Gıda atıklarından kolajen ekstraksiyonu ve kitosan, polihidroksialkanoat kompozitlerinin hazırlanması
Extraction of collagen from food waste and the preparationof chitosan, polyhdroxyalkanoate composites
Yazar: AYZİN ODABAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ÖZKAN DANIŞ ; DOÇ. DR. EMRAH ÇAKMAKÇI
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Kolajen, hayvansal kaynaklı büyük bir yapısal proteindir. Yüksek biyoyararlanım ve biyobozunum özellikleri nedeni ile kolajen, kozmetik, deri, gıda ve eczacılık endüstrisi gibi birçok alanın yanı sıra doku mühendisliği gibi farklı biyomedikal ve farmasötik alanlarda çok sayıda uygulama alanına sahip bir biyopolimer haline gelmiştir. Kitin, dünyada selülozdan sonra en yaygın olarak bulunan ikinci doğal polisakkarittir ve omurgasızlarda, kabuklu deniz canlılarında bulunur. Kitinin alkali deasetilasyonu ile üretilen kitosan antimikrobiyal özellikleri nedeniyle biyomedikal alanda yaygın olarak kullanılan önemli bir biyopolimerdir. Polihidroksialkanoatlar, mikroorganizmalar tarafından üretilen biyolojik polyesterlerdir. Biyouyumlulukları ve diğer önemli özellikleri nedeniyle PHA'lar biyomedikal uygulamalarda kullanılabilecek en uygun biyomateryallerden biri olarak gösterilmektedirler.
Bu çalışmada, bir gıda atığı olan ve içerisinde yüksek miktarda kolajen ve kitin barındıran karides kabuğu atıklarından demineralizasyon ve asit ekstraksiyonu yöntemleri kullanılarak kolajen ve kitin izole edilmiştir. Elde edilen kolajen SDS-PAGE analizi ile karakterize edilmiş ve ağırlıklı olarak Tip I kolajen içerdiği gösterilmiştir. Ekstrakte edilen kitinin deasetilasyonu ile kitosan üretilmiş ve elde edilen kitosanın asetilasyon yüzdesi belirlenmiştir. Karides kabuğundan elde edilen kolajen, kitin, kitosan, bir PHA olan Poli (3-hidroksibütirik asit -co- 3-hidroksivalerik asit (PHBV) kullanılarak kompozit materyaller oluşturulmuş ve elde edilen materyaller FT-IR ve SEM analizleri ile karakterize edilmişlerdir.
Çalışma sonucunda karides kabuğu atıklarından kolajen, kitin ve kitosanın yüksek verimle elde edilmesi gerçekleştirilmiş ve elde edilen materyaller kullanılarak üretilen elektrospinlenmiş materyallerin nanolif özelliğe sahip oldukları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar karides kabuğu atıklarının yüksek değerli biyopolimer materyallerin üretimi için önemli bir kaynak olduğunu ortaya koymaktadır. Özellikle üretilen kolajen/kitosan/PHBV kompozit nanomateryallerinin çeşitli biyomedikal uygulamalarda kullanılma potansiyeline sahip olduğu ön görülmektedir.

Abstract:
Collagen is a large structural protein made from animal. Due to its bioavailability and biodegradability, collagen has become a biopolymer with a wide range of applications in different biomedical and pharmaceutical fields, including various biomedical and pharmaceutical industries. Chitin is the second most common natural polysaccharide found after cellulose in the world and is found in invertebrates, shellfish. Chitosan, an important biopolymer, is produced by the alkaline deacetylation of chitin and because of its antimicrobial activity widely used in biomedical applications. Polyhydroxyalkanoates are biological polyesters produced by microorganisms. Because of their biocompatibility and other important properties, PHAs are shown as one of the most suitable biomaterials to be used in biomedical applications.
In this study, collagen and chitin were isolated from shrimp shell waste, which contains high amounts of collagen and chitin, using demineralization and acid extraction methods. The resulting collagen was characterized by SDS-PAGE analysis and was shown to contain predominantly Type I collagen. Chitosan was produced by deacetylation of the extracted chitin and the acetylation percentage was determined. Using collagen, chitin, chitosan, and a PHA, Poly (3-hydroxybutyric acid -co- 3-hydroxivaleric acid (PHBV), composite materials have produced by electrospinning and the obtained materials were characterized by FT-IR and SEM analysis.
As a result of the study, high yield of collagen, chitin and chitosan was obtained from shrimp shell waste and the electrospinned mats produced using the materials obtained have been found to have nanofiber properties. It is suggested that especially collagen/chitin/PHBV composite nanomaterials have the potential to be used in various biomedical applications.