Fıstık çamı (Pinus pinea) kozalak, odun ve ibrelerinin kimyasal karakterizasyonu
Chemical characterization of cones, wood and needles of Pinus pinea
Yazar: OKTAY GÖNÜLTAŞ
Danışman: PROF. DR. MUALLA BALABAN UÇAR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Ürünleri Kimyası ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Fenolik bileşikler = Phenolic compounds ; Fıstıkçamı = Stone pine ; Kozalak = Cone ; Odun = Wood ; Tanenler = Tannins ; Uçucu bileşenler = Essential components ; Çam ağacı = Pine

Özet:
Dünyada en geniş yayılışını Türkiye'de yapan Fıstık Çamının kozalak, odun ve ibrelerinin kimyasal karakterizasyonunun belirlenmesine yönelik bu araştırmada Pinus pinea olgun kozalakları, gövde odunu ve ibreleri kimyasal bileşimleri açısından incelenmiştir. Araştırma materyali olan örnekler Fıstık Çamı türünün Türkiye'de doğal yayılış gösterdiği İzmir Bergama Kozak Göbeller ve Aşağıcuma mevkii, Bursa Armutlu Müftüçiftliği mevkii ve Artvin Çoruh Cerattepe Mevkii Gen Koruma ormanından alınmıştır.Çalışmanın amacı Fıstık Çamı kozalak, odun ve ibrelerinin kimyasal bileşimi hakkında eksik olan bilgi boşluğunu doldurmak ve atık olarak belirli bir potansiyele sahip fıstık çamı kozalaklarının kimyasal bileşimini ayrıntılı bir şekilde inceleyip bu önemli atığın yakılması yerine endüstriyel olarak değerlendirilme olanaklarına öneriler getirmektir. Bu amaç kapsamında, öncelikle kozalak ve odunda temel odun analizleri yapılmış, daha sonra kozalak, odun ve holoselüloz örneklerinde klason ve asitte çözünür lignin miktarları belirlenerek bilanço analizleri çıkarılmıştır. Ayrıca kozalak örneklerinde fenolik bileşenler incelenmiş ve bu atığın tanen endüstrisinde değerlendirilme olanakları araştırılmıştır.Fıstık Çamının Türkiye'de doğal olarak yetiştiği üç bölgeden alınan taze ibre örnekleri öncelikle su buharı destilasyonuna tabi tutulmuş ardından elde edilen eterik yağ GC-MS de analiz edilerek incelenmiştir. İbrelerin uçucu bileşenlerinin belirlenmesi ile literatürde Türkiye'de yetişen fıstık çamı ile ilgili bilgi eksikliğinin giderilmesi de amaçlanmıştır. Yapılan kimyasal analizler sonucunda kozalaklar, içerdiği ekstraktif madde miktarı açısından karşılaştırıldığında en düşük değerler Çoruh bölgesinden alınan örneklerde bulunmuştur. Ardışık yapılan alkol-sikloheksan, alkol ve % 1'lik NaOH ekstraksiyonu sonrası toplam ekstraktif madde miktarları % 23-30 arasında değişim göstermiştir. Kozalaklardaki kül değerleri, oduna kıyasla daha yüksek (% 1) bulunmuş ve yine Çoruh bölgesinden alınan örneklerde bu oran daha düşük olmuştur.Temel odun bileşenlerinden biri olan lignin açısından irdelendiğinde, genel olarak kozalaklarda asitte çözünmeyen kalıntı lignin miktarları % 33-38 gibi değerlerle, oduna oranla daha yüksek bulunmuştur. Asitte çözünür lignin miktarları da iğne yapraklı odununa kıyasla daha fazla ( yaklaşık % 1) olmuştur. Ayrıca kozalaklardaki fenolik bileşikler % 1'lik NaOH ekstraksiyonu ile uzaklaştırıldıktan sonra, asitte çözünmeyen lignin analiz yapılmış ve bulunan değerler yaklaşık % 24'ler civarında olmuştur. Bu değerlerin genelde iğne yapraklı ağaç odunu lignine kıyasla daha düşük olduğu belirlenmiştir. Kozalaklarda yapılan holoselüloz tayinlerinde yukarıdaki yüksek lignin oranını karşılayacak şekilde, oduna kıyasla daha düşük değerler bulunmuştur. Ayrıca holoselüloz örneklerinde kalıntı ve çözünür lignin analizleri yapılmış ve bu sonuçları kullanarak gerçek holoselüloz oranları hesaplanıp bilanço analizleri yapılmıştır.Kozalaklardaki fenolik bileşikler iki farklı kondanse tanen yöntemi ve hidrolize tanen yöntemleri ile incelenmiştir. Örneklerdeki toplam fenol miktarları % 20-29 arasında değişim gösterirken, kondanse tanen miktarları % 9-13 arasında değişim göstermektedir. Hidrolize tanenler olan gallo ve ellagtanen miktarlarını belirlemek için yapılan analizlerde spektroskopik ölçüm için gerekli olan renk reaksiyonları oluşmadığından belirlenememişlerdir.Bazı odun örneklerinde öz ve diri odun ayrımı yapıldıktan sonra yukarıda bahsedilen temel odun analizleri uygulanmıştır. Odun örneklerinde kül tayininde diri odunda bulunan değerler öz oduna kıyasla biraz daha yüksek olmuştur.Toplam ekstraktif madde miktarı öz odun örneklerinde (% 18-22), diri odunlara (% 3-5) kıyasla daha fazla bulunmuştur. Odun örneklerindeki toplam lignin değerleri (% 27,6?29,8) kozalağa oranla daha düşük bulunmuştur. Buna karşılık holoselüloz değerleri daha yüksek olmuştur.Ayrıca bu çalışmada Kozak bölgesinden alınan taze ibrelerden elde edilen eterik yağ analizinde ana bileşen olarak % 19,96 ile limonen ve bunun yanı sıra % 9,95 ?-terpinol, % 3,66 laurik asit, % 3,63 ß-karyofilen ve % 2,75 linalool belirlenmiştir.

Abstract:
Pinus pinea, one of the naturally occuring pine species in Turkey, was investigated by means of the chemical analyses of cones, woods and needles obtained from trees grown four different regions. The materials were taken from Izmir Bergama Kozak Gobeller and Asagıcuma, Bursa Armutlu Muftuciftligi and Artvin Coruh Cerattepe (Gene Protection Forest).The purpose of this study was to complete the knowledge in the literature about the chemical composition of Pinus pinea cone, wood and needle. As a waste the cone of this species has a potential and some suggestions can be made how this important waste can industrially be used instead of burning it. In this work, firstly main wood analysis was performed for cone and wood, then the acid soluble and insoluble lignin amounts of cone, wood and holocellulose were determined and summative analysis was calculated by using these values. Fenolic components were also examined in cones which were investigated the possibility of using in tannin industry.Samples of fresh needle taken from three pine natural growing area in Turkey, firstly were subject to steam distillation, then obtained essential oil was examined in GC-MS. With determined of needle?s volatile components, to remove the lacking information about Pine Tree in Turkey was aimed.The results of chemical analysis, when the cones compare with the amount of extractive material, lowest quantity was determined the samples of Coruh area. After successive extraction ethanol-sikloheksan, ethanol and 1 % NaOH solution, total extractives? quantities were between 23 % and 30 %. Values of ashes in cones were higher (1%) than wood and this value of Coruh samples were lower than othes.When It is examined lignin, being one of the basic wood components, generally quantity of acid unsoluble lignin in cones was 33-38 % value and higher than wood. When the amount of acid soluble lignin was compared with softwood, this value was higher than softwood (around % 1). Also, after phenolic components of cones were removed with 1 % NaOH extraction, residue lignin values were determined around 24 % and this value was lower than softwood. The holocellulose content of cones was lower than softwoods and compensated the high amount of lignin.The analysis of acid unsoluble and soluble lignin in holocellulose were performed, real holocellulose content and summative analysis was calculated by using this results,Phenolic components in cones were examined with two different methods of condensed tannin and also hydrolised tannin. While total phenol?s quantities in samples were changing between 20 % and 29 %, condansed tannin amount were between 9 % and 13 %. Hydrolysed tannins like gallo and ellagtannin were not determined because of the colour reaction which is required to spectroscopic measure was not occured.Some wood samples were separeted heartwood and sapwood, than main wood analysis were performed these samples. The ash content in sapwood was a bit higher than heartwood .The amount of total extractives (18-22 %) in heartwood was higher than sapwood (3-5 %). Total lignin?s value of wood samples was lower than in sample of cones (27,6-29,8 %). On the contrary the content of holocellulose was higher than it.Furthermore, the fresh needles obtained from Kozak area were steam distillated and the composition of essential oil was determined, as the main component limonen with 19,96 %, followed it 9,95 % ?-terpinon, 3,66 % lauric acid, 3,63 % ß-caryophyllene and 2,75 % linalool.