Karaçam (Pinus nigra) budaklarındaki stilbenlerin derin ötektik çözücülerle (DÖÇ) geri kazanılması

Abstract

Bu çalışmada, Ulus Orman İşletme Müdürlüğü Abdipaşa Şefliği Meşcere Haritası 49 nolu bölmeden temin edilen, çapı 32 kutur ve yaş aralığı 25-30 olan Karaçam (P.nigra) gövde odunu ve budakları kullanılmıştır. Gövde odunu ve budaklara odun ana bileşenleri (holoselüloz, alfa-selüloz ve lignin) ve sıralı ektraksiyon (n-hekzan, aseton: su) deneyleri uygulanmıştır. Ayrıca Derin Ötektik Çözücüler (DÖÇ) kullanılarak ultrason ve sıcak-su banyosunda karaçam budaklarındaki pinosilvin ve pinosilvinmonometileter miktarları HPLC ile tespit edilmiştir. DÖÇ deneylerinde 1 gram budak örneği kullanılarak, iki farklı muamele sıcaklıklığı (600C – 70 0C), iki farklı muamele süresi (30 – 60 dk), üç farklı sıvı-katı oranı (10–20–40 g/ml), üç farklı su miktarı (10 – 20 – 30 %) ve kolin klorür bazlı üç farklı DÖÇ çözeltisi (ChCl: formik asit, ChCl: Üre, ChCl: Et-gly) uygulanmıştır. Karaçam odun ve budaklarına ait odun ana bileşenleri genel olarak birbirine yakın değer bulunmuştur. Odun ve budak değerleri sırasıyla holoselüloz için % 76,4 – 75,6, α-selüloz %48,9 – 47,9, lignin %27,5 – 25,8 tespit edilmiştir. Ekstraksiyon sonuçları ise odun (% 3,5 – 4,5) ve budak (% 14- 25) arasında oldukça farklıdır. Karaçam budaklarında bulunan stilbenlerin (pinosilvin–PS ve pinosilvinmonometileter-PSMME) DÖÇ'lerle geri kazanılmasında sırası ile katı-sıvı oranı, eskraksiyon yöntemi, DÖÇ türü, ekstraksiyon süresi etkili olmaktadır. PS ve PSMME maddelerine ait optimum koşullar ultrason banyosunda kolin klorür:etilen glikol (1:2 Molar) DÖÇ karışımıyla %30 su ilavesi ve %10 katı-sıvı oranında 60 dakika süreyle 70 0C'de ekstraksiyon olarak belirlenmiştir. Yukarıda belirtilen koşullarda PS değeri 230 ppm, PSMME değeri ise 489 ppm olarak tespit edilmiştir. Sıralı ekstraksiyonda bu değerler sırasıyla n-hekzan için 0-195 ppm ve aseton:su (95:5 v/v) için 46,3-75,3 ppm ölçülmüştür. Derin ötektik çözücülerle budaklardaki stilbenler klasik estraksiyon yöntemi ve çözücülere göre PS için 5 kat, PSMME için ise 2,5 ile 6,5 kat oranlarında daha fazla geri kazanılabilmektedir. Ayrıca DÖÇ'lerde sadece 1-gram örnek kullanılmıştır. Çözücü miktarı ise sadece 7 ml DÖÇ olmuştur. Ekstarksiyon süresi 60 dakikadır. Bütün bu koşullar dikkate alındığında gıda sanayinde ve farmakolojide kullanım alanı olan stilbenlerin çevre dostu yeşil kimyasallarla elde edilmesinin daha uygun olacağı kanatine varılmıştır.

In this study, Black pine (Pinus nigra) stem wood and knots with a diameter of 32 cm and age range of 25-30, obtained from Abdipaşa- Ulus Forestry Management Directory, were used. Holocellulose, alpha-cellulose, lignin and sequential extraction (n-hexane, acetone:water) was applied to stem wood and knots. In addition, pinoslyvin and pinosylvinmonomethylether were determined in the knotwood using deep eutechic solvents (DES) using ultrason bath and hot-water bath. In DES experiments, 1 gram of knotwood was used with two different temperatures (600C – 70 0C), two different time (30 – 60 min.), three different solid:liquid ratio (10 – 20 – 40 g/ml), three different water content (10 – 20 – 30 %) and choline-chloride based three different DES mixture (ChCl: formic acit, ChCl: Urea, ChCl: Et-gly). Chemical composition of stem wood and knot wood of Black-pine were found similar to each other. Stem and knot wood values are 76,4–75,6 % for holocellulose, 48,9–47,9 % for α-cellulose and 27,5 – 25,8 % for lignin respectively. However, extraction results are quite different between stem (3,5 – 4,5 %) and knot wood (14- 25 %). In the recovery of stilbenes (pinoslyvin -PS and pinosylvinmonomethylether –PSMME) with DES applications solid:liquid ratio, extraction method, DES type, extraction time are effective respectively. Optimum conditions for recovering of PS and PSMME were determined as applying ChCl: Et-gly (1:2) in ultrason bath for 60 min at 70 0C, 10 % solid:liquid ratio with 30 % water content. According to the conditions mentioned above, PS was found 230 ppm and PSMME as 489 ppm. In the sequential extraction these values were measured as 0-195 ppm and 46,3-75,3 ppm for acetone:water (95:5 v/v) respectively. With deep eutectic solvents, stilbenes in knot woods can be recovered 5 times more for PS and 2,5-6,5 times for PSMME compared to conventional extraction method and solvents. In addition, only 1 gram sample was used with DES. The amount of used DES solvent was only 7 mL and extraction time 1 hour. Considering all these conditions, it was concluded that it would be more appropriate to obtained stilbenes with environmentally friendly green chemicals.