Yıl 2019, Cilt , Sayı 17, Sayfalar 471 - 476 2019-12-31

Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu

Ayse Korkut [1] , Kevser Kahraman [2]


Bu çalışmada nanomalzeme üretimi konusunda doğal ve yenilenebilir bir kaynak olarak son yıllarda oldukça ilgi çeken bir hammadde olan nişastadan yüksek kristaliniteye sahip nanokristal üretimi hedeflenmiştir. Bu amaçla bu çalışmada buğday nişastası farklı oranlarda H2SO4 (1:2 ve 1:4 nişasta:asit) ile beş gün boyunca 50℃ sıcaklıkta hidroliz edilmiştir. Hidroliz sonrasında örnekler diyalize tabi tutularak 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 kızılötesi spektrometresi (FT-IR) kullanılarak yapı açısından karakterize edilmiştir. Doğal haldeki buğday nişastası da aynı şekilde karakterize edilmiş ve hidroliz işleminin yapı, boyut ve kristalinite üzerine etkisi incelenmiştir.

 

SEM görüntüleri incelendiğinde buğday nişastasının boyutlarının 5-10 µm arasında değişim gösterdiği gözlenmiştir. Asit hidrolizi sonucunda ise nişasta boyutunun oldukça azaldığı ve 50 nm’nin altına düştüğü gözlenmiştir. Doğal haldeki buğday nişastası birbirinden bağımsız granüller halinde iken nişasta nanokristalleri kümeleşmiş halde gözlenmiştir. XRD desenleri incelendiğinde asit hidrolizi ile elde edilen nişasta nanokristallerin buğdayın tipik X- ışını kırınım deseni olan A-tipi X-ışını kırınım desenini verdiği gözlenmiştir. X-ışını kırınım desenleri incelendiğinde işlem görmemiş doğal haldeki buğday nişastası ile nişasta nanokristalleri arasında fark görülmese de, bu örneklerin kristalinite indeks değerleri arasında fark gözlenmiştir. Doğal haldeki buğday nişastasının kristalinite indeks değeri %42,2 olarak belirlenmişken, asit hidrolizi ile üretilen nişasta nanokristallerinin kristalinite indeks değerleri daha yüksek bulunmuştur. Düşük oranda asit kullanılarak üretilen nişasta nanokristalin (1:2) kristalinite indeks değeri %57,3 iken daha yüksek oranda asit kullanılarak üretilen nişasta nanokristalinin (1:4) kristalinite indeks değeri %68,5 olarak belirlenmiştir. FT-IR sonuçlarına göre ise nişasta nanokristallerin doğal buğday nişastası ile aynı yapıya sahip olduğu gözlemlenmiştir.

Buğday nişastası, Nişasta nanokristali, Kristalinite, SEM, FT-IR, XRD
  • Cheetham, Norman W.H., & Leping Tao. (1998). Variation in Crystalline Type with Amylose Content in Maize Starch Granules: An X-Ray Powder Diffraction Study. Carbohydrate Polymers 36(4): 277–84.
  • Dai, Limin, Changwei Li, Jun Zhang, & Fang Cheng. (2018). “Preparation and Characterization of Starch Nanocrystals Combining Ball Milling with Acid Hydrolysis.” Carbohydrate Polymers 180: 122–27.
  • Dai, Limin, Jun Zhang, & Fang Cheng. (2019). Succeeded Starch Nanocrystals Preparation Combining Heat-Moisture Treatment with Acid Hydrolysis. Food Chemistry 278: 350–56.
  • Angellier, Hélène, Choisnard, Luc, Molina-Boisseau, Sonia, Ozil, Patrick, & Dufresne, Alain. (2004). Optimization of the Preparation of Aqueous Suspensions of Waxy Maize Starch Nanocrystals Using a Response Surface Methodology. Biomacromolecules, 5, 4, 1545-1551
  • Kim, Hee-Young, Lee, Ju Hun, Kim, Jong‐Yea, Lim, Wang‐Jin, Lim, & Seung‐Taik. (2012). Characterization of Nanoparticles Prepared by Acid Hydrolysis of Various Starches. Starch - Stärke 64(5): 367–73.
  • Kim, Hee-Young, Sung Soo Park, & Seung-Taik Lim. (2015). Preparation, Characterization and Utilization of Starch Nanoparticles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 126: 607–20.
  • Kim, Jong Hun, Dae Han Park, & Jong-Yea Kim. (2017). Effect of Heat-Moisture Treatment under Mildly Acidic Condition on Fragmentation of Waxy Maize Starch Granules into Nanoparticles. Food Hydrocolloids 63: 59–66.
  • Lecorre, Déborah, Julien Bras, & Alain Dufresne. (2012). Influence of Native Starch’s Properties on Starch Nanocrystals Thermal Properties. Carbohydrate Polymers 87(1): 658–66.
  • León, Andrea, Reuquen, Patricia, Garin, Carolina, Segura, Rodrigo, Vargas, Patricio, Zapata, Paula, & Orihuela, Pedro (2017). FTIR and Raman Characterization of TiO2 Nanoparticles Coated with Polyethylene Glycol as Carrier for 2-Methoxyestradiol. Applied Sciences (Switzerland) 7(1): 1–9.
  • Liu, Dagang, Qinglin Wu, Huihuang Chen, & Peter R. Chang. (2009). Transitional Properties of Starch Colloid with Particle Size Reduction from Micro- to Nanometer. Journal of Colloid and Interface Science 339(1): 117–24.
  • Mariano, Marcos, Mukurumbira, Agnes, Dufresne, Alain, Mellem, John, & Amonsou, Eric. (2017). Microstructure, Thermal Properties and Crystallinity of Amadumbe Starch Nanocrystals. International Journal of Biological Macromolecules 102: 241–47.
  • Martens, Bianca M.J., Walter J.J. Gerrits, Erik M.A.M. Bruininx, & Henk A. Schols. (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.
  • Namazi, Hassan, & Abbas Dadkhah. 2010. Convenient Method for Preparation of Hydrophobically Modified Starch Nanocrystals with Using Fatty Acids. Carbohydrate Polymers 79(3): 731–37.Pereda, Mariana, & Alain Dufresne. (2014). “Starch Nanocrystals.” : 89–103.
  • Putaux, Jean-Luc, Sonia Molina-Boisseau, Thomas Momaur, & Alain Dufresne. 2003. “Platelet Nanocrystals Resulting from the Disruption of Waxy Maize Starch Granules by Acid Hydrolysis.” Biomacromolecules 4(5): 1198–1202.
  • Romdhane, Ahlem, Marc Aurousseau, Agnès Guillet, & Evelyne Mauret. (2015). Cross Flow Microfiltration of Starch Nanocrystal Suspensions. The Canadian Journal of Chemical Engineering 93(2): 412–18.
  • Saeng-on, J., & D. Aht-Ong. (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, Evžen, & Václav Dvořáček. (2017). Waxy Starch as a Perspective Raw Material (a Review). Food Hydrocolloids 69: 402–9.
  • Sun, Qingjie, Min Gong, Ying Li, & Liu Xiong. (2014). Effect of Retrogradation Time on Preparation and Characterization of Proso Millet Starch Nanoparticles. Carbohydrate Polymers 111: 133–38.
  • Xu, Yue, Ding, Wanqiang, Liu, Ji, Li , Ya, Kennedy, John F., Gu, Qun, & Shao, Shuangxi. (2010). Preparation and Characterization of Organic-Soluble Acetylated Starch Nanocrystals. Carbohydrate Polymers 80(4): 1078–84.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0002-8823-2089
Yazar: Ayse Korkut
Kurum: ABDULLAH GÜL ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-2786-3944
Yazar: Kevser Kahraman (Sorumlu Yazar)
Kurum: ABDULLAH GUL UNIVERSITY
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Aralık 2019

APA Korkut, A , Kahraman, K . (2019). Nişasta Nanokristali Üretimi ve Karakterizasyonu. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (17) , 471-476 . DOI: 10.31590/ejosat.626229