Extraction of natural compounds from ficus carica leaves and their usage in the green synthesis of biosilica nanoparticles
Doğal bileşiklerin ficus carica yapraklarından ekstraksiyonu ve biyosilika nanotanelerinin yeşil sentezinde kullanımı
- Tez No: 940003
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞERİFE ŞEREF HELVACI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 225
Özet
Bu tez çalışması, Ficus carica (incir) farklı türlerinin yapraklarından biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonu, biyolojik aktivitelerinin belirlenmesi ve uygulamaları konularını kapsamaktadır. Sarılop ve Bursa Siyah incir türlerinin yaprakları kullanılmıştır. Su, etanol ve etanol-su karışımları gibi geleneksel çözücüler kullanılmış, incir yapraklarından özütler ekstraksiyon işlemi ile elde edilmiş; optimum ekstraksiyon koşulları belirlenmiştir. Katı-sıvı oranı, etanol konsantrasyonu, ekstraksiyon süresi ve sıcaklık gibi bağımsız değişkenler, yüzey yanıt yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Yanıtlar; ekstraksiyon verimi, antioksidan kapasitesi ve toplam fenolik bileşik içeriği (TPC) olarak planlanmış, tüm yanıtlar en yüksek performansı sağlamak için optimize edilmiştir. Sarılop türü incir yaprakları için optimum ekstraksiyon koşulları %82 etanol çözeltisi 180 dakika ekstraksiyon süresi, 25C ekstraksiyon sıcaklığı ve 0,01 g/ml katı-sıvı oranı; Bursa Kara incir yaprakları için de optimum ekstraksiyon koşulları %42 etanol çözeltisi 60 dakika ekstraksiyon süresi, 25C ekstraksiyon sıcaklığı ve 0,01 g/ml katı-sıvı oranı olarak belirlenmiştir. Bu çevre dostu çözücüler, optimum ekstraksiyon koşullarının belirlenmesinin ardından, çeşitli doğal ötektik çözücüler (NADES) sentezlenmiştir. Bu çözücüler arasında asetik asit, laktik asit ve tartarik asit ile kolin klorür bazlı NADES'ler ile gliserin-ksilitol-fruktoz içeren NADES yer almaktadır. Daha önce optimize edilmiş koşullarda (0,01 g/ml katı-sıvı oranı, 25oC ekstraksiyon sıcaklığı, 180 dakika ekstraksiyon süresi) incir yapraklarının ekstraksiyonu için uygulanmıştır. Her iki yaprak türünde de Kolin Klorür-Asetik Asit ile sentezlenen NADES, en yüksek TPC değeri temel alınarak en etkili çözgen seçilmiş ve sonraki uygulamalar için kullanılmıştır. Optimum koşullarda incir yapraklarından elde edilen özütler, tez çalışması kapsamında, silika nanotanelerinin (SiNPs) yeşil sentezle üretiminde kullanılmıştır: Öncelikle endüstriyel bir atık olan pirinç kabuğu külü (RHA), silika kaynağı olarak değerlendirilmiş; ve sodyum silikat çözeltisi, bazik çözgen NaOH çözeltisi kullanılarak ekstraksiyon yöntemi ile RHA'dan sentezlenmiştir. Daha sonra silika nanotanelerinin (SiNPs) üretiminde bu çözelti silika hammaddesi olarak kullanılmıştır. Tane sentezinde, öncelikle tane üretim sıcaklığı ve süresi pH 9'da (60C ve 6 sa) olarak optimize edilmiştir. 300-600 Si: TPC mol oranlarında, yüzey alanı 237-280 m2/g, gözenek çapı 10 nm olan ve 22-23 nm boyutunda amorf silika taneleri üretilmiştir. Bu tanelerin yasak bant enerjileri de 1.47-1.49 eV ölçülmüştür. Daha sonra, homojen tane dağılımı elde edebilmek için değişik pH ortamlarında farklı Si: TPC mol oranlarında çalışılarak homojen tane dağılımının elde edileceği optimum Si: TPC mol oranı ve pH sentez koşulları belirlenmiştir. En küçük monodisperse taneler 1200 Si: TPC mol oranında pH 7 reaksiyon koşullarında sentezlenmiştir. Optimum ekstraksiyon koşullarında farklı çözücülerle elde edilen ekstraktlar kullanılarak silika nanotaneleri sentezlenmiş ve hazırlanan özütlerdeki toplam fenolik bileşen profilinin tane üretimine etkileri incelenmiştir: Yüzey alanı 88.86-706,26 m2/g, gözenek çapı 3.94-11,10 nm aralığında olan amorf silika taneleri üretilmiştir. Bu tanelerin yasak bant enerjileri de çözgen tipine dolayısıyla fenolik bileşen dağılımına bağlı olarak 1,00 ila 4.10 eV arasında ölçülmüştür. Bu tez çalışması, tarımsal atıklardan biyoaktif bileşiklerin sürdürülebilir bir yöntemle ekstrakte edilmesini sağlamanın yanı sıra, bu bileşiklerin sağlık endüstrisinde nanoteknolojik potansiyel uygulamalarını da ortaya koyarak yeşil kimya ve döngüsel ekonomi uygulamalarına katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis focuses on extraction of bioactive compounds from different types of Ficus carica (fig) leaves, the determination of their biological activities, and their potential applications. Leaves from the Sarılop and Bursa Siyah fig varieties were used. Conventional solvents such as water, ethanol, and ethanol-water mixtures were employed to extract compounds from the fig leaves, and optimal extraction conditions were determined. Independent variables; solid-liquid ratio, ethanol concentration, extraction time, and temperature were analyzed using the response surface methodology (RSM). The responses included extraction yield, antioxidant capacity, and total phenolic content (TPC), all of which were optimized to achieve the highest performance. Sarılop fig leaves, the optimal extraction conditions were determined as an 82% ethanol solution, 180 minutes of extraction time, an extraction temperature of 25°C, and a solid-liquid ratio of 0.01 g/mL. Bursa Siyah fig leaves, the optimal extraction conditions were a 42% ethanol solution, 60 minutes of extraction time, an extraction temperature of 25°C, and a solid-liquid ratio of 0.01 g/mL. Following the determination of optimal extraction conditions, various natural deep eutectic solvents (NADES) were synthesized as eco-friendly solvents. These solvents included NADES based on choline chloride with acetic acid, lactic acid, tartaric acid, and NADES containing glycerol, xylitol, and fructose. These solvents were applied for fig leaf extraction under previously optimized conditions (0.01 g/mL solid-liquid ratio, 25°C extraction temperature, and 180 minutes of extraction time). Among the tested solvents, NADES synthesized with choline chloride and acetic acid was selected as the most effective solvent based on the highest TPC value and was used for subsequent applications. The extracts obtained from fig leaves under optimal conditions were further utilized for the green synthesis of silica nanoparticles (SiNPs) as part of this study. Initially, rice husk ash (RHA), an industrial waste product, was used as a silica source. Sodium silicate solution was synthesized from RHA via extraction using a basic NaOH solution. This solution was then used as the silica precursor in the production of silica nanoparticles. The synthesis process was first optimized at pH 9 with a reaction temperature of 60°C and a duration of 6 hours. At Si:TPC molar ratios of 300–600, amorphous silica nanoparticles with a surface area of 237–280 m²/g, a pore diameter of 10 nm, and a particle size of 22–23 nm were produced. The band gap energies of these nanoparticles were measured between 1.47 and 1.49 eV. To achieve a more homogeneous particle distribution, experiments were conducted at different pH levels and Si:TPC molar ratios. The optimal conditions for obtaining monodisperse nanoparticles were determined as pH 7 and Si:TPC molar ratio of 1200. Silica nanoparticles were synthesized using extracts obtained from different solvents under optimal extraction conditions, and the effects of the total phenolic compound profile on nanoparticle synthesis were examined. Amorphous SiNPs with surface areas ranging from 88.86 to 706.26 m²/g and pore diameters between 3.94 and 11.10 nm were produced. The band gap energies of these nanoparticles varied between 1.00 and 4.10 eV, depending on the type of solvent used and the distribution of phenolic compounds. This thesis provides a sustainable method for extracting bioactive compounds from agricultural waste and highlights the nanotechnological potential applications of these compounds in the healthcare industry. By integrating green chemistry and circular economy principles, this study contributes to sustainable scientific advancements.
Benzer Tezler
- Meyve çekirdek yağlarının fitokimyasal içeriklerinin belirlenmesi ve biyolojik etkinliklerinin araştırılması
Determination of phytochemical content of fruit seed oils and investigation of their biological activities
MAHASEN SHIHAB
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyolojiGaziantep ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAZIM ŞEKEROĞLU
DOÇ. DR. SEVGİ GEZİCİ
- Kaktüs meyvesinden (Opuntia ficus-indica L.) betalainlerin yeni yöntemlerle ekstraksiyonu, niyozomal enkapsülasyonu ve gıda uygulaması
Extraction of betalains from cactus pear (Opuntia ficus-indica L.) by novel methods, niosomal encapsulation and food application
BÜŞRA AKDENİZ OKTAY
Doktora
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF YOLAÇANER
PROF. DR. SAİT AYKUT AYTAÇ
- Hint inciri (opuntia ficus-indica) yapraklarının fenolik bileşiklerinin farklı teknikler ile ekstraksiyonu
Extraction of phenolic compounds of Opuntia ficus-indica leaves with different techniques
SAİT GÜRANİ CAMUZCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gıda MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN KARACABEY
- Kiraz saplarından (Prunus avium L.) farklı teknikler ile biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonu ve karakterizasyonu
Extraction of bioactive compounds from sweet cherry (Prunus avium L.) stem with different extraction techniques and their characterization
ADNAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Gıda MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN KARACABEY
- Extraction of polysaccharides from waste seaweed and examining their film forming properties
Atık deniz yosunlarından polisakkaritlerin elde edilmesi ve film oluşturma özelliklerinin incelenmesi
HATİCE DEMİRCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CÜNEYT HÜSEYİN ÜNLÜ