Ananas meyve ve atıklarından bromelain (C39H66N2O29) ekstrakt eldesi ile uygulama alanlarının araştırılması
Production of bromelain (C39H66N2O29) extract from pineapple fruit and wastes and investigation of application areas
Yazar: ASLIHAN TURHAN
Danışman: PROF. DR. EMEK DERUN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Ananas atıkları nihai değerleri yüksek olan geri dönüştürülebilir maddeleri bünyesinde barındırmaktadır. Ananas işleme zinciri boyunca kabuk, taç, gövde, yapraklar ve çekirdek gibi yüzdesel oranları %45-%65 arasında değişen atıklar ortaya çıkmaktadır. Ananas meyve ve atıkları önemli miktarlarda bir proteaz enzimi olan bromelain (C39H66N2O29) içermektedir. İlaç, kozmetik, tekstil ve gıda endüstrileri tarafından yüksek talep gören bromelain farmakolojik özellikleri nedeniyle tıp alanında da sıklıkla tercih edilmektedir.
Deneysel çalışmada hammadde olarak kullanılan "Golden Extra Sweet" türü ananas, çeşitli yerel marketlerden temin edilmiştir ve bu türe ait atık oranının %40-%51 arasında olduğu belirlenmiştir. Ananasın taç ve kabuk kısımları, 40°C, 50°C ve 60°C sıcaklıklarda kurutularak; meyve ve çekirdek kısımlardan ise yaş bazlı olarak fosfat tampon çözeltisinde (PBS) (pH: 7,4) ham bromelain özleri geleneksel ekstraksiyon yöntemi ile hazırlanmıştır. Bromelain özleri, hacimce %30, %50 ve %70'lik soğutulmuş etanol (0°C) ile saflaştırılmıştır. Enzim aktivite tayininde "Kazein Sindirme Ünitesi Aktivite Tayin Yöntemi" tercih edilmiş olup en yüksek bromelain aktivitesi 40°C'de kurutulan ananasa ait ve hacimce %70'lik etanol ile saflaştırılmış olan taç kısımda 41,824 (Unit/ml) olarak saptanmıştır. Ananas meyve ve atıklarına ait pH aralığı 3-5,5 olarak ölçülmüş ve Brix° değer aralığı 2,1-10,1° olarak hesaplanmıştır. Bu çalışmanın amacı, ananasın meyve ve atık kısımlarından bromelain elde etmek, potansiyel uygulamalarını araştırmak, bitkinin tarımsal atık değerlendirme sürecinde optimal kullanımını teşvik etmek ve yeni uygulamaların geliştirilmesine katkıda bulunmaktır. Ananas atıklarından hedef bileşiklerin ekstraksiyonu, saflaştırılması ve değerlendirilmesine odaklanan araştırmaların ilerleyen süreçlerde endüstriyel atık ürün pazarlarının oluşmasına katkı sağlayacağı öngörülmektedir. 
Anahtar Kelimeler: Ananas atığı, bromelain, ekstraksiyon, proteaz, saflaştırma

Abstract:
Pineapple wastes contain recyclable materials high value substances. Throughout the pineapple processing chain, wastes such as peel, crown, stem, leaves and core may come out with percentages varying between 45%-65%. Pineapple fruit and its wastes have significiantly amounts of bromelain (C39H66N2O29), which is a type of protease. Because of the high demand, bromelain is preferred by the textile, cosmetics, food and pharmaceutical industries.
"Golden Extra Sweet" pineapple which is used as raw material in experimental study had supplied from several local markets and it has been determined that wastes of this type is around 40%-51%. The pineapple crown and peel were dried 40°C, 50°C and 60°C before bromelain extraction. Crude bromelain extracts were prepared by conventional extraction method from flesh and core in water-based and from crown and peel in dry-based in phosphate-buffered solution (PBS) (pH: 7,4). Bromelain extracts purified with 30%, 50% and 70% cooled ethanol (0°C). The "Casein Digestion Unit Analytical Method" was employed for determining enzyme activity, evealing the highest bromelain activity of 41,824 (Unit/ml) in the crown part of pineapple dried at 40°C and purified with 70% ethanol by volume. The pH range of pineapple fruits and wastes was assessed to be between 3 and 5,5 while the total soluble solids value range was calculated to be between 2.1° and 10.1° Brix°. The aim of this research is to extract bromelain from pineapple fruit and wastes, evaluate its possible applications, encourage pineapple optimal usage in the agricultural waste evaluation process, and contribute to the creation of new applications. It is anticipated that research focusing on the extraction, purification, and evaluation of target compounds from pineapple wastes will contribute to the formation of industrial waste product markets in the future.
Keywords: Pineapple waste, bromelain, extraction, protease, purification