Tavuk derisinden jelatin ekstraksiyonunda proses koşullarının kinetik ve termodinamik parametrelere etkisi
Effects of process conditions on kinetics and thermodynamic parameters in gelatin extraction from chicken skin
Yazar: ÜMRAN CANSU
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN BORAN
Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada; tavuk derisinden jelatin ekstraksiyonu kinetik ve termodinamik olarak incelenmiş, verim ve kalite üzerine önemli etkisi olan sıcaklık, pH, çözücü:deri oranı ve deri boyutunun kinetik ve termodinamik parametreler üzerine etkisi araştırılmıştır. Farklı koşullarda jelatin ekstraksiyonu gerçekleştirilmiş, en iyi verimin elde edildiği koşullarda üretilen tavuk derisi jelatini farklı kaynaklardan elde edilen ticari jelatinlerle bazı enstrümental özellikleri bakımından karşılaştırılmıştır. Bu çalışma, hayvansal kaynaklardan katı-sıvı ekstraksiyonunun kinetik ve termodinamik olarak incelendiği ender çalışmalardan biridir. Kinetik ve termodinamik parametreler, ekstraksiyon süresince ölçülen protein ve hidroksiprolin miktarına göre hesaplanmış ve elde edilen deneysel verilerin mevcut kinetik modellerle tahmin edilebilirliği araştırılmıştır. Ekstraksiyonda elde edilen deneysel protein ve hidroksiprolin verilerinin uygulandığı kinetik modeller arasında Peleg modeli en yüksek R2 (0.97-0.99) ve en düşük RMSE değerlerinin elde edildiği ve jelatin ekstraksiyonunu en iyi açıklayan model olmuştur. Hesaplanan termodinamik parametreler, tavuk derisinden jelatin ekstraksiyonunun endotermik, kendiliğinden gerçekleşen, uygulanabilir ve geri dönüşsüz bir olay olduğunu göstermiştir. Tavuk derisi jelatini ve diğer ticari jelatin örnekleri; taramalı elektron mikroskopu görüntüleri, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi profilleri, poliakrilamid elektroforez jelleri, aminoasit kompozisyonları ve ultraviyole absorbans spektrumları bakımından karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, uygun biyoayırma işlemleri ile tavuk derisinden kaliteli jelatin üretilebileceğini göstermiştir.

Anahtar kelimeler: Ekstraksiyon, FTIR, Jelatin, Kinetik modelleme, SEM, Tavuk derisi.

Abstract:
In this study, gelatin extraction from chicken skin is investigated kinetically and thermodynamically by studying effect of the most significant extraction parameters including temperature, pH value, solvent:skin ratio and skin dimensions on kinetics and thermodynamic parameters. Gelatin extraction was carried out at different extraction conditions and, chicken skin gelatin obtained was compared with commercial gelatins from diffferent sources in terms of some instrumental characteristics. This study is one of few studies, which examine kinetics and thermodynamics of solid-liquid extraction process in animal-sourced materials. Kinetics and thermodynamic parameters were calculated based on protein and hydroxyproline concentrations measured during extraction, and predictability of experimental data was evaluated by the most common kinetic models. Among the models used for prediction of protein and hydroxyproline data, Peleg model was the most suitable model which best fits to the experimental data based on R2 (0.97-0.99) and RMSE values calculated. Thermodynamic parameters showed that gelatin extraction was endothermic, spontaneous, thermodynamically favorable and irreversible. Chicken skin gelatin and other commercial gelatin samples were compared by their scanning electron microscopy images, Fourier transform infrared electron spectroscopy profiles, polyacrylamide electrophoresis gels, amino acid compositions and ultraviolet absorbance spectrums. Results revealed that high quality gelatin might be produced from chicken skin by appropriate biospearation methods.

Keywords: Extraction, FTIR, Gelatin, Kinetic modelling, SEM, Chicken skin