TÜRKİYE'DE YETİŞTİRİLEN BAZI ENDÜSTRİYEL AĞAÇ KABUKLARININ DEĞERLENDİRME OLANAKLARININ ARAŞTIRILMASI

Abstract

Odun dışı orman ürünleri, içerdikleri lipofilik ve hidrofilik bileşikler gibi zengin kimyasal bileşenler yanında yüksek biyoaktiviteye sahip olmaları sebebi ile kimya ve ilaç endüstrileri başta olmak üzere geniş bir kullanım potansiyeline sahiptir. İçeriklerinde bulunan kimyasallar, odun ve odun dışı orman ürünlerinden farklı çözücülerle ve metotlarla kolaylıkla elde edilebilirler. Kabuk, özelliklerinden dolayı odun işleme tesislerinde genellikle artık olarak değerlendirilmekte ve enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Ağaç kabuklarının kimyasal yapısı oduna benzer olmasına rağmen kabuk, ekstraktifler bakımından oldukça zengindir. Bu bileşenleri işleyen endüstriler bu konuya oldukça ilgi duymakta olup son yıllardaki araştırmalar bu alanda yoğunlaşmıştır. Bu çalışmada; Türkiye’de orman ürünleri sanayiinde en fazla kullanılan odun türlerine ait kabuk örnekleri araştırma materyali olarak belirlenmiştir. Kastamonu’da doğal yayılış alanına da sahip olan türlerden göknar (Abies nordmanniana), kayın (Fagus orientalis), sarıçam (Pinus sylvestris), kavak (Populus alba) ve meşe (Quercus robur) odunu kabukları, Kastamonu ilindeki mevcut üretim ve işletme sahalarından tedarik edilmiştir. Standart yöntemler kullanılarak kimyasal analizleri ve yapısal temel bileşenlerinin miktarları ve bazı çözünürlük değerleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre en yüksek metanol su ekstraksiyonu ile çözünen madde miktarı %15 ile %20 arasında değişen oranıyla kavak kabuklarından elde edilirken en yüksek holoselüloz oranı kavak ve göknar kabuklarından sırasıyla (% 54,93 ve %50,70), en yüksek lignin oranı ise meşe kabuklarından elde edilmiştir (% 32,67). Kabuk örnekleri içerisindeki uçucu bileşenlerin tayin edilebilmesi için hegzan çözücüsü ile ektraksiyona tabi tutulmuştur. Elde edilen ekstraktlar GC-MS ile analiz edilmiştir. Ayrıca toplam fenolik, toplam flavonoid miktarı ve antioksidant aktivitelerini belirlemek için ise beş farklı odun türüne ait kabuk örnekleri metanol-su (65-35% v/v) ekstraksiyonuna tabi tutulmuşlardır. Bu işlem sonucunda elde edilen ekstraktlar üzerinde uygun standart yöntemler kullanılarak HPLC analizleri yapılmış ve toplam fenolik madde ve toplam flavonoid içerikleri belirlenmiştir. Ayrıca metanol – su ekstraktlarına ait bazı antioksidan aktivite tayinleri (DPPH, FRAP, Metal v şelatlama ve H2O2 giderme) yapılmıştır. Buna göre en fazla toplam fenolik madde ve toplam flavanoid madde içeren ve en yüksek antioksidan özelliğe kavak kabuklarının sahip olduğu belirlenmiştir. HPLC sonuçlarına göre, kabuk ekstraktının içeriğinde 87,761 mg/L (280 nm’de) değeri ile en yüksek oranda yüksek antioksidan özelliklere sahip bir flavonoid olan mirisetin bulunduğu görülmüştür. Kabuk örneklerinin ekstraksiyon sonrasında kalan atıkları üzerinde yapılan kimyasal hidroliz ve fermantasyon denemeleri ile biyo etanol üretilebilirlikleri incelenmiştir. Çalışmada, seyreltilmiş sülfürik asit, ön işlemden geçirilen kabuk örnekleri herhangi bir enzimatik ön işlem yapılmaksızın fermantasyona uğratılmıştır. Sonuçta kabuk örneklerinin etanol verimleri tam kuru örneğe oranla göknarda 2,28 ml/100g, kayında 2,17 ml/100g, meşede 2,02 ml/100g çamda 1,95 ml/100g, ve kavakta 1,87 ml/100g olarak tespit edilmiştir. Endüstriyel odun türlerine ait beş adet kabuk örneği ekstraktiflerden arındırıldıktan ve biyo etanol üretimi için polisakkaritleri hidrolize uğratıldıktan sonra kalan lignin örneklerinin yapısal karakterizasyonu FTIR analizi kullanılarak, ısıl bozunumları Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Difransiyel Taramalı Kalorimetre Cihazı (DSC) kullanılarak analiz edilmiştir. Kabuk lignini örneklerinin fonksiyonel grupları FTIR spektrumlarında 3153–3275 cm−1 dalga boyuna ait piklerin, fenolik ve alifatik yapılarda bulunan hidroksil gruplarına; 2920 ve 2850 cm−1 dalga boyunda yer alan piklerin ise aromatik metoksil gruplarına veya yan zincirlerde yer alan metil ve metilen gruplarına atfedilmektedir. Ayrıca kabuk lignini örneklerine ait camsı geçiş sıcaklıkları kavak için 107 °C, kayın için 114 °C, sarıçam için 91 °C göknar için 119 °C ve meşe için 135 °C olarak bulunmuştur. Yüksek miktarlarda ekstraktiflerin varlığı nedeniyle kabukların parfümeri ve gıda koruyucuları gibi kimyasal uygulamalar için değerli hammaddelerin yanısıra, tıp, eczacılık, kozmetik ve temizlik sanayiinde kullanılabilecek biyo-kimyasalların, biyoyakıtların ve diğer yeni biyo-ürünlerin endüstriyel üretimi için önemli bir potansiyel hammadde kaynağı olduğu görülmektedir. Kabuk bileşenlerinin değerlendirilmesi üzerinde daha fazla araştırma yapılması, farklı içeriklerin karakterizasyonunun ve yeni kullanım alanlarının ortaya çıkarılması açısından önemli olacağı düşünülmektedir.