Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu
Yıl: 2019 Cilt: 0 Sayı: 17 Sayfa Aralığı: 471 - 476 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.31590/ejosat.626229 İndeks Tarihi: 07-10-2020
Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu
Öz: Bu çalışmada nano malzeme üretimi konusunda doğal ve yenilenebilir bir kaynak olarak son yıllarda oldukça ilgi çeken birhammadde olan nişastadan yüksek kristaliniteye sahip nanokristal üretimi hedeflenmiştir. Bu amaçla buğday nişastası farklı oranlarda$H_2SO_4$ (1:2 ve 1:4 nişasta:asit) ile beş gün boyunca 50℃ sıcaklıkta hidroliz edilmiştir. Hidroliz sonrasında örnekler diyalize tabitutularak safsızlıklar giderilmiş, liyofilize edilerek kurutulmuştur. Elde edilen nişasta nanokristalleri taramalı elektron mikroskobu(SEM) kullanılarak boyut; X-Işını Kırınım Spektroskopisi (XRD) kullanılarak yapı ve kristalinite; Fourier dönüşümlü kızılötesispektrometresi (FT-IR) kullanılarak yapı açısından karakterize edilmiştir. Doğal haldeki buğday nişastası da aynı şekilde karakterizeedilmiş ve hidroliz işleminin yapı, boyut ve kristalinite üzerine etkisi incelenmiştir.SEM görüntüleri incelendiğinde buğday nişastasının boyutlarının 5-10 µm arasında değişim gösterdiği belirlenmiştir. Asit hidrolizisonucunda ise nişasta boyutunun oldukça azaldığı ve 50 nm’nin altına düştüğü gözlenmiştir. Doğal haldeki buğday nişastasıbirbirinden bağımsız granüller halinde iken nişasta nanokristalleri kümeleşmiş halde görüntülenmiştir. XRD desenleri incelendiğindeasit hidrolizi ile elde edilen nişasta nanokristallerin buğdayın tipik X-ışını kırınım deseni olan A-tipi X-ışını kırınım desenini verdiğigözlenmiştir. X-ışını kırınım desenleri yapı açısından incelendiğinde işlem görmemiş doğal haldeki buğday nişastası ile nişastananokristallerin arasında fark görülmese de, bu örneklerin kristalinite indeks değerlerinin farklı olduğu belirlenmiştir. Doğal haldekibuğday nişastasının kristalinite indeks değeri %42,2 olarak belirlenmişken, asit hidrolizi ile üretilen nişasta nanokristallerininkristalinite indeks değerleri daha yüksek bulunmuştur. Düşük oranda asit kullanılarak üretilen nişasta nanokristalinin (1:2) kristaliniteindeks değeri %57,3 iken daha yüksek oranda kullanılarak üretilen nişasta nanokristalininin (1:4) kristalinite indeks değeri %68,5olarak belirlenmiştir. FT-IR sonuçlarına göre ise nişasta nanokristallerin doğal buğday nişastası ile aynı yapıya sahip olduğugözlemlenmiştir.
Anahtar Kelime: Production and Characterization of Starch Nanocrystal
Öz: In this study, it is aimed to produce high crystallinity nanocrystals from starch which is a very interesting raw material in recent years as a natural and renewable resource in nano material production. For this purpose wheat starch was acid hydrolyzed using different amount of acid (starch: $H_2SO_4$ ratio; 1:2 and 1:4) at 50{}^ $oC$ temperature for 5 days. After hydrolysis, samples were dialyzed to remove impurities and freze-dried. Native wheat starch and nanocrystals were characterized by using scanning electron microscope (SEM); X-Ray diffaction spectroscopy (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR) in terms of size, crystallinity and structure, respectively. Native wheat starch was also characterized as control and the effect of hydrolysis on size, crystalinity and structure. According toSEM images, it can be observed that the size of native wheat starch varied between 5-10 µm. It was observed that the size of starch granule decreased considerably as a result of acid hydrolysis. The size of wheat starch granule decreased below the 50 nm due to the hydrolysis procedure. While native starch granules were observed as independent granules, starch nanocrystals located as aggregates. According to the XRD patterns, it was observed that the starch nanocrystals obtained by acid hydrolysis gave the Atype X-ray diffraction pattern, which is the typical X-ray diffraction pattern of wheat. While there was no difference between X-ray diffraction patterns between native wheat starch and starch nanocrystals in terms of structure, there was a considerable difference between crystallinity index values of these samples. The starch nanocrystals produced by acid hydrolysis had higher crystallinity index values when compared with its corresponding which had 42.2% crystallinity. The crystallinity index value of starch nanocrystals produced by using low acid ratio (1:2) was 57.3%, whereas the crystallinity index value of starch nanocrystalline produced by using higher acid ratio (1:4) was determined as 68.5%. According to FT-IR results, it was observed that starch nanocrystals have the same structure as native wheat starch.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Cheetham, N. W. H., ve Tao, L. (1998). Variation in crystalline type with amylose content in maize starch granules: An X-ray powder diffraction study. Carbohydrate Polymers, 36(4), 277–284. doi.org/10.1016/S0144-8617(98)00007-1
- Dai, L., Li, C., Zhang, J., ve Cheng, F. (2018). Preparation and characterization of starch nanocrystals combining ball milling with acid hydrolysis. Carbohydrate Polymers, 180(September 2017), 122–127. doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.10.015
- Dai, L., Zhang, J., ve Cheng, F. (2019). Succeeded starch nanocrystals preparation combining heat-moisture treatment with acid hydrolysis. Food Chemistry, 278(September 2018), 350–356. doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.018
- Hélène Angellier, Luc Choisnard, Sonia Molina-Boisseau, Patrick Ozil, ve Alain Dufresne, ‖. (2004). Optimization of the Preparation of Aqueous Suspensions of Waxy Maize Starch Nanocrystals Using a Response Surface Methodology. Biomacromolecule, 5, 41, 545-1551. doi.org/10.1021/BM049914U
- Kim, H.-Y., Lee, J. H., Kim, J.-Y., Lim, W.-J., ve Lim, S.-T. (2012). Characterization of nanoparticles prepared by acid hydrolysis of various starches. Starch - Stärke, 64(5), 367–373. doi.org/10.1002/star.201100105
- Kim, H.-Y., Park, S. S., ve Lim, S.-T. (2015). Preparation, characterization and utilization of starch nanoparticles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 126, 607–620. doi.org/10.1016/J.COLSURFB.2014.11.011
- Kim, H. Y., Lee, J. H., Kim, J. Y., Lim, W. J., ve Lim, S. T. (2012). Characterization of nanoparticles prepared by acid hydrolysis of various starches. Starch/Staerke, 64(5), 367–373. doi.org/10.1002/star.201100105
- Kim, J. H., Park, D. H., ve Kim, J.-Y. (2017). Effect of heat-moisture treatment under mildly acidic condition on fragmentation of waxy maize starch granules into nanoparticles. Food Hydrocolloids, 63, 59–66. doi.org/10.1016/J.FOODHYD.2016.08.018
- Lecorre, D., Bras, J., ve Dufresne, A. (2012). Influence of native starch’s properties on starch nanocrystals thermal properties. Carbohydrate Polymers, 87(1), 658–666. doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.08.042
- León, A., Reuquen, P., Garín, C., Segura, R., Vargas, P., Zapata, P., ve Orihuela, P. A. (2017). FTIR and raman characterization of TiO2 nanoparticles coated with polyethylene glycol as carrier for 2-methoxyestradiol. Applied Sciences (Switzerland), 7(1), 1–9. doi.org/10.3390/app7010049
- Liu, D., Wu, Q., Chen, H., ve Chang, P. R. (2009). Transitional properties of starch colloid with particle size reduction from micro- to nanometer. Journal of Colloid and Interface Science, 339(1), 117–124. doi.org/10.1016/J.JCIS.2009.07.035
- Mariano, M., Mukurumbira, A., Amonsou, E. O., Dufresne, A., ve Mellem, J. J. (2017). Microstructure, thermal properties and crystallinity of amadumbe starch nanocrystals. International Journal of Biological Macromolecules, 102, 241–247. doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.04.030
- Martens, B. M. J., Gerrits, W. J. J., Bruininx, E. M. A. M., ve Schols, H. A. (2018). Amylopectin structure and crystallinity explains variation in digestion kinetics of starches across botanic sources in an in vitro pig model. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9(1), 1–13. doi.org/10.1186/s40104-018-0303-8
- Namazi, H., ve Dadkhah, A. (2010). Convenient method for preparation of hydrophobically modified starch nanocrystals with using fatty acids. Carbohydrate Polymers, 79(3), 731–737. doi.org/10.1016/J.CARBPOL.2009.09.033
- Pereda, M., ve Dufresne, A. (2014). Chapter 7: Starch Nanocrystals. Handbook of Green Materilas. Eds. Oksman, K., Mathew, A. P., Bismarck, A., Rojas, O. Sain, M.. World Scientific Pub Co Inc. doi.org/10.1142/9789814566469_0007
- Putaux, J.-L., Molina-Boisseau, S., Momaur, T., ve Dufresne, A. (2003). Platelet Nanocrystals Resulting from the Disruption of Waxy Maize Starch Granules by Acid Hydrolysis. Biomacromolecules, 4(5), 1198–1202. doi.org/10.1021/bm0340422
- Romdhane, A., Aurousseau, M., Guillet, A., ve Mauret, E. (2015). Cross flow microfiltration of starch nanocrystal suspensions. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 93(2), 412–418. doi.org/10.1002/cjce.22092
- Saeng-on, J., ve Aht-Ong, D. (2017). Production of starch nanocrystals from agricultural materials using mild acid hydrolysis method: Optimization and characterization. Polymers from Renewable Resources, 8(3), 91–116.
- Šárka, E., ve Dvořáček, V. (2017). Waxy starch as a perspective raw material (a review). Food Hydrocolloids, 69, 402–409. doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.03.001
- Sun, Q., Gong, M., Li, Y., ve Xiong, L. (2014). Effect of retrogradation time on preparation and characterization of proso millet starch nanoparticles. Carbohydrate Polymers, 111, 133–138. doi.org/10.1016/J.CARBPOL.2014.03.094
- Xie, J., Hse, C., Hoop, C. F. De, Hu, T., Qi, J., ve Shupe, T. F. (2016). Isolation and characterization of cellulose nanofibers from bamboo using microwave liquefaction combined with chemical treatment and ultrasonication. Carbohydrate Polymers, 151, 725– 734. doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.06.011
- Xu, Y., Ding, W., Liu, J., Li, Y., Kennedy, J. F., Gu, Q., ve Shao, S. (2010). Preparation and characterization of organic-soluble acetylated starch nanocrystals. Carbohydrate Polymers, 80(4), 1078–1084. doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.01.027
| APA | korkut a, Kahraman K (2019). Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. , 471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| Chicago | korkut ayşe,Kahraman Kevser Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. (2019): 471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| MLA | korkut ayşe,Kahraman Kevser Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. , 2019, ss.471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| AMA | korkut a,Kahraman K Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. . 2019; 471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| Vancouver | korkut a,Kahraman K Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. . 2019; 471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| IEEE | korkut a,Kahraman K "Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu." , ss.471 - 476, 2019. 10.31590/ejosat.626229 |
| ISNAD | korkut, ayşe - Kahraman, Kevser. "Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu". (2019), 471-476. https://doi.org/10.31590/ejosat.626229 |
| APA | korkut a, Kahraman K (2019). Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 0(17), 471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| Chicago | korkut ayşe,Kahraman Kevser Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 0, no.17 (2019): 471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| MLA | korkut ayşe,Kahraman Kevser Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.0, no.17, 2019, ss.471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| AMA | korkut a,Kahraman K Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2019; 0(17): 471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| Vancouver | korkut a,Kahraman K Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2019; 0(17): 471 - 476. 10.31590/ejosat.626229 |
| IEEE | korkut a,Kahraman K "Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu." Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 0, ss.471 - 476, 2019. 10.31590/ejosat.626229 |
| ISNAD | korkut, ayşe - Kahraman, Kevser. "Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu". Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 17 (2019), 471-476. https://doi.org/10.31590/ejosat.626229 |
