Demlenmiş kahve posasından yeşil çözücüler ile lipit ekstraksiyonu ve değerlendirilmesi
Lipid extraction and valorization of spent coffee ground using green solvents
Yazar: SELİN TOPRAK
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE EZGİ ÜNLÜ BÜYÜKTOPCU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Çalışmada derin ötektik çözücüler (Deep Eutectic Solvents, DES) kullanılarak ultrasonik dalga ekstraksiyonu ile demlenmiş kahve posasından lipitin geri kazanılması, yağ asidi profilinin belirlenmesi ve elde edilen lipit ile farklı stratejiler kullanılarak yenilebilir film sentezlenmesi amaçlanmıştır. DES'lerin türü ve miktarının lipit verimi ve bileşimi, ayrıca sıvı-katı (SK) oranı, ekstraksiyon süresi (t) ve sıcaklık (T) parametrelerinin lipit verimi üzerine etkileri incelenmiştir. Mentol bazlı DES'ler arasında en yüksek verim %100 mentol-asetik asit (MAA) (1:1) ile %16.51±0.57 olarak, kolin klorür bazlı DES'ler arasında ise %50 kolin klorür-üre (CU) (1:1) ile %16.76±0.69 olarak elde edilmiştir (T=60℃, t=60 dk, SK=16 mL/g). En fazla ekstrakte edilen yağ asidinin MAA (1:1) ile linoleik asit (%39.07), CU (1:1) ile bütirik asit (%39) olduğu belirlenmiştir. Seçilen çözücüler için süre, SK oranı ve sıcaklık bağımsız değişkenler; lipit verimi ise yanıt olarak belirlenerek Box-Behnken tasarımı ile optimizasyon gerçekleştirilmiştir. MAA (1:1) için parametreler ile cevap arasındaki ilişkinin üçüncü dereceden polinom ile ifade edilebildiği (R2=0.99) ve t=87.57 dk SK=30 mL/g ve T=50℃ koşullarında en yüksek deneysel lipit veriminin %25.30±1.59 olduğu belirlenmiştir. CU (1:1) için ise parametreler ile cevap arasındaki ilişkinin ikinci dereceden polinom ile ifade edilebildiği (R2=0.99) ve t=90 dk, SK=19.58 mL/g ve T=80℃ koşullarında en yüksek deneysel verimin %25.10±0.69 olduğu belirlenmiştir. Optimizasyonun ardından saflaştırılan lipitlerde en çok bulunan yağ asitleri CU (1:1) için nervonik asit (%32.41), MAA (1:1) için ise undekanoik asit (%86.59) olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda elde edilen ekstre ve lipitler ile elde edilen yenilebilir filmlerin antioksidan aktivitelerinin arttığı, mekanik özelliklerinin geliştiği ve nem içeriği, geçirgenlik ve şeffaflık değerlerinin azaldığı saptanmıştır.

Abstract:
This study aims to recover lipids from spent coffee grounds (SCG) using ultrasound-assisted extraction with green solvents, Deep Eutectic Solvents (DES), to identify fatty acid profile and to synthesize lipid based-edible films using different strategies. For this purpose, the effects of DES type and amount, on lipid yield and fatty acid profile, as well as effect of liquid-to-solid (LS) ratio, extraction time (t) and extraction temperature (T) on lipid yield were investigated. Among menthol based DESs, the highest lipid yield was obtained with %100 MAA (1:1) as %16.51±0.57 while among choline chloride based DESs, it was %50 CU (1:1) as 16.76±0.69 (T=60℃, t=60 min, LS=16 mL/g). Predominant fatty acid for MAA (1:1) was found as linoleic acid (%39.07), while it was butyric acid (%39) for CU (1:1). Experimental design and optimization were conducted for each solvent using Box-Behnken design. LS ratio, time and temperature were chosen as independent variables while lipid yield was the response. Using MAA (1:1), relation between parameters and the answer was found to be expressed with cubic polynomial model (R2=0.99) and lipid yield was obtained as %25.30±1.59 when  t=87.57 min, LS=30 mL/g, T=50℃. Using CU (1:1), the relation was found to be expressed with quadratic polynomial model (R2=0.99) and the lipid yield was %25 when t=90 min, LS=19.58 mL/g,  T=80℃. After optimization predominant fatty acids were found as nervonic acid (%32.41) for CU (1:1), and undecanoic acid (%86.59) for MAA (1:1). Enhancement in the antioxidant activity, mechanical properties and decrease in moisture content, transmittance and transparency were detected for the lipid-based edible films synthesized with extracts and also purified lipids.