Döngüsel ekonomi yaklaşımı ile kahve atıklarından antioksidan ekstraksiyonu ve farmasötik nanotaşıyıcıların üretimi

Abstract

Döngüsel ekonomi yaklaşımı ile kahve atıklarından antioksidan ekstraksiyonu ve farmasötik nanotaşıyıcıların üretimi Amaç: Yüksek miktardaki gıda atığının çevreye ve ülkelere artan külfeti, bu atıkların değerlendirilmesini elzem kılmıştır. Atık sorununun çözümüne yönelik olarak döngüsel ekonomi yaklaşımı geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasının temel amacı, döngüsel ekonomi yaklaşımı kullanılarak kahve atıklarını bir atıktan ziyade yan ürün olarak değerlendirerek endüstriyel süreçlere tekrar kazandırmaktır. Bu doğrultuda, çalışmamızda; kahve atıklarının içerdikleri antioksidan bileşikleri farklı ekstraksiyon yöntemleri ile geri kazanarak tam bir tüketimlerini sağlamak, ekstraksiyon sonrası elde edilen atığı da bir hammadde olarak kullanarak katma değeri yüksek nano yapılı malzemeler üretmek amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: Evsel tüketim sonucu ortaya çıkan Coffea arabica türü kahvenin atıkları kurutulmuş ve yeşil bir çözücü olan %50 etanol-su karışımı ile çözülmüş ve farklı koşullarda ekstraksiyon işlemi uygulanmıştır. Ekstraksiyon sonrası çeşitli antioksidan aktivite tayini testleri kullanılarak farklı ortam koşullarına tabi tutulan ekstrelerdeki antioksidan miktarı tespit edilmiştir. Sonrasında ise, yeşil yöntem ile farmasötik nanotaşıyıcıların üretimi ve fizikokimyasal yöntemler ile karakterizasyonu yapılmıştır. Bulgular: Kahve atıklarından ekstraksiyon tekniği ile antioksidan bileşiklerin eldesi başarı ile gerçekleştirilmiş ve antioksidan aktivite testleri ile ispatlanmıştır. Antioksidan eldesi sonrası kalan posadan, yeşil yöntem kullanılarak farmasötik bir nanotaşıyıcı platform olarak biyopolimer nanokürelerin başarı ile üretildiği FTIR analizi, SEM, XRD ve DLS tekniği ile ortaya konmuştur. Sonuç: Çalışmamızda, en yüksek antioksidan kapasitesi 40 °C’de etüvde bekletilmiş örneklerde veultrasonik banyo homojenizasyonu (30 dk) (UB) ile yapılan ekstraksiyonda elde edilmiştir. En düşük kapasitesi ise 80 °C’de etüvde bekletilen örneklerde bulunduğu belirlenmiştir. Literatür verileriyle karşılaştırıldığında, tüm işlem koşullarında elde edilen kahve atığı ekstrelerinin yüksek düzeyde antioksidan içeriğe sahip olduğu tespit edilmiştir. Kahve atıklarından antioksidanların elde edilmesinden sonra kalan posadan farmasötik nanotaşıyıcıların üretimi başarı ile yapılmıştır.

Antioxidant extraction and pharmaceutical nanocarrier production from coffee waste with a circular economy approach Objective: The increasing burden of high amounts of food waste on the environment and countries has made the evaluation of these wastes essential. The main purpose of this thesis is to recycle coffee wastes into industrial processes by using a circular economy approach, evaluating them as a by-product rather than a waste. In this direction, our study aims to recover the antioxidant compounds contained in coffee wastes with different extraction methods, to ensure their full consumption, and to produce high value-added nanostructured materials by using the waste obtained after extraction as a raw material. Materials and Methods: Coffee wastes of Coffea arabica type originating from domestic consumption were dried and dissolved with green solvent, 50% ethanol-water mixture and extraction process was applied under different conditions. After extraction, antioxidant amount in extracts subjected to different environmental conditions was determined using various antioxidant activity tests. Pharmaceutical nanocarriers were produced by green method and their success was determined by various physicochemical tests. Results: The extraction technique from coffee wastes successfully produced antioxidant compounds and proved it with antioxidant activity tests. It was revealed by FTIR analysis, SEM and DLS technique that carbon based nanospheres, as a pharmaceutical nanocarrier, was successfully produced from the pulp remaining after the antioxidant extraction using the green method. Conclusion:In our study, the highest antioxidant capacity was obtained in samples incubated at 40°C and in extractions performed using ultrasonic bath homogenization (UB) for 30 min. The lowest capacity was found in samples incubated at 80°C. Comparison with literature data revealed that coffee waste extracts obtained under all processing conditions had high antioxidant content. Pharmaceutical nanocarriers were successfully produced from the pulp remaining after antioxidants were extracted from coffee waste.