2,42 ppm), Fe (256,55 ppm : 38,78 ppm). Analisa protein dengan metode volume dengan perbandingan cangkang kepiting, hasil demineralisasi dengan kitin dari hasil deproteinasi secara berurutan adalah 13,08 %, 43,33 %, dan 39,61 %. Chitosan is the result of deacetylation of chitin produced from crab shells sea isolation. Chitin extraction stage includes the demineralization with 1 M HCl aimed at the removal of minerals contained in crab shells sea and deproteinasi with NaOH 3.5%, which aims to eliminate the protein. The transformation of chitin into chitosan is done by means of deacetylation with NaOH 50% aiming to decide an acetyl group. From the results of research conducted in the characterization obtained as follows: the yield of the transformation of the shell kepingting to demineralization phase was 25,4695 %, of demineralization stages toward chitin is 61.1116%, and from chitin into chitosan is 90,84 %, water content which obtained 6.76%, solubility chitin and chitosan in acetic acid 10% by respectively 12.3% and 0.17%, floured texture, degree of deacetylation chitosan with FTIR method is 99 .006%. Mineral analysis using AAS with a comparison between the shells of crab and results of demineralization by sequence on Ca (5.22%

Kitin, eklembacaklıların göz bileşenlerinde görme sisteminin bir parçası olarak hizmet vermektedir. Bu şekilde son derece özelleşmiş vücut bölgelerindeki kitinin kalitesi daha detaylı inceleme gerektirmektedir. Yusufçuk böceğinin (Sympetrum fonscolombii) bileşik gözlerinin korneal (ommatidial) lensinde bulunan kitin, klasik metod kullanılarak izole edilmiştir. Böceğin korneal lenslerinin kitin içeriği oldukça yüksek olduğu belirlenmiştir (% 20.3±0.85). Korneal lens kitininin FT-IR analizi sonuçları, tüm eklembacaklı türlerindeki gibi bulunan α-formda olduğunu göstermiştir. Taramalı elektron mikroskobu ile elde edilen yüzey morfolojisi analizi sonuçları, korneal lens kitininin pürüzsüz iç kısmı kısa kitin nanofibriller ile eş merkezli ince tabakalardan yapılmış olan kitin oluşumuna sahipken korneal lens kitininin dış kısmı, papiller yapıların düzenli diziler ile uzun kitin fibrillerin oluştuğunu göstermiştir. Kitinaz ile yapılan enzimatik sindirim çalışmaları, elementel analiz sonuçları ve asetilasyon derecesi değeri korneal lenslerden elde edilen kitin örneklerinin saf olduğunu göstermiştir. Korneal lens kitininin maksimum bozunma sıcaklık değeri 369.2°C' de gözlenmiştir. X-ışını analizi, korneal lens kitininin yüksek kristallik indeksine (% 96.4) sahip olduğunu göstermiştir. Böceğin bileşik gözlerinin ommatidialin' de bulunan kitinin belirlenmesi böceğin görüşünü anlama ve kitin tabanlı optik malzeme tasarım çalışmalarına yarar sağlayabilir., Chitin in the compound eyes of arthropods serves as a part of the visual system. The quality of chitin in such highly specialised body parts deserves more detailed examination. Chitin in the corneal (ommatidial) lenses of dragonfly (Sympetrum fonscolombii) compound eyes was isolated by using the classical chemical method. The chitin content of the corneal lenses was determined to be quite high (20.3±0.85%). The FT-IR analysis showed that corneal lens chitin was in the α-form as found in all arthropod species where mechanical strength is required. The surface morphology analysis by scanning electron microscopy revealed that the outer part of corneal lenses consisted of long chitin fibrils with regular arrays of papillary structures while the smoother inner part had concentric lamellated chitin formation with shorter chitin nanofibrils. Chitinase enzymatic digestion studies, elemental analysis results and the degree of acetylation value showed the purity of chitin samples from corneal lens. The maximum degradation temperature value of the corneal lens chitin was observed at 369.2 ºC. X-ray analysis revealed that corneal lens chitin has high crystallinity index; 96.4%. Identification of chitin found in ommaditia of insect compound eyes can provide insights into insect vision and chitin-based optical material design studies.

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.

M-BIOTEK

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.

Astma er en alvorlig lungesykdom som antas å ramme rundt 300 millioner mennesker verden over og det er stadig flere som får det. Sykdommen er kronisk og svært kostbar for samfunnet. Acidic mammalian chitinase (AMCase) er et humant enzym som kan bryte ned det uløselige karbohydratet kitin. Det er påvist en økning av AMCase i lungeceller hos astmapasienter. AMCase produseres av epitelceller og makrofager, og induserer en produksjon av kjemokiner. Disse kjemokinene fører til en økt rekruttering av T-celler, eosinofiler og makrofager til lungene og fører til at inflammasjon og hypersensitivitet i luftveiene øker. For å lære mer om hvordan AMCase binder til substrat og inhibitor, i tillegg til å lære mer om enzymets eventuelle prosessivitet, er det nødvendig med en rekombinant villtype av AMCase som kan dyrkes opp i store mengder, samt ulike seterettede mutanter av enzymet. I denne oppgaven har det blitt laget to plasmider hvor tryptofanresiduer i subsete – 1 og + 3 har blitt byttet ut med alaninresiduer. Dette fører til en endring i det substratbindende setet til AMCase. Det har også blitt laget et plasmid hvor den katalytiske syren glutamat har blitt byttet ut med glutamin, slik at substrathydrolyse ikke lenger er mulig. Villtype-AMCase og én av mutantene (W99A) har blitt dyrket opp og AMCase-protein har blitt produsert. Ved å indusere lungeepitelceller med IL-13 utvikler cellene en astmaliknende respons. Lungecellene ble dyrket i lett og tungt SILAC-medium og analysert ved hjelp av Orbitrap massespektrometri. I to paralleller ble det funnet til sammen 2150 identifiserte proteiner, hvorav 15 var opp- og 22 nedregulerte med en Benjamini-Hochberg korrigert p-verdi på mindre enn 1 %. Det var kun to proteiner som ble funnet i begge parallellene. Det ble funnet en rekke signifikant regulerte proteiner som viste en sammenheng med astma. Flere proteiner som er involvert i kalsiumhomeostase, kollagensyntese, metabolisme og immunrespons ble funnet. Disse deltar i blant annet cellesignalisering og endring av celler og vev i luftveiene. Det ble også funnet noen proteiner som tar del i samme reaksjonsvei. Det ble for eksempel funnet to proteiner som deltar i ”hematopoietic cell lineage”, en reaksjonsvei som fører til at granulocytter, monocytter/makrofager, T-celler og B-celler blir produsert av hematopoietiske stamceller. Asthma is a serious lung disease that affects approximately 300 million people worldwide. The disease is chronic and very costly for the community. Acidic mammalian chitinase (AMCase) is a human enzyme that is capable of degrading the insoluble carbohydrate chitin. An increased amount of AMCase is shown in the lung cells of asthmatic patients. The great producers of AMCase are epithelial cells and macrophages. AMCase induces the production of chemokines which recruit T cells, eosinophils and macrophages to the lungs. This leads to an increased inflammation and hypersensitivity of the airways. To learn more about how AMCase binds to substrates and inhibitors, in addition to learning more about any processivity AMCase might have, it is necessary to have recombinant wild type AMCase that can be produced in a large quantum, as well as different site-directed mutants of the enzyme. In this thesis two plasmids has been made where tryptophan residues in subsites – 1 and + 3 were replaced with alanine residues. This leads to a change in the substrate binding site. Another plasmid was made where the catalytic acid glutamic acid 140 was replaced with glutamine. This leads to an inefficient substrate hydrolysis. Wild type and W99A have been cultured and AMCase protein has been produced. By inducing epithelial lung cells with interleukin-13, the cells will develop an asthma-like response. Lung cells were cultured in light and heavy SILAC media and analyzed with Orbitrap mass spectrometry. In two parallels there were found 2150 identified proteins. 15 of these were upregulated and 22 were downregulated with a Benjamini-Hochberg corrected p-value set to 1 %. Only two proteins were found in both parallels. Several significantly regulated proteins were found that might have an importance in human asthma. There were found several proteins that were involved in calcium homeostasis, collagen synthesis, metabolism and immune responses. These are involved in a number of processes, including cell signaling and airway remodeling. There were also found some proteins that were involved in the same pathways. Two proteins involved in the hematopoietic cell lineage were found. This is a pathway that leads to the production of granulocytes, monocytes/macrophages, T cells and B cells from hematopoietic stem cells.

Kitin er et uløselig og lineært polysakkarid som består av N-acetylglukosaminenheter bundet sammen med β-1,4-bindinger. Kitin finnes ikke naturlig i kroppen, men mennesker kan likevel produsere humane kitinaser som degraderer kitin. De to humane kitinasene vi kjenner til i dag er Acidic Mammalian Chitinase (AMCase) og Human Chitotriosidase (HCHT). Både AMCase og HCHT er klassifisert som familie 18 kitinaser. De to humane kitinasene er en del av vårt medfødte immunsystem. HCHT er vist blant annet å motvirke soppinfeksjoner og kan være kilde til nyttige kitooligosakkarider ved transglykosylering. Det er blitt observert produksjon av AMCase og HCHT i sammenheng med mange ulike sykdommer som for eksempel henholdsvis astma og Gauchers sykdom. Inhibering av AMCase har blitt forslått som behandlingsmetode for astma. Dersom HCHT har en positiv effekt på immunforsvaret kan det være ugunstig å inhibere denne kitinasen. For å finne selektive inhibitorer for AMCase og HCHT er det interessant å studere ulikheter mellom bindesetene til disse to enzymene. Målet med denne oppgaven er å utføre seterettet mutagenes på ulike aminosyrer i bindesetet til HCHT. Det skal utføres mutasjoner som endrer aminosyrer i HCHT til aminosyren ved tilsvarende posisjon i AMCase. Mutasjonene som ble utført til dette formålet var Q145R, Y190N, Q188I og S240Y i subsetene +2 og +3. Det ble også utført seterettet mutagenese på to aminosyrer som forventes å være gunstig ved transglykosylering; disse mutasjonene var W218F ved subsete +2 og D138N i TIM-barrel ved subsete -1. Det ble gjennomført vellykkede fremstilling av alle de seks seterettede mutantene. Alle mutantene viste kitinaseaktivitet ved overekspresjon i Pichia pastoris. I tillegg ble AMCase-villtype forsøkt isolert ved ionebyttekromatografi. Ved isolering av AMCase ble det benyttet samme betingelser som for tidligere isolering av HCHT. Det viste seg at ionebytterkromatografi under disse betingelsene ikke ga vellykket isolering av AMCase. Dette kan for eksempel være på grunn av at AMCase har lavere pH optimum enn HCHT.Chitin is an insoluble and linear polysaccharide consisting of N-acetylglucosamine units connected by β-1,4-bonds. Chitin is not produces in the human body, but humans can still produce chitinases that degrades chitin. The two human chitinases known today is Acidic Mammalian Chitinase (AMCase) and Human Chitotriosidase (HCHT). Both AMCase and HCHT are classified as family 18 chitinases. These two human chitinases are a part of our innate immune system. HCHT has been shown to have an anti-fungal effect and can be a source of chito-oligosaccharides by transglycosylation. It has been observed that AMCase and HCHT are produced in the presence of many different diseases such as asthma and Gauchers disease, respectively. Inhibition of AMCase has been suggested as treatment for asthma. If HCHT has a positive effect on the immune system it can be unfavorable to inhibit this chitinase. In order to find selective inhibitors of AMCase and HCHT it is interesting to study the differences between the active sites of the two enzymes. The aim of this thesis is to perform site-directed mutagenesis of various amino acids in the active site of HCHT. Amino acids in HCHT are going to be altered to the amino acids at the corresponding position in AMCase. The mutants made for this purpose were Q145R, Y190N, Q188I and S240Y, located by subsites +2 and +3. It was also performed site-directed mutagenesis on two amino acids that are expected to be beneficial for transglycosylation; these mutations were W218F close to subsite +2 and D138N in the TIM-barrel by subsite -1. All the six mutants where successfully produced and all mutants showed chitinase activity by overexpression in Pichia pastoris. In addition, it was attempted to isolate AMCase-wild-type by ion change chromatography. The conditions used for the isolation of AMCase were the same conditions used for previous isolation of HCHT. It turned out that ion change chromatography with these conditions did not give successful isolation of AMCase. This may be because AMCase has a lower pH- optimum than HCHT.

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

Bu çalışmada sulu çözeltiden kitin ve kitin türevleri ile bazı toksik boyarmaddelerin (indigo karmen ve tripan mavisi) adsorpsiyonları sıcaklığa ve pH'a bağlı olarak incelendi. Her bir boyarmadde için farklı sıcaklıklarda elde edilen kinetik veriler Lagergren, Ho-McKay ve Weber Morris denklemlerine uygulandı ve sırasıyla bu sıcaklıklardaki adsorpsiyon hız sabitleri (kads1, kads2) ve gözenek difüzyon hız sabitleri kp belirlendi. Kitin ile indigo karmen ve tripan mavisi adsorpsiyonuna ilişkin deneysel veriler Ho-McKay denklemine uyduğundan dolayı bu denklem kullanılarak belirlenen adsorpsiyon hız sabitleri Arrhenius denklemine uygulanarak kitin ve kitin türevleri üzerinde indigo karmen ve tripan mavisi adsorpsiyonlarına ilişkin aktivasyon enerjileri (Ea) belirlendi. Ayrıca kitin ile her bir boyarmaddenin adsorpsiyonu için farklı sıcaklıklarda izoterm çalışması yapılarak izoterm eğrileri elde edildi. Kinetik ve izoterm çalışmalarından sonra, indigo karmen ve tripan mavisi adsorpsiyonu üzerine pH etkisi incelendi ve her bir boyarmadde için farklı pH'larda kinetik veriler elde edildi. Daha sonra kitin modifiye edilerek yüzey özelliği değiştirildi. Sulu çözeltiden modifiye edilmiş kitinlerle (BAC ve MAC) indigo karmen ve tripan mavisi adsorpsiyonları kinetik olarak incelendi. Her bir boyarmadde için farklı sıcaklıklarda elde edilen kinetik veriler Lagergren, Ho-McKay ve Weber Morris denklemlerine uygulandı ve sırasıyla bu sıcaklıklardaki adsorpsiyon hız sabitleri (kads1, kads2) ve gözenek difüzyon hız sabitleri kp belirlendi. In this study the adsorptions of some toxic dyestuffs (Indigo Carmine and Trypan Blue) by chitin and modified chitin from aqueous solution were investigated as dependent on temperature and pH. Kinetical data obtained for each dyestuff at different temperatures were applied to Lagergen, Ho-McKay, Weber-Morris equations and kads,1 ,kads,2 and pore diffusion rate constants kp at these temperatures were determined respectively. Due to the adsorptions of indigo carmine and trypan blue fitted to Ho- McKay equation, adsorption rate constants obtained from this equation applied to Arrhenius equation and activation energies (Ea) related to the adsorptions of Indigo Carmine and Trypan Blue on chitin were determined. Furthermore, isotherm study for each dyestuff was done and isotherm curves at different temperatures were obtained. After kinetic and isotherm studies, the effect of pH on the adsorption of Indıgo Carmine and Trypan Blue was inhvestigated and kinetical data were obtained for each dyestffs at different pHs. Then chitin was modified and its surface property was changed. The adsorption of Indigo Carmine and Trypan Blue by modified chitin (MAC and BAC) from aqueous solution was kinetically investigated. Kinetical data obtained for each dyestuff at different temperatures were applied to Lagergen, Ho-McKay, Weber-Morris equations and kads,1 ,kads,2 and pore diffusion rate constants kp at these temperatures were determined respectively.