Kırgızistan'da yetişen meyvelerden boyar madde ekstraksiyonu ve yün elyaf boyanması
Экстракция красителей из фруктов, выращенных в кыргызстане и на их основе крашения шерстяных волокон
Yazar: ELDİNA MURATBEKOVA
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA DOLAZ
Kırgızistan-Türkiye Manas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Ahududu = Raspberry ; Antimikrobiyal aktivite = Antimicrobial activity ; Antosiyaninler = Anthocyanins ; Haslık = Fatsness ; Renkler = Colors ; Sumak = Sumach ; Çilek = Strawberry

Özet:
Kırgızistan'da doğal ortamda yetişen bitkilerin meyveleri değerlendirilmeden çürüyerek yok olmaktadır. Bu tez kapsamında sumak, çilek ve ahududu meyvelerinden elde edilen doğal boyar maddeler ile yün elyaf, pamuk ve yün iplikler boyanarak bilime, literatüre, ekonomiye ve endüstriye kazandırılması amaçlanılmıştır.
Su, etanol-su ve izopropil alkol-su çözücü ortamlarında sumak, çilek ve ahududu meyvelerinden ekstrakte edilen üç çeşit doğal boyar madde çözeltisi ile mordansız ve mordanlı ortamda yün elyaf, pamuk ve yün iplikler boyanmıştır. Boyanan yün elyaf, pamuk ve yün ipliklerin renk ölçümleri, boyanmış materyallerin haslık testleri, boyar maddenin antosiyanin değeri ve anti-mikrobiyol aktiviteleri incelenmiştir. Farklı renk tonları elde edebilmek için, boyar maddeler ile elyaf arasında bir bağ oluşturmak ve rengi stabilize etmek amacıyla FeSO4, FeCl3, CuSO4, CoSO4, K2Cr2O7, sistein (cysteine, C3H7NO2S) ve glutatyon (glutathione, C10H17N3O6S) mordan maddeleri kullanılmıştır. Her biri farklı renk tonları verdiğinden dolayı renk tayini, CIE L*a*b* renk sisteminde ölçülmüştür. K2Cr2O7 mordanlı ahududu ile boyanmış pamuk ipliğin 91,67 L* değeri ile en koyu renk tonu ve 66,21 ΔE değeri ile mordansız sulu ortamda çilek ekstraktı ile boyanan yün elyafta en yüksek renk farklılığı elde edilmiştir. 510 ve 700 nm dalga boyunda, meyvelere kırmızı rengini veren antosiyanin değerlerinin boyamadan sonra genel olarak azaldığı görülmüştür. Böylece, boyar madde moleküllerinin elyafın amorf bölgelerine nüfuz ederek elyaf ile etkileştiği ve elyafı renklendirdiğini anlaşılmıştır. Boyanmış materyallerden pamuk ipliklerine haslık testleri uygulanmıştır. Bunlardan sumak ekstraktı ile FeSO4, FeCl3 ve K2Cr2O7 mordanlı ortamda boyanan pamuk iplikler ve çilek ekstraktı ile FeCl3 ve K2Cr2O7 mordanlı ortamda boyanan pamuk ipliklerin ışık
vii
haslığı, mavi skalaya göre 7+ ile en fazla değere sahip olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca, Staphylococcus aureus ve Shigella bakterilerine karşı tüm boyar maddelerin ve mordanların antimikrobiyal aktiviteye sahip olduğu gözlenmiştir. Staphylococcus aureus'a karşı sumak ekstraktı ve CuSO4 mordanı ile 24,3 ± 0,1 mm'lik inhibisyon zonu, çilek ekstraktı ve CuSO4 mordanı ile 19 ± 0,1 mm'lik inhibisyon zonu, ahududu ekstraktı ve K2Cr2O7 mordanı ile 22,4 ± 0,1 mm'lik en fazla inhibisyon zonu oluşturarak en fazla aktivite göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: sumak, çilek, ahududu, antosiyanin, elyaf boyama, haslık, renk, anti-mikrobiyal aktivite

Abstract:
The fruits of the plants grown in the natural environment in Kyrgyzstan are destroyed by rotting without being evaluated. Within the scope of this thesis, it is aimed to bring to science, literature, economy and industry by dyeing wool fiber, cotton and wool yarns with natural dyestuffs obtained from sumac, strawberry and raspberry fruits.
Wool fiber, cotton and wool yarns were dyed with three kinds of natural dyestuff solutions extracted from sumac, strawberry and raspberry fruits in water, ethanol-water and isopropyl alcohol-water solvent mediums, with or without mordant. Color measurements of dyed wool fiber, cotton and wool yarns, fastness tests of dyed materials, anthocyanin value and anti-microbial activities of the dyestuff were investigated. In order to obtain different color tones, FeSO4, FeCl3, CuSO4, CoSO4, K2Cr2O7, cysteine (C3H7NO2S) and glutathione (C10H17N3O6S) mordant substances were used to form a bond between dyestuffs and fiber and to stabilize the color. Color determination was measured in the CIE L*a*b* color system, because each of them gives different color tones. The darkest color tone was obtained with 91.67 L* value of cotton yarn dyed with raspberry with K2Cr2O7 mordant, and the highest color difference was obtained in wool fiber dyed with strawberry extract in aqueous medium without mordant, with an ΔE value of 66.21. At 510 and 700 nm wavelengths, it was observed that the anthocyanin values, which give the fruits their red color, generally decreased after dyeing. Thus, it has been understood that the dye molecules penetrate the amorphous regions of the fiber, interact with the fiber and color the fiber. Fastness tests were applied to cotton yarns from dyed materials. It was understood that the light fastness of cotton yarns dyed with sumac extract
xiv
and FeSO4, FeCl3 and K2Cr2O7 mordant medium and cotton yarns dyed with strawberry extract and FeCl3 and K2Cr2O7 mordant medium has the highest value with 7+ according to the blue scale. In addition, it has been observed that all dyes and mordants have antimicrobial activity against Staphylococcus aureus and Shigella bacteria. Inhibition zones of 24.3±0.1 mm with sumac extract and CuSO4 mordant, 19±0.1 mm with strawberry extract and CuSO4 mordant, and 22.4±0.1 mm with raspberry extract and K2Cr2O7 mordant showed the highest antimicrobial activity against Staphylococcus aureus.
Keywords: sumac, strawberry, raspberry, anthocyanin, fiber dyeing, fastness, color, antimicrobial activity

В этом исследовании рассмотрено получение натуральной краски из плодов растений (сумах, клубника, малина), созревших в природных условиях Кыргызстана. Вместо используемых в текстильной промышленности красителей, получаемых химическим путем, изучена возможность получения безвредных для здоровья человека пигментов с использованием плодов растений. Применение таких растений создает возможности для устойчивого развития промышленности и получения экономической выгоды.
Шерстяное волокно, хлопчатобумажная и шерстяная пряжи окрашивались тремя видами растворов натуральных красителей, экстрагированных из плодов сумаха, клубники и малины в воде, растворах этанол-вода и изопропиловый спирт-вода, без морданты и мордантирования. После окрашивания была проанализирована интенсивность цвета окрашенного шерстяного волокна, хлопка и шерстяной пряжи, были проведены испытания на стойкость красителя, антоцианиновое число и его антимикробную активность. В целях получения разных цветовых тонов, для улучшения связи между красителями и волокнами и стабилизации цвета применены морданты (FeSO4; FeCl3; CuSO4; CoSO4; K2Cr2O7; C3H7NO2S (cysteine); C10H17N3O6S (glutathione). Цветовой анализ окрашенных волокон определен по системе цветов CIE L * a * b *. Самый темный цветовой тон был получен при значении 91,67 L * хлопковой пряжи, окрашенной экстрактом
xii
малины с использованием K2Cr2O7 морданта, а наибольшая разница в цвете была получена для шерстяного волокна, окрашенного экстрактом клубники в водной среде без морданта, со значением ΔE 66,21. При длине волны 510 и 700 нм было замечено, что значения антоцианинов, которые придают плодам красный цвет, уменьшались после окрашивания. Таким образом, было понятно, что молекулы красителя, проникая в аморфные области волокна, взаимодействуют с ним и окрашивают его. Испытания на стойкость цвета проводились для хлопчатобумажной пряжи из крашеных материалов. Хлопковая пряжа, окрашенная экстрактом сумаха и протравной средой FeSO4, FeCl3 и K2Cr2O7, и хлопковая пряжа, окрашенная экстрактом клубники и протравной средой FeCl3 и K2Cr2O7, имела наибольшее значение 7+ по синей шкале и обладала высокой светостойкостью. Зоны ингибирования 24,3 ± 0,1 мм для экстракта сумаха и протравы CuSO4, 19 ± 0,1 мм для экстракта клубники и протравы CuSO4 и 22,4 ± 0,1 мм для экстракта малины и протравы K2Cr2O7 показали наибольшую антимикробную активность в отношении золотистого стафилококка.Было замечено, что все красители и протравы (мордант) обладают противомикробной активностью в отношении бактерий Staphylococcus aureus и Shigella. Зоны ингибирования 24,3 ± 0,1 мм для экстракта сумаха и протравы CuSO4, 19 ± 0,1 мм для экстракта клубники и протравы CuSO4 и 22,4 ± 0,1 мм для экстракта малины и протравы K2Cr2O7 показали наибольшую антимикробную активность в отношении Staphylococcus aureus.
Ключевые слова: сумах, клубника, малина, антоцианин, окрашивание волокон, стойкость, цвет, антимикробная активность.