YÜNLÜ KUMAġIN FĠZĠKSEL ÖZELLĠKLERĠ ÜZERĠNE YENĠ ĠZOLAT BACİLLUS SP. SUġUNDAN ELDE EDĠLEN PROTEAZ ENZĠMĠNĠN ETKĠSĠNĠN ARAġTIRILMASI Meral DOĞAN T.C. ULUDAĞ ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ YÜNLÜ KUMAġIN FĠZĠKSEL ÖZELLĠKLERĠ ÜZERĠNE YENĠ ĠZOLAT BACİLLUS SP. SUġUNDAN ELDE EDĠLEN PROTEAZ ENZĠMĠNĠN ETKĠSĠNĠN ARAġTIRILMASI Meral DOĞAN Prof. Dr. Dilek KUT (DanıĢman) YÜKSEK LĠSANS TEZĠ TEKSTĠL MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI BURSA-2015 TEZ ONAYI Meral DOĞAN tarafından hazırlanan “Yünlü kumaĢın fiziksel özellikleri üzerine yeni izolat bacillus sp. suĢundan elde edilen proteaz enziminin etkisinin araĢtırılması” adlı tez çalıĢması aĢağıdaki jüri tarafından oy birliği/oy çokluğu ile Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı‟nda YÜKSEK LĠSANS TEZĠ olarak kabul edilmiĢtir. DanıĢman : Prof. Dr. Dilek KUT BaĢkan : Prof. Dr. Dilek KUT Ġmza Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı Üye : Prof. Dr. Pervin ANĠġ Ġmza Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı Üye : Doç.Dr.Ġdris ÇERKEZ Ġmza Bursa Teknik Üniversitesi, Doğa Bilimleri Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi Lif ve Polimer Mühendisliği Anabilim Dalı Yukarıdaki sonucu onaylarım Prof. Dr. Ali Osman DEMĠR Enstitü Müdürü ../../…. U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, tez yazım kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalıĢmasında; - tez içindeki bütün bilgi ve belgeleri akademik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, - görsel, iĢitsel ve yazılı tüm bilgi ve sonuçları bilimsel ahlak kurallarına uy-gun olarak sunduğumu, - baĢkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda ilgili eserlere bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunduğumu, - atıfta bulunduğum eserlerin tümünü kaynak olarak gösterdiğimi, - kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapmadığımı, - ve bu tezin herhangi bir bölümünü bu üniversite veya baĢka bir üniversitede baĢka bir tez çalıĢması olarak sunmadığımı beyan ederim. 16/06/2015 Ġmza Meral Doğan ÖZET Yüksek Lisans Tezi YÜNLÜ KUMAġIN FĠZĠKSEL ÖZELLĠKLERĠ ÜZERĠNE YENĠ ĠZOLAT BACİLLUS SP. SUġUNDAN ELDE EDĠLEN PROTEAZ ENZĠMĠNĠN ETKĠSĠNĠN ARAġTIRILMASI Meral DOĞAN Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tekstil Teknolojisi Anabilim Dalı DanıĢman: Prof. Dr. Dilek KUT Yün lifi epidermis, korteks ve medula tabakası olmak üzere üç bölümden oluĢur. Lifin üstünü kaplayan epidermis tabakası, boynuzlaĢmıĢ, yassılaĢmıĢ, cansız epitel hücrelerinden oluĢmaktadır. Elektron mikroskobuyla yapılan araĢtırmalar, epidermis tabakasının da epikutikula, ekzokutikula ve endokutikula tabakalarından oluĢtuğunu göstermektedir. En dıĢta bulunan epikutikula zarı normal yün keratininden farklı özelliklere sahiptir ve en dıĢta bulunduğundan tüm yün lifinin özelliklerinin etkilemektedir. Örneğin, lifler arasındaki sürtünmenin beklenmeyen derecede düĢük olması, lif yüzeyinin yüksek derecede hidrofob olması ve lif yüzeyinin kimyasal maddelerin, enzimlerin etkilerine karĢı, lifin esas kısmına göre daha dayanıklı olması, epikutikula zarının varlığından ileri gelmektedir. Epidermis hücrelerinin altında bulunan korteks tabakası, yün lifinin % 90 ını oluĢturur ve iğ Ģeklinde, uzunca az veya çok bükülmüĢ kortikal hücreler içermektedir. Farklı özellikteki kortikal hücrelerin lif içerisindeki dağılım durumunun liflerin kıvırcıklığı ile yakından ilgisi vardır. Korteks tabakası simetrik veya asimetrik bir yerleĢim durumuna sahip olabilir. Simetrik yerleĢim durumu lif kıvrımlarının en az olması, asimetrik yerleĢim durumu ise lif kıvrımlarının fazla olması sonucunu doğurmaktadır. Yün lifinin orta kısmında bulunan medulla tabakası ise lif kalınlığını etkilemektedir. Yün liflerinin kimyasal bileĢiminin %97 „ si protein, % 2 „si yağ ve %1‟ i mineral maddelerden oluĢmaktadır. Yün lifleri, diğer protein liflerine göre enzimlere oldukça dayanıklıdır. Bu dayanıklılık makromoleküller arasındaki disülfür (sistin) köprülerinden ileri gelmektedir. Ġndirgen maddelerin yardımıyla disülfür köprüleri azaltılırsa, yün keratinini oluĢturan polipeptid makromolekülleri tripsin, papain gibi proteolitik enzimler tarafından kısa sürede, i kendini oluĢturan aminoasitlere kadar parçalanabilmektedir. Önemli olan nokta, molekül yapıları büyük olduğundan, enzimlerin yün liflerinin içine iĢlemeleri ve dolayısıyla parçalayıcı etkilerini yüzeyde göstermeleridir. Birçok kere tekrarlandığı gibi, iyi ve liflere zarar vermeyen bir keçeleĢmezlik etkisi sağlanabilir. Proteolitik enzimler, keçeleĢmezlik etkisine ilave olarak, yünlü kumaĢların yüzeyinden dıĢarı çıkan lif uçlarını uzaklaĢtırmada, boncuklanmayı azaltmada, parlaklığı ve yumuĢaklığı arttırmada kullanılabilir. Tüm bu iĢlemlerin yapılmasıyla yünlü mamülde bir ağırlık kaybı meydana gelir, seçilen pH, sıcaklık, iĢlem süresi, enzim konsantrasyonu ile bu azalma en az seviyede tutulmalıdır. Enzim ile iĢlem görmüĢ yünlü mamülün boyanabilirliğinin arttığı görülmüĢtür. Daha az boya aldığı, daha düĢük ısılarda boyanabildiği görülmüĢtür. Ayrıca bio-temizleme yapılmaktadır. Tekstil mamüllerinden yabancı maddeleri uzaklaĢtırmada enzim kullanımı hijyen, güvenlik, çevre ve enerji açısından önem kazanmaktadır. Bu çalıĢmanın amacı Türkiye topraklarından yüksek kapasiteli proteaz üreten Bacillus sp.lerin izolasyonu ve bu enzimlerin yünlü kumaĢın fiziksel özellikleri üzerine etkisinin araĢtırılmasıdır. Anahtar Kelimeler: Bacillus, proteaz, yün 2015, xii+66 ii ABSTRACT MSc Thesis THE ĠNVESTĠGATĠON OF EFFECT OF PROTEASE AND ENZYME PRODUCED BY NEW ISOLATE BACİLLUS sp. STRAĠN ON WOOLEN FABRĠC PHYSĠCAL PROPERTĠES Meral DOĞAN Uludag University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Textile technology Supervisor: Prof. Dr. Dilek KUT Wool fiber in the epidermis , cortex and medulla layer consists 3 parts. Covering top of the epidermis layer of the fiber , cornified, flattened, composed of dead epithelial cells. Electron microscopy research, the epidermis layer of the epicuticula, exocuticula, endocuticula layers indicates. Epicuticular wax in the outermost membrane has different properties than the normal wool keratin and affects the properties of all the wool fiber is in the outside. For examples , an unexpected degree of friction between fibers is low, having a high degree of surface hydrophobic fiber and the fiber surface of the chemical substances, to the effects of enzymes, compared to the portions of the fiber is based on higher robustness, is due to the presence of epicuticular wax lining. The cortex is under epidermis cells of wool fiber 90 percent creates and the spindle- shaped , more or less bent quite includes cortical cells. Cortical cells with different characteristics on status in the distributron of fiber is closely linked to the status of curly fibers. A settlement with the state of the cortex layer can be symmetric or asymmetric. Symmetrical placement of fiber folds to be at least , asymmetric placement of the cortex layer results in fiber have more folds. Medulla layer of the wool fiber from the central part affect the thickness of fiber. The chemical composition of wool fibers % 97 protein, %2 fat and %1 consist s of the mineral substances. Wool fibers, according to other protein fibers are highly resistant enzymes. The resistance between the macromolecules disulfide (cystine) bridges comes from. Disülfide bridges are reduced with the aid of reducing agents, wool keratin macromolecules forming polypeptide tripsin by proteolytic enzymes such as papin as soon as possible , self – forming amino acids cleaved up. The important point, enzymes into works of wool fibres with large molecular structures and show the surface due to the effects of shredder. Anti -felting effect of fibers can be a good and not harm. Proteolytic enzymes, ın addition to the effect of anti-felting, to remove the fiber ends protruding from the surface of the woolen fabrics, to reduce pilling, be used to increase the brightness and smoothness. The construction of all of these transactions worsted wool weight loss occurs and selected pH ,temperature, process time and this reduction in enzyme concentration should be kept a minimum. Dyeability wool fabric treated with the enzyme is increased. Was observed at lower temperatures be pointed. It also can be iii made of bio-cleaning. The use of the enzyme in removal of impurities from textilesihygiene, safety, environment and energy is gaining impartance. The aim of this work is to isolate Bacillus sp. producing proteases of high capacity from Turkish soils and to investigate of effect of this enzymes on woolen fabric physical properties. Keywords: Bacillus, protease, wool 2015, xii+66 iv TEġEKKÜR ÇalıĢmalarım sırasında yol gösteren, değerli vaktini, bilgi ve birikimlerini esirgemeyen danıĢman hocam sayın Prof. Dr. Dilek Kut a, lisans ve yüksek lisans öğrenimim boyunca bana ve hayatıma kattıkları için, en önemlisi güveni için sonsuz teĢekkürlerimi sunarım. Aynı zamanda bir proje olan yüksek lisans tezimin tüm deney sürecinde yardımını aldığım ve tecrübeleriyle beni her zaman doğru Ģekilde yönlendiren, tavsiyeleriyle ufkumu geniĢleten sevgili hocam Sayın Prof. Dr Elif DEMĠRKAN a en içten teĢekkürlerimi sunarım. ÇalıĢmalarımda beni yalnız bırakmayan, bilgi ve desteğini esirgemeyen, enzim üretimi ve saflaĢtırılması çalıĢmalarında sabırla , titiz bir çalıĢma gerçekleĢtiren, daima fikir alıĢveriĢinde olduğum, aynı zamanda proje çalıĢmalarımı devam ettirdiğim arkadaĢım Eren BAYGIN a, 113Z868 No lu Proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Türkiye Bilimsel ve Teknolojik AraĢtırma Kurumu a, Infrared ölçümlerinin alınması ve yorumlanması aĢamasında Uludağ Üniversitesi Kimya Laboratuvarı kapılarını bana açarak çalıĢma olanağı sunan Sayın AraĢ.Gör.Dr.Yunus KAYA ya, Tüm çalıĢmalarımda Uludağ Üniversitesi Fizik Bölümü Laboratuvarı olanakları ile SEM görüntülerini almamı sağlayan değerli arkadaĢım Bahadır KARADUMAN a, BaĢta Haluk YÜCE ve Elif Yonca ġAHĠN olmak üzere Uludağ Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Laboratuvarı görevlilerine yardımları ve güvenleri için , Bana olan güvenlerini hep hissettiren, aldığım her karara saygı duyan , ellerini hep yüreğimde hissettiğim sevgili babam Ali Osman DOĞAN, annem Ummuhan DOĞAN ve kardeĢim Ümit DOĞAN a, ayrıca geç saatlere kadar laboratuvar çalıĢmalarımda yanımda olan, desteğini her zaman hissettiğim kız kardeĢim Zuhal DOĞAN a teĢekkür ederim. Saygılarımla… v ĠÇĠNDEKĠLER ÖZET ............................................................................................................................... i ABSTRACT .................................................................................................................. iii TEġEKKÜR ................................................................................................................... v ĠÇĠNDEKĠLER .............................................................................................................. vi SĠMGELER ve KISALTMALAR DĠZĠNĠ .................................................................. viii ġEKĠLLER DĠZĠNĠ ........................................................................................................ x 1.GĠRĠġ ........................................................................................................................... 1 2.KAYNAK ÖZETLERĠ ................................................................................................ 4 2.1.Protein Lifleri ............................................................................................................ 4 2.2.Yün Lifi .................................................................................................................... 6 2.2.1.Peptid Bağları ........................................................................................................ 7 2.2.2.Tuz bağları ............................................................................................................. 8 2.2.3. Sistin Bağları ........................................................................................................ 9 2.2.4.Hidrojen Bağları .................................................................................................. 10 2.3.Yünün Fiziksel Yapısı ............................................................................................ 10 2.3.1.Epiderm Tabakası ................................................................................................ 10 2.3.2.Korteks Tabakası ................................................................................................. 12 2.3.3.Medüla Tabakası .................................................................................................. 13 2.4.Yünün Kimyasal Yapısı .......................................................................................... 13 2.5.Yünün Fiziksel Özellikleri ...................................................................................... 15 2.6.Yün Lifinin Kimyasal Özellikleri ........................................................................... 18 2.7.Enzimler ve Tekstil Sektöründe Kullanımı ............................................................ 20 2.7.1.Proteaz Enzimi ..................................................................................................... 23 2.7.2.Yün KumaĢların Proteaz Enzimi ile Yapısal Özelliklerinin ĠyileĢtirilmesi ......... 23 3.MATERYAL VE METOD ........................................................................................ 30 3.1.Materyaller .............................................................................................................. 30 3.1.1. Kullanılan KumaĢın Özellikleri .......................................................................... 30 3.1.2.Kullanılan Enzimler ............................................................................................. 30 3.1.2.1.Ultrafiltrasyon Ġle Konsantre Edilen Proteaz Enzimi ....................................... 30 3.1.2.2.Amonyum Sülfat Çöktürmesi ve Diyalize Edilen Proteaz Enzimi ................... 31 3.1.2.3.Liyofilize Edilerek SaflaĢtırılan Proteaz Enzimi .............................................. 31 vi 3.1.2.4.Ticari Proteaz Enzimi ....................................................................................... 31 3.2.Metod ...................................................................................................................... 32 3.2.1.KumaĢlara Uygulanan Ön Terbiye ĠĢlemleri ....................................................... 32 3.2.2.KumaĢlara Uygulanan Testler ............................................................................. 34 3.2.2.1.Pilling Testi ....................................................................................................... 34 3.2.2.2.Yırtılma Mukavemeti Testi ............................................................................... 35 3.2.2.3.Ağırlık Kaybı Testi ........................................................................................... 35 3.2.3.4.Boyutsal DeğiĢim .............................................................................................. 36 3.2.3.5.Spektrofotometrik Ölçümler ............................................................................. 36 3.2.3.6.Yağ Ölçümü ...................................................................................................... 37 4.BULGULAR .............................................................................................................. 39 4.1.Pilling Testi Sonuçları ............................................................................................ 39 4.2.Boyutsal DeğiĢim Sonuçları ................................................................................... 43 4.3.Yırtılma Mukavemeti Testi Sonuçları .................................................................... 45 4.4.Ağırlık Kaybı Sonuçları .......................................................................................... 47 4.5.Renk ölçüm sonuçları ............................................................................................. 48 4.6.Yağ Ölçümü Sonuçları ........................................................................................... 48 4.7.SEM Ölçümleri ....................................................................................................... 49 4.8.EDX Ölçümleri ....................................................................................................... 51 4.9.FTIR Ölçümleri ...................................................................................................... 54 5.TARTIġMA ve SONUÇ ............................................................................................ 58 KAYNAKLAR ............................................................................................................. 62 ÖZGEÇMĠġ .................................................................................................................. 66 vii SĠMGELER ve KISALTMALAR DĠZĠNĠ Simgeler Açıklama % Yüzde Orantı °C Santigrat Derece dk Dakika g Gram H2O2 Hidrojen Peroksit IU Uluslararası Enzim Ünitesi M Molar mL Mililitre mm Milimetre nm Nanometre α Alfa β Beta S Kükürt O Oksijen N Azot Na Sodyum K Potasyum Ca Kalsiyum Mg Magnezyum Na2S Sodyum Sülfür H2O2 Hidrojen Peroksit HCIO Hipoklorit TiO2 Titanyum di oksit s Ġncelik Derecesi MPH Metanolik Potasyum Hidroksit L Litre m Metre D65 Gün IĢığı ΔΕ Renk Farkı viii Kısaltmalar Açıklama Rpm Revolutions Per Minute sp. Tür Ph Power of Hydrogen UV Ultraviyole DFE Sürtünme Direnci Farkı Nm Number Metric AOX Adsorbe Olabilen Organik Halojenler T Transmittace SEM Scanning Electron Microscope FTIR Fourier Transform Ġnfrared Spectroscopy EDX Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy Ld Liyofilizasyon +Diyaliz ile saflaĢtırılan enzim ix ġEKĠLLER DĠZĠNĠ ġekil 2.1. Amino asitlerin genel yapısı ........................................................................... 4 ġekil 2.2.Dipeptit oluĢumu ............................................................................................ 5 ġekil 2.3.Protein oluĢum reaksiyonu ............................................................................. 5 ġekil 2.5.Protein zincirinde peptid bağı oluĢumu ........................................................... 7 ġekil 2.6.Proteinlerde tuz bağı oluĢumu ......................................................................... 8 ġekil 2.7.Proteinlerde çapraz sistin bağları .................................................................... 9 ġekil 2.8.Protein zincirinde sistin bağları ....................................................................... 9 ġekil.2.9.Protein zincirinde H- bağları ......................................................................... 10 ġekil 2.10.Yün Lifinin Ġç Yapısı .................................................................................. 12 ġekil 2.11. Buharla yapılan biçimlendirme iĢlemi ....................................................... 17 ġekil.2.12.Kimyasal yolla yapılan biçimlendirme iĢlemi ............................................. 17 ġekil3.1. % 100 yün boyama diyagramı ....................................................................... 33 ġekil 3.2.Pilling Box Test Cihazı ................................................................................. 34 ġekil 3.3. M 008E Elmendorf Dijital Yırtılma Test Cihazı .......................................... 35 ġekil 3.4.Martindale test cihazı .................................................................................... 36 ġekil 3.5.Renk Ölçüm Spektrofotometresi ................................................................... 37 ġekil 3.6.Soxhlet cihazı ................................................................................................ 38 ġekil 4.1.Pilling ölçümünde kullanılan standart değerlendirme fotoğrafları ............... 39 ġekil 4.2.Enzim uygulanmamıĢ kumaĢların boncuklanma testi sonuçları ................... 40 ġekil 4.3. Ultrafiltrasyonla konsantre edildikten sonra saf suya karĢı diyaliz edilmiĢ proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma testi sonuçları ..................... 41 ġekil 4.4.%80 amonyum sülfat ile çöktürülmüĢ 0,05M fosfat tamponuna karĢı diyaliz edilmiĢ proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma testi sonuçları ........ 42 ġekil.4.5. Liyofilize edilerek toz haline getirilen enzimin saf suya karĢı diyalizi ile elde edilen proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma testi sonuçları .. 42 ġekil 4.6. Ticari proteaz enzimi uygulanan kumaĢların boncuklanma testi sonuçları . 43 ġekil 4.7.Ham yün kumaĢ ve farklı proteaz enzimlerinin uygulandığı yün kumaĢın yüzey tabakasında oluĢan değiĢimlerin SEM ile görüntülenmesi ................................ 50 ġekil 4.8.%100 yünlü kumaĢın EDX analizi ................................................................ 51 ġekil 4.9.Amonyum sülfat çöktürmesi ve saf suya karĢı diyaliz ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulanan kumaĢın EDX analizi sonucu .......................................................... 52 x ġekil 4.10.Ultrafiltrasyon ile konstantre edilerek saflaĢtırılan proteaz enziminin uygulandığı yünlü kumaĢların EDX görüntüsü ............................................................ 52 ġekil 4.11.Liyofilizasyon ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulanan yünlü kumaĢın EDX analizi sonucu ...................................................................................................... 53 ġekil 4.12.Ticari proteaz uygulanan yünlü kumaĢın EDX analizi sonucu ................... 53 ġekil 4.13.Enzim uygulanmamıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon +diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın 2400 -4000 cm‾ ¹ dalga sayısı aralığındaki infrared spektrumları ................................................................................ 54 ġekil 4.14.Ticari proteaz enzimi uygulanmıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon +diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın 2400 -4000 cm‾ ¹ dalga sayısı aralığındaki infrared spektrumları ............................................................. 55 ġekil 4.15.Ticari proteaz enzimi uygulanmıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon +diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın 700 -2300 cm‾ ¹ dalga sayısı aralığındaki infrared spektrumları ............................................................. 56 ġekil 4.16.Enzim uygulanmıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon +diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın 700 -2300 cm‾ ¹ dalga sayısı aralığındaki infrared spektrumları ................................................................................ 57 xi ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ Çizelge 2.1.Keratinin kimyasal bileĢimi .......................................................................... 6 Çizelge 2.2.Yünün kimyasal yapısı ............................................................................... 14 Çizelge3.1.Kullanılan yün kumaĢın özellikleri ............................................................... 30 Çizelge 3.2.Ön yıkama reçetesi ...................................................................................... 32 Çizelge 3.3.Kasar reçetesi ............................................................................................... 32 Çizelge 3.4.Boyama reçetesi ........................................................................................... 33 Çizelge 4.1.BoyanmıĢ ham kumaĢın ve proteaz enzimi uygulandıktan sonra boyanmıĢ yün kumaĢların enine ve boyuna yönde boyutsal değiĢimi sonuçları ............................. 44 Çizelge 4.2.Ön yıkama , ağartma ve boyama iĢlemleri yapılan yün kumaĢ ve ağartma iĢleminden sonra enzim uygulanan ve ardından boyanan yün kumaĢların boyutsal değiĢim sonuçları ............................................................................................................ 45 Çizelge 4.3.Farklı saflaĢtırma yöntemleri ile elde edilen proteaz enziminin yünlü kumaĢın yırtılma mukavemeti üzerindeki etkisi ............................................................ 46 Çizelge 4.4.Farklı saflaĢtırma yöntemi ile elde edilen proteaz enziminin uygulandığı yünlü kumaĢlarda ağırlık kaybı ölçümü sonuçları .......................................................... 47 Çizelge 4.5.Farklı saflaĢtırma yöntemleriyle elde edilen proteaz enzimlerinin ve ticari proteaz enziminin uygulandığı ham kumaĢlarda oluĢan renk farklılıkları ...................... 48 Çizelge 4.6.Enzim uygulanmamıĢ yün kumaĢ, liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak üretilen proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢ ve ticari proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢ yüzeyindeki yağ ölçüm sonuçları ............................ 48 xii 1.GĠRĠġ Günümüzde, çevre kirliliği ile ilgili sorunların tüm dünyada büyük önem kazanması ve enerji kaynaklarının hızla tükenmesinin bir sonucu olarak, her endüstri dalının rekabetçi pazar ortamında varlığını sürdürebilmesi için, çevre bilincinin olması ve doğal kaynakların iyi kullanılması gerekli hale gelmiĢtir. Endüstriyel iĢletmeler ve bilimsel kurumlar, bu konuda, eskiye oranla daha ciddi yaklaĢımla alternatif temiz üretim yöntemleri aramaya baĢlamıĢlardır. Dolayısıyla tüm sektörler, daha az kimyasal madde ve su kullanarak, daha az atık su ve atık hava açığa çıkartarak, çevreyi daha az kirleten ve enerji tüketimi düĢük olan çevre dostu üretim yöntemlerinin geliĢtirilip uygulanması konusunda üzerlerine düĢeni yapmak durumunda kalmıĢlardır. Tekstil terbiyesinde, çevre yükünü azaltmak ve çevreyle uyumlu bir üretim gerçekleĢtirmek için, terbiye iĢlemlerinde kullanılan maddelerin seçilmesi, bilinçli ve dikkatli bir Ģekilde yapılmalıdır. Bu kimyasal maddelerin kullanımı tamamen ortadan kalkamayacağına göre, en azından doğayla daha dost, daha uyumlu maddeler ve yeni teknolojiler tercih edilmelidir. Ekolojik yöntemlerin önem kazandığı günümüzde, enzimlerin tekstil terbiyesinde kullanımı her geçen gün artmaktadır. Doğal protein olan enzimler, çok kolay ve hızlı bir Ģekilde biyolojik olarak parçalanmaktadır. Bu özellikleriyle atık su yükü oluĢturmamaktadır. Enzim kullanımı sayesinde, iĢlemler ekolojik olmakta ve mamulün doğal özellikleri korunmakta dolayısıyla katma değeri artmaktadır. (Körlü 2009) Enzimler, spesifik kimyasal reaksiyonları katalizleme yeteneğine sahip, protein yapıda olan kompleks organik polimerlerdir. Endüstriyel olarak mikroorganizmaların fermantasyonu sonucu elde edilmektedirler. Üretimleri için çeĢitli besi ortamları kullanılmakta; filtrasyon ve saflaĢtırma iĢlemlerinden sonra kullanıma hazır hale getirilmektedir. Enzim aktivitesini pH, sıcaklık, ortamdaki iyonlar, yükseltgen-indirgen maddeler, tensidler, inhibitörler, aktivatörler, mekanik etki gibi çeĢitli faktörler etkileyebilmektedir. Bu etkenler iĢlem etkinliğini sınırlayan faktörlerdir. Yani bir enzim ile ancak belirli koĢullar altında çalıĢılabilmektedir. Spesifiklik, enzimleri diğer katalizörlerden ayıran önemli bir özelliktir. Enzimin etki ettiği substrat spesifik olup diğer moleküllere karĢı tepkisizdir. 1 Tekstil endüstrisine ilk olarak haĢıl sökme iĢleminde amilaz kullanımı ile giren enzimler günümüzde hem doğal hem de sentetik liflerin ön terbiye, boyama ve bitim iĢlemleri olmak üzere bir çok alanda kullanılmaktadır. (Karahan ve ark. 2007) Biyoteknoloji uygulamalarının büyük bir bölümünde protein esaslı enzimler kullanılmaktadır. Endüstriyel enzimlerin küresel pazar ihtiyacı 2000 yılında 1,5 milyar dolar, 2007 yılında ise 2,25 milyar dolar artmıĢtır. Endüstriyel enzimlerin yaklaĢık %10u tekstil uygulamalarında kullanılmaktadır. (Choudhury 2014) Bugüne kadar tanımlanan 2000‟den fazla enzim içerisinden yaklaĢık 100 tanesi ticari olarak kullanıma uygun bulunmuĢtur. Fakat günümüzde bunlardan sadece 18 tanesi endüstriyel amaçla üretilmektedir. Endüstriyel alanda en çok kullanıma sahip olan enzimler proteaz, amilaz, selülaz, ksilenaz ve lipazdır. Dünyadaki toplam endüstriyel enzim ticaretinin %59‟unu proteazlar, %28‟ini karbohidrazlar, %3‟ünü lipazlar ve %10‟unu ise diğer enzimler oluĢturmaktadır. Karbohidrazlar grubuna giren alfa-amilaz üretimi %13 ile önemli bir yer tutmaktadır. Günümüzde enzimlerin ticari hayattaki yerlerinin artmasının paralelinde, enzimler üzerine yapılan biyoteknolojik araĢtırmalar da artmıĢtır. Proteazlar, proteinlerin parçalanmasından sorumlu enzim grubudur ve ticari olarak kullanılan enzimlerin yaklaĢık % 60‟ını oluĢtururlar. ÇamaĢır deterjanları, süt, ilaç, bira, deri, et, fotoğraf, organik sentezlerde ve atıkların muamelesinde kullanılmaktadır. Alkalen proteaz, deterjanlarda, kan, süt, ter, çimen vb. gibi protein içeren lekelerin temizlenmesinde; dericilikte derilerin sepilenmesinde; kullanılmıĢ Röntgen (X-Ray) filmlerinden gümüĢün geri kazanımında; peptit sentezinde; medikal ve farmasötik alanda; atık arıtımında ve diğer alanlarda kullanılmaktadır. (ÇalıĢkan 2014) Proteaz enzimi ile yünlü mamullere enzimatik iĢlem uygulaması sonrası pek çok fonksiyonel özellik kazandırılabilmekte, bunun yanı sıra yünlü mamullere uygulanan iĢlemlerin etkinliği arttırılabilmektedir. Bu kapsamda yünlü mamullerde enzim uygulaması sonrası hidrofillik özelliğinde artıĢ dolayısıyla boyanabilirliğinde iyileĢme, keçeleĢmezlik özelliği sağlanması sayesinde yünlü kumaĢlarda boyutsal değiĢimin daha aza indirgenmesi, tutum özelliklerinin geliĢtirilmesi, ağartma iĢlemlerinin etkinliğinin arttırılması sağlanabilmektedir. Bunların yanı sıra biyoparlatma iĢlemi uygulayarak 2 boncuklanmanın azaltılması ya da biyolojik olarak yağ giderme iĢlemleri uygulanabilmektedir. (Vilchez, 2009, Paul, 2015). Tekstil endüstrisinde yünlü kumaĢlarda enzimlerle yapılan iĢlemlere yönelik uygulamalara bakıldığında en fazla kullanılan enzim proteaz enzimidir. Çok eski devirlerden beri yün lifi değerli bir lif olarak popüleritesini korumuĢtur. Günümüzde, yün lifi sadece konfeksiyonda, döĢemecilikte ve halıcılıkta kullanılmayıp artık teknik uygulamalarda da kullanımı giderek artmaktadır. Bunun nedeni yün lifinin benzersiz özellikleridir. Yün lifinin güç tutuĢurluk, antimikrobiyellik, kir iticilik, koku absorbsiyonu, dayanıklılık, esneklik ve antistatiklik gibi bazı özellikleri ile teknik uygulamalarda istenilen bir çok özelliği karĢılayabilen ender liflerdendir. (Bahtiyari ve ark. 2008) Bu çalıĢma kapsamında ülkemiz topraklarından izole edilmiĢ Bacillus sp. suĢlarından elde edilen ham proteaz enziminin kumaĢın fiziksel özellikleri üzerine etkisi ve çekmezlik sağlanarak makinada yıkanabilirlik özelliğinin geliĢtirilmesi konularında çalıĢmalar yapılmıĢtır. 3 2.KAYNAK ÖZETLERĠ 2.1.Protein Lifleri Doğada bulunan proteinler yüksek molekül ağırlıklı polimer bileĢiklerdir. Elementer analizlerinde karbon, hidrojen, oksijen, azot yanında az miktarda kükürt ve fosfor bulunur, α - amino asidlerin polimerleĢmesi ile oluĢan proteinler, yumak veya iplik Ģeklinde büyük moleküller halindedir. Bunlardan iplik Ģeklinde olanları, lif oluĢturmaya uygundur. Proteinlerin monomerleri olan α-amino asidlerin moleküllerinde 2. karbon atomunda – NH2 amino grubu vardır. ġekil 2.1. Amino asitlerin genel yapısı (http://biyolojiden.blogspot.com.tr/p/organik-bilesikler-3-proteinler.html) Formülde R ile gösterilen kısım, alifatik ve aromatik gruplar içerebilen çeĢitli yapıda gruplardır ve yan zincir olarak isimlendirilirler. R yan grubu her aminoaside farklıdır. α- Amino asidler, birbirleri ile bir molekül su ayrılması ile oluĢan kondenzasyon reaksiyonları verirler. Bu reaksiyon sonucunda iki molekül arasında peptit bağı adı verilen bir kovalent bağ meydana gelir. Ġki molekül amino asidden oluĢan bu bileĢiğe de dipeptid denir. 4 ġekil 2.2.Dipeptit oluĢumu (http://www.chemieunterricht- interaktiv.de/lerneinheiten/nahrungsbausteine/seiten/proteine/glossar/dipeptid.htm) Bu bileĢiğe üçüncü bir amino asidin aynı Ģekilde kondenzasyonu ile meydana gelen yeni peptide ise tripeptid denir. BileĢikteki amino asid sayısına göre peptidler, tetra- ve pentapeptid olarak isimlendirilirler. Genel olarak peptiddeki amino asit molekülü sayısı 5-10 arasında ise oligopeptid , 10- 100 arasında ise polipeptid , 100 den fazla sayıda ise protein adını alır. ġekil 2.3.Protein oluĢum reaksiyonu (BaĢer, 2002) ġekil 2.3 te bir proteinin oluĢum reaksiyonu gösterilmiĢtir. Formülde R ile belirtilen yan zincirler apolar yapıda hidrokarbon radikalleri olabildiği gibi, polar gruplar da olabilir. Bu polar gruplar nedeniyle proteinler, asidik veya bazik karakter gösterebilirler. Proteinler suda çözünen ve suda çözünmeyen olmak üzere iki ayrı sınıfa ayrılırlar. Bunlardan suda çözünmeyenleri , seyreltik tuz , baz ve asitlerde de çözünmez. Tamamı fibriller ( lineer zincir) yapıdadır. Yün proteini olan keratin bu sınıftandır ( BaĢer, 2002). Protein lifleri, tamamı ya da büyük bölümü proteinden oluĢan liflerdir. Proteinin kaynağına göre bitkisel ya da hayvansal protein lifleri veya elde ediliĢ Ģekillerine göre doğal ya da rejenere protein lifleri olarak sınıflandırılmaktadır. Protein esaslı liflerin 5 özelliklerini amino asitlerin cinsi, miktarı ve yerleĢme Ģekli belirlemektedir. Yün, ipek, angora, kaĢmir doğal protein lifleri iken, soya fasulyesi, mısır lifleri, kazein rejenere protein liflerindendir ( Duran ve ark. 2007) . Hayvansal protein liflerin yıllık üretim miktarı , tüm liflerin toplam miktarının % 10 undan daha azdır. Bu miktarla dünya lif kaynaklarının çok az bir kısmını oluĢtururlar. Ancak, bunların sınırlı miktardaki üretiminden çok dünya tekstil ticaretindeki rollerinin önemi büyüktür ( BaĢer, 2002). 2.2.Yün Lifi Hayvanlardan elde edilen ürünler, bir ülkenin ekonomisinin belli bir oranını oluĢturur. Bu nedenle hayvanlardan elde edilen tekstil lifleri olan yün ve diğer deri ürünü lifler, ekonomik değeri olan ürünlerdir. Koyundan elde edilen yün, hayvansal lifler içinde % 90 dan daha fazla orandadır. Kıl kökenli deri ürünü liflerin tümünün yapı taĢı keratindir. Keratin, yün ve saç gibi kıllar yanında , hayvanların boynuz ve tırnak gibi dokularını oluĢturan bir protein maddesidir. Bütün proteinler gibi, keratin de karmaĢık yapıda bir kimyasal bileĢiktir. Yapısında karbon, oksijen, hidrojen, azot ve kükürt elementleri bulunur. Fazla miktarda içerdiği kükürt ile diğer proteinlerden farklıdır. Çizelge 2.1.Keratinin kimyasal bileĢimi (BaĢer, 2002) Glutamik asid…………………………………………….. % 12,2–16,0 Arginin……………………………………………………. % 7,1-10,4 Sistin………………………………………………………. % 11,0–13,1 Serin………………………………………………………. % 9,5-11,5 Aspartik asid……………………………………………... % 6,2–7,3 Glisin……………………………………………………… % 5,8–6,5 Alanin……………………………………………………... % 4,4–5,5 Lösin………………………………………………………. % 7,6–8,1 Trosin………………………………………………………% 4,0–6,1 Pirolin……………………………………………………... % 7,5–8,1 Treonin…………………………………………………….% 6,6–7,0 6 Bunların dıĢında çok az miktarlarda olmak üzere alanin, valin, izolösin, metionin, lizin, fenilalanin, histidin ve triptofan gibi amino asidler de keratinin bileĢiminde bulunur (BaĢer, 2002). Yün keratinindeki aminoasitler içerisinde, gerek nicelik gerekse makromoleküller arasında kovalent bağ oluĢturabilmesi nedeniyle en önemlisi sistin aminoasitidir. Sistin yapıtaĢının makromoleküller içerisinde yerleĢimi farklı Ģekillerde olabileceği gibi, lifler içerisindeki dağılımı ve hatta çeĢitli yün tiplerindeki niceliği de farklılıklar göstermektedir. Liflerin kükürt niceliğini saptayarak sistin niceliği hakkında fikir yürütmek mümkündür. Çünkü yündeki kükürdün çok büyük bir kısmı sistin yapıtaĢına ait olup, az bir kısmı sistein, metionin, lantionin ve sistein aidi gibi diğer kükürtlü aminoasit yapıtaĢlarına aittir (Körlü ve Altay, 2009). Keratin zincirinde bu amino asidler birbirlerine aĢağıdaki bağlarla bağlanırlar (BaĢer, 2002). 2.2.1.Peptid Bağları Amino asidlerin proteini oluĢtururken polimerleĢmesi sırasında meydana gelen kovalent bağlardır. Bir amino asidin karboksil grubu ile diğer bir amino asidin amino grubu arasında bir molekül su ayrılması ile oluĢur. ġekil 2.5.Protein zincirinde peptid bağı oluĢumu (http://80.251.40.59/veterinary.ankara.edu.tr/fidanci/Ders_Notlari/Ders_Notlari/Proteinl er.html) 7 Peptid bağları yapıda bulunan C=0 ve NH grupları arasında, katyonik ve polar aminoasit yapıtaĢları, hidroksil veya tioalkol grubu içeren aminoasitler ile anyonik veya polar yapıdaki aminoasit yapıları arasında oluĢan hidrojen köprüleridir. Bu köprüler nedeniyle oluĢan makromoleküllerdeki sarmal yapı yün lifine yüksek elastikiyet özelliği kazandırır 2.2.2.Tuz bağları Amino asid birimlerinde bazı R yan grupları asidik (-COOH) veya bazik gruplar (-NH2) içerir. Uzun protein zinciri üzerinde peptidleĢmeye iĢtirak etmemiĢ karboksil ve amino grupları varsa, serbest kalan bu gruplar birbirleri ile tuz yapısında bağlar oluĢturur. Bu bağlar iyonik karakterdedir. Bu tür bağlar protein zincirlerini birbirlerine yan bağlarla (çapraz bağlar ) bağlanmıĢ durumdadırlar. ġekil 2.6.Proteinlerde tuz bağı oluĢumu (BaĢer, 2002) Yün lifinde yapı kararlıyken yani isoiyonik noktada ki değer pH 4,9 iken bu bağların sayısı maksimumdur. Ġsoiyonik noktada yün lifi nötr olması nedeniyle en fazla sayıda tuz bağı içerdiğinden en kararlı haldedir. Bu noktada terbiye ve boya, baskı iĢlemleri çok zor olur. 8 2.2.3. Sistin Bağları Yün keratininde, kovalent bağ karakterinde ve yan zincir ( çapraz bağ) oluĢturan bir baĢka bağ da sistin bağlarıdır. Sistin amino asidinin iki ayrı zincire bağlanması sonucu oluĢur. ġekil 2.7.Proteinlerde çapraz sistin bağları (BaĢer, 2002) Keratin zincirinin yapısına iĢtirak eden sistinde, iki amino asid ve iki karboksil grubu vardır. Bu iki grup, protein oluĢturmak üzere diğer amino asidlerle birleĢip, peptid bağlarını meydana getirirler. Bu bağlanma sırasında –S–S–grubu iki protein zinciri arasında kalır. Böylece iki zincir arasında yeni bir köprü oluĢur. Sistin bağları ayrıca aynı protein zinciri üzerinde de bulunabilir. ġekil 2.8.Protein zincirinde sistin bağları (BaĢer, 2002) Yün lifleri, diğer protein liflerine göre enzimlere oldukça dayanıklıdır. Bu dayanıklılık makromoleküller arasındaki disülfür ( sistin) köprülerinden ileri gelmektedir. Ġndirgen maddelerin yardımıyla disülfür köprüleri azaltılırsa, yün keratinini oluĢturan polipeptid makromolekülleri tripsin, papin gibi proteolitik enzimler tarafından kısa sürede, kendini oluĢturan aminoasitlere kadar parçalanabilmektedir. Önemli olan nokta, molekül yapıları büyük olduğundan, enzimlerin yün liflerinin içine iĢlemeleri ve dolayısıyla parçalayıcı etkilerini yüzeyde göstermeleridir. 9 2.2.4.Hidrojen Bağları Keratin zincirindeki amid –CO–NH– grupları kolayca hidrojen köprüleri oluĢtururlar. Karbonil grubu ( >C=O) , zincirin farklı yerlerindeki imino grubu (-NH-) ile H- bağı yapar. Zincirlerdeki karbonil grubu ile imino grubu arasındaki H-bağı , aynı protein zincirinde meydana gelirse α- Ģekli; karĢılıklı polimer zincirleri arasında oluĢursa β- keratin Ģekline dönüĢür; ancak kendi haline bırakıldığında yine α- Ģekline dönmeye çalıĢır. Bunun dıĢında hidrojen bağları protofibriller arasında da bulunur. Keratin oldukça düzensiz yapıdadır. Kristalin bölgelerin oranı % 25-30; amorf bölgeler ise % 70-75 arasındadır. Keratinin yapısındaki bu karakteristik bağlar, kıl kökenli liflerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler; kimyasal reaktiflerle reaksiyonlarda etkili rol oynar. ġekil.2.9.Protein zincirinde H- bağları (BaĢer, 2002) 2.3.Yünün Fiziksel Yapısı Bir yün lifinin enine kesiti incelenirse en dıĢta epiderm, ortada korteks ve içte de medula tabakası görülür (SarııĢık, 2001). 2.3.1.Epiderm Tabakası Kütikül de denilen epiderm tabakası, boynuzlaĢmıĢ, yassılaĢmıĢ, cansız epitelyum hücrelerinden oluĢmaktadır (SarııĢık, 2001). Lifin mikroskop altında görünen yüzeyi bu tabakadır. Birbiri üzerine kapanan pul Ģeklinde hücrelerden ibarettir. Bu hücreler, sert 10 ve boynuzsu yapıdadır. Balık pullarına benzer görünüĢtedir. Bu görünüm mikroskop altında kolayca incelenebilir ve yün lifinin tanınmasında karakteristiktir. Pulların serbest uçları dıĢa doğru çıkıntılar yapar. Bu tabaka elyafın iç kısmının korunmasına yardım eder ve ona bir miktar sertlik verir(BaĢer,2002). Yün lifinin üzerindeki pulların Ģekli ve diziliĢleri, lifin temel özelliklerine etki eder. Ġnce yünlerde tek bir pul, lifin tamamını sarar. Kalın liflerde ise, çap ile birlikte pulların sayısı da artar. Pulların düzgün ve yüksek oluĢu da lifin yüzeyinin düzgün olmasına; buna bağlı olarak da parlak olmasına yol açar(BaĢer,2002). Son yıllarda elektron mikroskobu ile yapılan araĢtırmalarda kütikül (epiderm) tabakasının endokutikula, ekzokutikula ve epikutikula olmak üzere üç kısımdan oluĢtuğu bulunmuĢtur(SarııĢık, 2001). (ġekil 2.10) En dıĢtaki epikutikula tabakası çok ince olmakla beraber, yapısında kükürt oranı ve buna bağlı olarak sistin bağları fazla olduğundan kimyasal reaktiflere ve biyolojik etkilere karĢı çok dayanıklıdır, ancak mekanik olarak tahrip edilebilir (BaĢer, 2002). Epikutikula tabakası 3-6 nm kalınlığında olup lifi kütlesi olarak % 0,1 ini oluĢturur(Duran ve ark.2007). Bu tabakanın en dıĢta bulunması tüm yün lifinin özelliklerini etkilemektedir. Örneğin, lifler arasındaki sürtünmenin beklenmeyen derecede düĢük olması, lif yüzeyinin yüksek derecede hidrofob olması ve lif yüzeyinin kimyasal maddelerin, enzimlerin etkilerine karĢı, lifin esas kısmına göre daha dayanıklı olması, epikutikula zarının varlığından ileri gelmektedir (SarııĢık, 2001). 11 ġekil 2.10.Yün Lifinin Ġç Yapısı (http://textilebd-yarn.blogspot.com.tr/2012/02/macro- and-micro-structure-of-wool-fiber.html) 2.3.2.Korteks Tabakası Lifin ana parçasıdır ve ortalama % 90 ını oluĢturur. Uzun , kat kat ve iğ Ģeklinde, uzunca az veya çok bükülmüĢ kortikal hücreler içermektedir. Farklı özellikteki kortikal hücrelerin lif içerisindeki dağılım durumu yünün dayanıklılığını, elastik özelliklerini, kıvırcıklığını, doğal rengini ve boyanabilme yeteneğini etkiler. Korteks tabakası simetrik veya asimetrik bir yerleĢim durumuna sahip olabilir. Simetrik yerleĢim durumu lif kıvrımlarının en az olması, asimetrik yerleĢim durumu ise lif kıvrımlarının fazla olması sonucunu doğurmaktadır (SarııĢık, 2001). Kortikal hücrelerin yapısında makrofibriller vardır. Makrofibriller, mikrofibril denilen daha küçük yapıdaki birimlerden oluĢmuĢtur. Mikrofibriller de 11 tane protofibrilden meydana gelmiĢtir. Bir protofibril üç tane α- keratin zincirinden oluĢmuĢtur; 500 nm uzunluğunda 2 nm çapındadır. Onbir tane protofibrilden oluĢan mikrofibril ise 5nm çapındadır. Mikrofibrillerin birleĢmesiyle meydana gelen makrofibriller de 100-200 nm çapındadır. Kortikal hücre içinde bu makrofibriller birbirlerine proteinle bağlıdırlar. 12 Kortikal hücrelerin boyu 100 mikron, çapı ise 2,5 mikrondur. Elyaf ekseni boyunca birbirlerine paralel bir Ģekilde sıralanırlar. Korteks hücreleri, yapılarındaki keratinin farklı modifikasyonda olması ve farklı miktarlarda sistin içermeleri nedeniyle; kimyasal dayanıklılığı ve izoelektrik nokta gibi diğer özellikleri farklı iki ayrı bölümden ibarettir. Lifin enine kesiti incelendiğinde bu fark açıkça görülür. Bunlardan kimyasal reaktiflere ve enzimlere daha az dayanıklı olan bölgeye ortokorteks, daha dayanıklı kısma ise parakorteks denir (BaĢer, 2002). Parakorteks tabakasının daha dayanıklı olmasının sebebi, daha fazla sülfür içermesidir (Duran ve ark.2007). Korteks tabakası geliĢmemiĢ liflerde kutikul tabakası kalın ve kabadır. Bu tür lifler, kısa ve kalın olup; boyamada güçlük çıkarır. Bunlara kemp veya köpek kılı denir. Kemp kıllarının dörtte üçü medula bölgesidir. Renkleri parlaktır. Yünde bu tür liflerin fazla oranda bulunması kaliteyi düĢürür (BaĢer, 2002). 2.3.3.Medüla Tabakası Korteks tabakasının orta kısımlarında, elyaf boyunca uzanan ve medüla hücreleri ile gevĢek Ģekilde doldurulmuĢ dar bir kanaldır.Lif kalınlığını etkilemektedir. Çok ince liflerde yoktur. Ġnce yünlerde ise dar bir tek kanal halindedir. Kalın liflerde medüla bölgesi birbirine paralel birkaç kanal halindedir (SarııĢık, 2001, BaĢer, 2002). 2.4.Yünün Kimyasal Yapısı Hayvandan elde edilen ham yün ile, yıkanmıĢ yünün bileĢimi oldukça farklıdır. TemizlenmemiĢ yünde deri içindeki yağ ve ter bezlerinden ileri gelen yağlar ve vakslarla, ter tuzları vardır. Bunun yanında hayvanın yaĢadığı ortamdan gelen ot, yaprak ve dıĢkı artıkları da bulunur. Bu bakımdan yıkandıktan sonra % 100 e yakın kısmı keratin olan yünün , ham haldeyken bileĢimi tabloda verilmiĢtir. 13 Çizelge 2.2.Yünün kimyasal yapısı (BaĢer, 2002) Keratin…………………………………………………… % 33 Kir ve Pislik……………………………………………... % 26 Ter tuzları………………………………………………. % 28 Yün vaksı……………………………………………….. % 12 Anorganik maddeler…………………………………... % 1 Keratin ile ilgili ayrıntılı bilgi Çizelge 2.1. de verilmiĢtir. Kir ve Pislik; ham yün lifleri önemli ölçüde çevreden gelen pislikleri içerir. Bu kirler, yün vaksının yapıĢkanlığı nedeniyle lif üzerinde tutulurlar; ancak yapak yıkama ve karbonizasyon iĢlemleri ile giderilmektedirler. Ter tuzları ; ham yünden sulu ekstraksiyon sonucu ayrılabilen maddelere ter tuzları denir. Ter tuzlar, oleik ve stearik asidin potasyum tuzları ile potasyum karbonat içerir. Ayrıca küçük moleküllü asetik, laktik, valerik ve kaprilik asidleri; hem serbest halde, hem de potasyum tuzları Ģeklinde bulunur. Bunların yanında lösin, glisin, tirozin gibi serbest amino asitlere de rastlanır. Yün yağı (Yün vaksı); doğal yağların çoğu, 12-18 karbonlu yağ asidlerinin ( karbolik asid ) bir trialkol olan gliserin ile yapmıĢ olduğu esterlerdir. Vaks denilen bileĢikler ise, büyük moleküllü alkollerin büyük moleküllü karboksilli asitlerle yaptıkları esterlerdir. Ham yünde bulunan ve suda çözünmeyen yün yağı denilen kısım, kolesterol ve izokolestrol adı verilen yüksek karbonlu monohidroksi alkollerin yağ asitleri ile yaptıkları esterler karıĢımıdır. Bu nedenler yünün suda çözünmeyen kısmı, yün vaksı olarak ifade edilmelidir. Çoğunlukla yanlıĢ olarak yün yağı da denilmektedir. Yün vaksı, sarımsı beyaz renkte ve organik çözücülerde çözünebilen maddedir. Alkollü potasyum hidroksitle bile zor sabunlaĢır. Ham yünden vaksın uzaklaĢtırılması iĢlemi, yapak yıkama iĢlemi sırasında emülsiyon haline getirilerek yapılır. Ġstenildiğinde yıkama banyosundan yeniden kazanılır. Yıkama banyosundan ilk ayrıldığında kirli sarı renkte ve koyun kokusunda olan yağ, temizlendikten sonra, kokusuz , açık sarı renkte, erime noktası 38-44 °C olan pazarlama değeri yüksek bir madde haline geçer. 14 TemizlenmiĢ yün vaksı, parafin ve su ile karıĢtırılarak kozmetik sanayinde kullanılan lanolin elde edilir. Anorganik maddeler; yün yakıldığında bir miktar kül bırakır. Na, K, Ca tuzları ile kükürtlü bileĢiklerden ibaret olan bu anorganik maddelerin bileĢimleri, koyunun yetiĢtiği yere ve koĢullara göre değiĢir (BaĢer, 2002). YıkanmıĢ kuru yün elementer olarak analiz edildiğinde, % 50-52 karbon, % 22-25 oksijen, %16-17 azot, % 6,5-7,5 hidrojen, % 3-4 kükürtten oluĢtuğu saptanmıĢtır (Duran ve ark.2001). 2.5.Yünün Fiziksel Özellikleri Yün liflerinin taĢıdıkları özellikleri nedeniyle ticari değerleri oldukça yüksektir. Yaylanma yeteneği, esneklik, keçeleĢme, nem çekme gibi özellikleri, diğer liflerle kıyaslandığında ona üstünlük sağlar. Yaylanma yeteneği; bir tutam lif demetini sıkıĢtırdıktan sonra, basıncın kalkması ile demetin eski biçimini ve hacmini almasına yaylanma yeteneği denir. Halı, döĢemelik ve yatak yapılacak yün liflerinde bu özellik aranır. YumuĢak yünlerde bu yetenek azdır; sert ve karıĢık lifler bu özelliğin gerektiği durumlarda en uygundur. Uzama ve esneklik; Yün liflerinde en önemli özeliktir. YaĢ haldeki yün, baĢlangıçtaki uzunluğunun % 70 ine kadar uzatılabilir. Çekim kuvveti kısa zamanda kaldırılırsa eski boyutlarına ulaĢır. Kuru yün ise, biraz çekildikten sonra kuvvet kaldırılırsa, baĢlangıçtaki uzunluğunun yarısına hemen, diğer yarısına da daha uzun bir sürede döner. GerilmiĢ yün liflerinde keratin, α- Ģeklinden β-Ģekline dönüĢür. Yün üzerinden bu gerilim kaldırıldığında, polimer zinciri daima α- keratin yapısına dönmeye çalıĢır. Bunun nedeni, molekül–içi tuz, disülfür ve hidrojen bağlarının yeniden oluĢumudur. Devamlı kullanma sonucu buruĢan ve torbalanmalar meydana gelen yünlü kumaĢtan yapılmıĢ giysiler, bu özellikten dolayı bir süre askıda durmakla yeniden düzelir. Tekrarlanan çekme olayları yün liflerinde sürekli biçim bozuklukları meydana getiri. Diğer doğal liflerle karĢılaĢtırıldığında, bu özellik en fazla yünde görülür. 15 KeçeleĢme özelliği; yün ve diğer kıl kökenli hayvansal liflerde görülen bu özellik; sıcaklık, basınç ve asidik veya bazik çözeltilerin etkisi ile mekanik hareketler sonucu elyafın boyca ve ence çekip kısalmasıdır. Bu kısalma sırasında, pullar dıĢa ve geriye doğru kıvrılır. Bu kıvrılmalarla lifler birbiri üzerine dolanır, düğümlenir. Bu olay yünün korteks tabakasının yukarıda belirtilen koĢullar altında ĢiĢmesi ve bunun sonucu olarak boyca kısalmasıdır. Kısalmanın yönü lifin kök kısmına doğru olur ve lif kendi kendine kıvrılmaya baĢlar. Hareketin lif ucuna değil de, köke doğru olmasının nedeni, testereye benzeyen yüzey yapısındadır. KeçeleĢen yünlü materyalde doku sıkılaĢır; boyca ve ence kısalma görülür. Yünün keçeleĢmesi için ortamda su bulunması ve hareket halinde olması yeterlidir. KeçeleĢme olayı ısı, asit ve bazlar yardımıyla artar. Isı lifleri daha elastikleĢtirir ve hareketini kolaylaĢtırır; ayrıca lifteki ĢiĢmeyi de artırır. Liflerin ĢiĢmesi de birbirleri ile daha fazla temas yüzeyi sağlar ve birbirine düğümlenmeye neden olur. Asit ve bazlar da aynı etkiyi yapar. KeçeleĢme daha çok ince yünlerde kendini gösterir. Battaniye ve fötr Ģapkalar yünün keçeleĢme özelliğinden faydalanılarak yapılır. KeçeleĢme istenmeyen bir özellik olsa da bu gibi durumlarda faydalı olarak kullanılmaktadır. Biçimlenme yeteneği; yün ve diğer keratin liflerine özgü olan bu özellik, geçici ve devamlı olarak meydana gelir. IslatılmıĢ bir yünlü materyal kurutulurken belli bir basınçla istenen Ģekilde tutulursa tamamen kuruduğunda bu Ģekli alır ve kuru kaldığı sürece Ģeklini muhafaza eder. Ancak ıslatıldığında yeniden eski biçimine döner. Bu koĢullarda biçimlenmenin nedeni; su moleküllerinin hidrojen bağlarını ve bir dereceye kadar da tuz bağlarını koparmasıdır. Materyal kururken su molekülleri de uzaklaĢacağından, sözü geçen bağlar yeniden, fakat materyalin kurutulduğu andaki Ģekil ile oluĢur. Yüne bu iĢlem su yerine buhar ile yapılacak olursa, disülfür bağları etkilenir; sülfenik asit ve hidrosülfür vermek üzere parçalanır. 16 ġekil 2.11. Buharla yapılan biçimlendirme iĢlemi (BaĢer,2002) Keratin zincirinde yan grup olarak meydana gelen sülfenik asit komĢu moleküllerdeki primer amin grupları ile birleĢir. Bu birleĢme , basınç altındaki yünün biçimini korumasını sağlar. Buharla yapılan biçimlendirme iĢlemi süreklidir, geri dönüĢümü yoktur. Biçimlendirme iĢlemi, kimyasal yolla da yapılır. Disülfür bağları amonyum tiyoglukonat, kalsiyum tiyoglukonat, sodyumbisülfit gibi maddelerle indirgenirken materyale istenen biçim verilir. Daha sonra potasyum bromat veya persülfat ile yeniden yükseltgenir. Bu yöntemle insan saçı da kıvırcık etkisi vermek üzere biçimlendirilir (perma). keratin—S—S—keratin+2H 2 keratin—SH keratin—SH +HS—keratin +O keratin—S—S+keratin+H2O ġekil.2.12.Kimyasal yolla yapılan biçimlendirme iĢlemi Tekstilde yünlü materyallerin biçimlendirilmeleri fiksaj olarak isimlendirilir. Dayanıklılık; yün oldukça dayanıksız bir liftir. Az miktarda hidrojen bağı oluĢturmasından dolayı gerilme direnci ve kopma mukavemeti düĢüktür. Yün ıslandığında hidrojen bağlarının kopmasına ve amorf bölgelerdeki tuz bağlarının hidrolizine neden olur. Pamuk ve keten gibi bitkisel elyaflarla karĢılaĢtırıldığında onlardan daha dayanıksızdır. 17 Ġncelik; yün liflerinde incelik çok önemlidir ve lifin kalitesini belirler. Ġncelik „s derecesi ile ifade edilir. Bu birim en düĢük 32‟s ve en yüksek 80‟s olarak belirlenmiĢtir (BaĢer , 2002). Yünden yapılan takım elbiselerde ve ceketlerin iç etiketlerinde bu kalite sınıflandırılması görülmektedir . Ortalama inceliği 2 ile 50 dtex arasındadır. Yün lifinin inceliği çoğu kez mikron cinsinden belirtilir. Bu birimle belirtilecek olursa , yün lifinin inceliği 18 ile 60 mikron arasında değiĢir (http://www.temyad.com/app/kullanicidosyalari/Y%C3%9CN%202.pdf.). Nem çekme özelliği; yün en fazla nem çeken elyaftır. Kendi ağırlığının yarısı kadar nem çekebilir. Bu nedenle ticari nem miktarı % 16-18 olarak kabul edilir. Yünün fazla miktarda nem çekmesinin nedeni yapısında amorf bölgelerin çok olması ve su moleküllerinin kolayca polimer zincirler arasına girebilmesidir. Bunun yanında yapıdaki polar peptid grupları ve tuz bağları da su molkülleri ile iliĢkiyi artırıcı olarak rol oynar. Yün liflerinin en önemli özelliği, nem çekme sırasında fazla miktarda ısı açığa çıkarmasıdır. Bu nedenle konfor ve sağlık bakımından kıĢın kullanılacak en uygun tekstil materyalidir. Kuru havada yün üzerinde statik elektrik geliĢir. Bunun nedeni, oluĢacak statik elektriği dağıtmak için, kafi derecede su molekülü bulunmayıĢıdır. Yün lifleri ıslatıldığında dayanıklılığının bir kısmını kaybeder, ancak gerilme kabiliyetinde artma görülür. Bunun nedeni su moleküllerinin polimer zincirler arasına girip, zincirler arasındaki etkileĢim noktalarındaki kuvvet azaltmasıdır. Bunun sonucu olarak elyafın çapı % 18-20; boyu ise % 1-2 kadar artar (BaĢer,2002). 2.6.Yün Lifinin Kimyasal Özellikleri Su etkisi; su molekülleri, soğukta ve sıcakta keratine farklı Ģekilde etki eder. Bu etki, soğukta tuz bağlarının, sıcakta ise sistin bağlarının kopması Ģeklinde olur. Ancak, bu kopmadan sonra materyal kuruduğunda ve soğuduğunda yeniden molekül-içi bağlar teĢekkül eder. Sıcaklık arttıkça suyun etkiside artar. 150 °C de basınç altında yün proteini hidroliz olur, peptid bağları kopar. 18 Amfoter özelliği; yün protein zinciri yan gruplarında asidik (-COOH) ve bazik (-NH2) gruplar içerir. Bu gruplar tüm moleküle hem asidik hem de bazik özellikler kazandırır. Bu bakımdan yün, hem asitlerle hem de bazlarla reaksiyon verebilen amfoter bir maddedir. Bu özelliği, boyamada büyük kolaylık sağlar. Anyonik ve katyonik boyarmaddelerle boyanabilir. Asitlerin yüne etkisi; yün asitlere karĢı bazlardan daha dayanıklıdır. Seyreltik anorganik asitlerin çözeltileri ile muamele edilen yün, keratinin amfoter özelliğinden dolayı bir miktar asit absorblar. Bağlanan bu asit, yünü su ile yıkamaklar giderilmez. Yünün ağırlığına göre % 10 u geçmeyen asit miktarları seyreltik konsantrasyonlarda ve soğukta yüne etki etmez ; dayanıklılıkta bir azalma görülmez. % 80 e kadar deriĢik asit çözeltileri soğukta ve kısa bir sürede yünün dayanıklılığını azaltır. Bu etki sıcaklık ve temas süresi arttıkça artar. Dayanıklılıkta azalma sebebi, zincirler arasındaki karĢılıklı bağların kopması ve tuz bağları ile peptid bağlarının hidrolizi sonucunda parçalanmasıdır. Bazların yüne etkisi; yün, baz çözeltilerinde kolayca çözünür. Bazlar yündeki yalnız tuz bağlarını değil, sistin köprülerini de etkiler; yünün mekanik özellikleri yanında keratinin yapısındaki kükürt miktarını da azaltır ve bazın konsantrasyonuna bağlı olarak bir miktar keratini çözündürür. Yündeki bu etkiler, bazın cinsine, sıcaklığa, süreye ve konsantrasyona bağlı olarak değiĢir. Örneğin, karbonat tuzları ve amonyak gibi zayıf bazlar, sodyum ve potasyum hidroksitlerden daha az etkilidir. Sodyum karbonat, boraks ve sodyum heksametafosfat gibi zayıf bazik karakterdeki temizleyici maddelerle güvenli bir Ģekilde çalıĢmak için 60 °C nin üzerine çıkılmamalıdır. Bozunma, özellikle yüksek sıcaklıklarda daha çabuktur. % 3 lük sodyum veya potasyum hidroksit çözeltisinde kaynatılan yün, tamamen çözünür. Peptid bağlarının kopması sonucunda keratin, amino asitlere kadar parçalanır. Tuzların yüne etkisi; alkali ve toprak alkali metallerin nötral tuzları yün tarafından az miktarda absorblanır. Bu tuzların sulu çözeltilerinin de etkisi aynıdır. Tuz çözeltisinin konsantrasyonu % 5 i aĢtığında kaynar çözeltilerde ve uzun sürede, yün kısmen bozunur. Bir miktar keratin çözünür ve dayanıklılık azalır. Ca ve Mg iyonları içeren sert sularla kaynatıldığında sararma olur. 19 Ġndirgenlerin etkisi; yün bazik ortamda indirgenlerden kolayca etkilenir. Sodyum sülfürle (Na2S) yünde ĢiĢme meydana gelir. Lifin çapı artarken boyu kısalır. % 1 lik sodyum sülfür çözeltisi ile 65 °C de yünün yapısında önemli derecede bozunma olur. Yükseltgenlerin etkisi; yünün ağartılmasında kullanılan yükseltgen maddeler, lifin özelliklerini ve bileĢimini değiĢtirici yönde etki eder. Ortamda ıĢık ve hava oksijeni olması etkiyi artırır; sistin bağları hidrolitik bozunmaya uğrar. 50 °C de % 3 lük H2O2 ile iĢlem görmüĢ yünde, elementlerin birbirlerine karĢı oranları sabit kalır. Bu koĢullarda hidrojen peroksit ile 3 saatten daha fazla süre muamele edilen yünde bir dayanıklılık azalması gözlenir. Ancak ortama bir miktar alkali ilavesi oksidasyona sebep olur; fiziksel özelliklerde değiĢme ve kükürt içeriğinde azalma görülür. Yün halojenlerden de yükseltgenerek etkilenir. Özellikler hipoklorit (HCIO) asidi ile kloramin bileĢikleri oluĢur. Bu bileĢiklerin meydana gelmesi ile yünde sararmalar görülür. Bu nedenle klorlu yükseltgenler, yünün ağartılmasında kullanılamaz. Yüne ıĢığın etkisi; uzun süre ıĢık altında kalan yün lifleri kırılgan ve gevĢek bir hale gelir. Boyarmaddelere karĢı ilgisi azalır. Renginde sararma görülür. Bunun sebebi UV ıĢınlarının peptid ve disülfür bağlarına etki etmesidir. Yüne ısı etkisi; yün 100-105 °C sıcaklıkta uzun süre tutulduğunda bileĢiminden su kaybeder; sert ve dayanıksız bir hal alır. Daha yüksek sıcaklıklara ısıtıldığında, bozunma baĢlar; amonyak ve hidrojen sülfür gazları çıkar. Yün yakıldığında yanık boynuz kokusu duyulur. Nontermoplastiktir. 2.7.Enzimler ve Tekstil Sektöründe Kullanımı Enzimler hücrelerde biyokimyasal reaksiyonları katalize eden protein yapısında moleküllerdir. Hücrelerde çok önemli metabolik görevleri olan enzimler artık çeĢitli amaçlarla kullanılmak üzere günlük ve ekonomik hayata girmiĢtir. Son yıllarda gerek biyoteknoloji alanındaki geliĢmeler, gerekse çevre duyarlığının artması sonucu, enzimlerin değiĢik sanayi kollarında kullanımı her geçen gün artmaktadır. Enzimler çevre kirliliğine daha az yol açmaları, kimyasal süreçleri daha ılımlı koĢullarda ve 20 ekonomik olarak gerçekleĢtirebilmeleri sebebi ile gıda, tekstil, deri ve deterjan endüstrileri, tıpta teĢhis ve tedavide, ziraatta ve atık giderme iĢlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bugüne kadar tanımlanan 3000 değiĢik enzimin çoğunun endüstriyel ve biyoteknolojik uygulamalarda kullanılmasına karĢın bu enzimler talebi karĢılayamamaktadır. Bu noktada esas sorun mevcut enzimlerin endüstriyel reaksiyon koĢullarına dayanıklı olmamasıdır. Sonuç olarak yeni enzim kaynaklarının ortaya çıkarılması amacıyla yeni mikroorganizmaların karakterizasyonu ve tanılanması bilim insanlarının ve endüstrinin yoğun ilgisini çekmektedir (Herbert, 1992; Madigan ve Marrs, 1997). Enzimler; karbon, oksijen, hidrojen ve azottan oluĢan, kimyasal tepkimelerde katalizör olarak rol alan, yaĢayan mikroorganizmalar (bakteriler, virüsler, mantarlar) tarafından salgılanan protein yapısında moleküllerdir. Hücre içerisinde meydana gelen binlerce tepkimenin hızını ve özgüllüğünü kendisi değiĢikliğe uğramadan düzenlerler. Hemen hemen her metabolik reaksiyon enzimler yardımıyla kontrol edilip hızlandırılır. Reaksiyonun baĢlangıç aĢamasında enzimin etki ettiği madde substrat olarak adlandırılırken, reaksiyon sonucu miktarında artıĢ görülen ve açığa çıkan madde ise ürün olarak adlandırılır. Enzim substratın dıĢ yüzeyinden itibaren etki etmeye baĢlar, Ģeklini bozar ve ürünü açığa çıkarır. Ürün açığa çıktıktan sonra enzim baĢka bir substrat molekülüne iĢlemi yapmak için hazırlanır. Enzim aktivitesi çok yüksek sıcaklıklarda proteinlerin yapısı bozunmalara uğrayacağından inhibe edilirler (Bhat, 2000). Endüstriyel alanda kullanılan enzimler genellikle mikroorganizmalardan elde edilmektedir. Bunun nedeni mikroorganizma kaynaklı enzimlerin bitkisel veya hayvansal kaynaklı enzimlere göre katalitik aktivitelerinin çok yüksek olması, istenmeyen yan ürün oluĢturmamaları, daha stabil ve ucuz olmaları ve fazla miktarda elde edilebilmeleridir . Bira, damıtma, fırıncılık ve tekstil endüstrisinde kullanılan enzimler Bacillus ve Aspergillus tarafından üretilen amilaz ve endo β-glukanazlardır. Bacillus ve Aspergillus‟dan izole edilen proteazlar, deterjan üretimi ve dericilikte derinin yumuĢatılması amacı ile kullanılmaktadır (ÖzĢahin, 2006). 21 Endüstriyel olarak üretilen enzimleri kullanan baĢlıca endüstriler deterjan (%17), gıda ve yem (%17), deri ve kağıt (%17), tekstil (%8) ve ilaç (%41)‟dır(Chandel ve ark. 2007; Iyer ve ark. 2008). Tekstil sektöründe genel olarak kullanılan enzimler; proteaz, amilaz selülaz, pektinaz, lipaz, katalaz ve lakkazdır. Kullanılan bu enzimler materyalde, haĢıl sökme, hidrofilleĢtirme, yumuĢatma, biyoparlatma, denim yıkama gibi etkiler sağlamak amacıyla yapılmaktadır (Kumar ve ark.2008). Teksil materyalinin ön terbiye ve bitim iĢlemleri sırasında kullanılan bazı enzimler: Amilazlar; pamuklu dokuma kumaĢlar üzerindeki niĢasta haĢılını uzaklaĢtırmak amacıyla kullanılmaktadırlar. NiĢasta, ucuz olması, kolay bulunması, doğal olması gibi sebeplerle haĢıl maddesi olarak yaygın bir Ģekilde kullanılmaktadır (AniĢ ve ark.2008). Pektinazlar; pamuğun yapısında bulunan pektini uzaklaĢtırmak amacıyla kullanılmaktadır. Son yıllarda pektinaz enziminin, pamukta bulunan pektini uzaklaĢtırarak pamuğun hidrofilleĢtirilmesinde kullanımı önem kazanmaya baĢlamıĢtır (Stanescu ve ark.2010). Keratinazlar; yünde boyutsal stabilite ve keçeleĢmezlik etkisi sağlamada kullanılırlar. Gerginliğin yün lifinin kutikula tabakasının kaldırılmasıyla iyileĢtirilebileceği ve böylece çekme dayanımının arttığı görülmüĢtür (Cai ve ark.2011). Lakkazlar; oksidatif enzimlerin bir grubu olup, son yıllarda, büyük oranda parçalanmayan çevresel kirliliklerin yanı sıra hem fenolik hem de fenolik olmayan lignin esaslı bileĢenleri yükseltgeyebilme yetenekleri nedeniyle oldukça ilgi çekmekte ve bu avantajları sayesinde pek çok biyoteknolojik proses uygulamasında kullanılabilmektedirler. Lakkazların tekstil atık sularının renksizleĢtirlmesinin yanı sıra tekstillerin ağartılmasında, kaynatılmasında, denim yıkamada ve hatta boyarmaddelerin sentezinde kullanılmaktadır (Arık ve ark.2008, Sancar ve ark.2012). Serbest veya immobilize olarak azo boyarmaddelerinin renk gideriminde kullanılmaktadırlar (Eren, 2011). Transglutaminaz ve trozinazlar; bu enzimler proteinlere kovalent bağlarla bağlandıkları için çapraz bağlayıcı yanlarının olmasını dolayısıyla da stabilitenin yüksek olmasını 22 sağlarlar. Ayrıca bu enzimler yünde mukavemet artıĢı sağlarlar (Lantto ve ark.2012, Montazer ve ark. 2012). Lipazlar; yünlü kumaĢ üzerinde boyut stabilitesi sağlayarak yünlü materyallerin kullanımını kolaylaĢtırmaktadır (Feng ve ark. 2013). Lipazlar, kumaĢlarla kompleks oluĢturabildiklerinden dolayı yağ lekelerinin temizlenmesinde kullanılmaktadır(Koç, 2013). DüĢük molekül ağırlığındaki alkoller, gliserin ve yağ asitlerinin esterlerini hidrolize ederler (Eren, 2011). Selülazlar; en fazla kullanılan enzimlerdendir. Bu enzim ile pamuklu kumaĢlarda biyoparlatma iĢlemi ile selülozik kirlerve yüzeydeki gevĢek lifler baĢarılı bir Ģekilde giderilebilir. Ayrıca selülaz enzimi ile biyoparlatma yapılan mamüllerde nemin yaklaĢık % 6 oranında arttığı görülmüĢtür (Saravan ve ark.2013). Tutumun ve esnekliğin geliĢtirilmesi, yüzey yumuĢaklığı, merserizeli mamüllerde materyal yapıĢmasının önlenmesi, yıkamaya dayanım, kullanım sırasında neps oluĢumunu engellemede selülaz enzimi kullanılmaktadır (Eren, 2011). 2.7.1.Proteaz Enzimi Proteazlar, toplam endüstriyel enzim ticaretinin yaklaĢık %60‟ını oluĢturmaktadır. Proteazlar, çamaĢır deterjanları, deri, et, süt, ilaç, bira, fotoğraf, organik sentezlerde ve atıkların muamelesinde kullanılmaktadır. Proteazlar arasında bakteriyel proteazlar, hayvan ve fungal proteazlar ile karıĢtırıldığı zaman daha etkin olduğu görülmektedir (Banerjee ve ark., 1999). Bu nedenle ticari ilgiden dolayı endüstriyel olarak uygun proteazları üreten mikroorganizmalar araĢtırmacılar tarafından çalıĢılmıĢtır (Jasvir ve ark., 1998). Alkali proteazlar, bakteri, küf, maya gibi çeĢitli kaynaklardan elde edilse de alkalifilik Bacillus biyoteknolojide en fazla kullanılan mikroorganizmadır. Çünkü çok geniĢ çeĢitli ortamlardan izolasyonu kolaydır, bununla birlikte Bacillus hem kompleks hem de sentetik ortamda geliĢebilmektedir. Termofilik ve alkalifilik Bacillus tarafından üretilen alkalifilik proteazlar yüksek sıcaklık ve pH‟ya dayanmaktadır (ÖzĢahin, 2006). 2.7.2.Yün KumaĢların Proteaz Enzimi ile Yapısal Özelliklerinin ĠyileĢtirilmesi Proteolitik enzimler ile iyi ve liflere zarar vermeyen bir keçeleĢmezlik etkisi sağlanabilir. KeçeleĢmezlik etkisine ilave olarak, yünlü kumaĢların yüzeyinden dıĢarı 23 çıkan lif uçlarını uzaklaĢtırmada, boncuklanmayı azaltmada, parlaklığı ve yumuĢaklığı arttırmada kullanılabilir. Tüm bu iĢlemlerin yapılmasıyla yünlü mamülde bir ağırlık kaybı meydana gelir, seçilen pH, sıcaklık, iĢlem süresi, enzim konsantrasyonu ile bu azalma en az seviyede tutulmalıdır. Enzim ile iĢlem görmüĢ yünlü mamülün boyanabilirliğinin arttığı görülmüĢtür. Daha az boya aldığı, daha düĢük ısılarda boyanabildiği görülmüĢtür. Ayrıca bio-temizleme yapılmaktadır. Tekstil mamüllerinden yabancı maddeleri uzaklaĢtırmada enzim kullanımı hijyen, güvenlik, çevre ve enerji açısından önem kazanmaktadır (SarııĢık 2001, Goudarzi ve ark.2008). Tekstilde yün lifleri, temin edilebilmelerinin sınırlı olması ve maliyetlerinin yüksek olmasına karĢın teknik uygulamalarda kullanılan en önemli doğal lifler arasında yer almaktadır. Konfor özelliklerinin yüksek olması ve yapısal özelliklerinin çeĢitli tekstil teknolojileri ve bitim iĢlemleri ile geliĢtirilebilmesi nedeni ile de kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Yün liflerinin inceliği, uzunluğu, elastikiyeti ve kıvrımı gibi özelliklerinin yanında ısıyı iyi tutma, fazla rutubet alma, az ıslanırlık ve keçeleĢme yeteneği gibi üstün giyim fizyolojisi gösteren ve vücut–çevre iliĢkilerini en iyi Ģekilde ayarlayan değerli bir lif olması onu diğer liflerden ayırmaktadır (SarııĢık 2001, Park ve ark. 2013). Yün lifinin olumlu özelliklerinin yanında boyanabilirliğinde, keçeleĢmezlikte, boyut stabilitesinde ciddi sorunlar yaĢanmaktadır. Yünlü kumaĢı olumsuz etkileyen tüm bu sorunlar günümüzde birçok yöntemle çözülebilmektedir. Ancak kullanılan yöntemlerde kimyasal madde miktarının fazla olması daha ekolojik olan yöntemlerin arayıĢını ortaya çıkarmıĢtır. Bu ekolojik yöntemlerden bir tanesi de enzimatik yöntemlerdir. Proteaz enzimi ile yünlü kumaĢlarda boyut stabilitesi, keçeleĢmezlik, tutumda iyileĢme, boya afinitesi, beyazlık derecesinin artırılması, hidrofillik etkileri sağlanabilir. Proteaz enzimi ve yün arasındaki reaksiyon heterojen asit-baz kataliz tipindedir. Katalist (sıvı) ile yün (katı) arasındaki reaksiyon yün yüzeyine adsorbsiyon ile baĢlar ve lifin iç tabakalarına difüzyonu ile devam eder. Bu olayda materyalin durumu ve kumaĢ yapısı büyük rol oynar. Geometrisine bağlı olarak katı kütle (materyal) daha büyük veya küçük dıĢ yüzeye sahip olabilir. Örneğin yünün açık elyaf, tops, iplik, örme veya dokuma kumaĢ formunda olmasına göre yüzey değiĢir. Adsorbsiyon yüzey bölünmesi ve 24 gözenek miktarına bağlı olarak artar. Enzim molekülleri pulcukların arasındaki aralıklardan içeriye doğru sızıp, ekzokutikulaya zarar vermeden endokutikulayı parçalayabilir. Keratinolisis denilen bu mekanizma, bir keratinofilik enzim ile endokutikula tabakasına ulaĢmadan önlenebilir (Wang ve ark.2009, SarııĢık, 2001). Enzimler hayvanlar ve bitkiler tarafından sentezlenmesine rağmen, kontrollü koĢullarda kısa sürede ürün elde edilmesinden dolayı mikroorganizmalar asıl kaynağı oluĢturmaktadır. Ayrıca mikroorganizma kaynaklı enzimlerin bitkisel veya hayvansal kaynaklı enzimlere göre katalitik aktivitelerinin çok yüksek olması, istenmeyen yan ürün oluĢturmamaları, daha kararlı ve ucuz olmaları ve fazla miktarda elde edilebilmeleri sebebi ile mikrobiyal enzimler daha çok tercih edilmektedirler (Wiseman, 1987). Ticari olarak kullanılan enzimlerin üretiminde çoğunlukla Bacillus türleri kullanılmaktadır (Denizci ve ark. 2004). Kimyasal olarak modifiye edilmis proteaz enzimini yün liflerinin terbiyesinde kullanıldığında proteaz, kutikula tabakasının hidrolizini sağlamaktadır. Bu islem keçelesme eğiliminde azalma, tutumda iyilesme, çekme dayanımında artma sağlarken mukavemet ve ağırlık kaybına sebep olmaktadır (Jus ve ark. 2007). Proteolitik enzimler yünlü kumaĢların terbiyesinde kullanılarak, lif yüzeyinde kısmi hidroliz gerçekleĢtirmekte ve kökuç doğrultusundaki sürtünme direnci farkını (DFE) azaltmaktadır. Proteaz kutükula tabakasının hidrolizini sağlamaktadır. Bu iĢlem keçeleĢme eğiliminde azalma, tutumda iyileĢme, çekme dayanımında artma sağlamaktadır (Duran ve ark. 2007) . Termofilik Bacillus izolatlarından elde edilen proteaz enzimi kullanılarak yünün keçeleĢme eğilimi azaltılabilir, yumuĢak ve pürüzsüz bir yüzey elde edilebilir. Ulusal ekonomi kaynaklarını artırmak ve çevre kirliliğini önlemek için kimyasal bazlı tekstil iĢlemlerinin yerine enzim kullanılabileceği görülmüĢtür. Enzimatik iĢlemler sonucunda yünlü kumaĢın yüzeyi taramalı elektron mikroskobu ile incelendiğinde kumaĢın kalitesinin arttığı görülmüĢtür (Amora ve ark. 2008). 25 Yünün çapraz bağlı yapısı, proteolitik enzimlere karsı dayanıklıdırlar. Örneğin; tripsin, hücre membranı boyunca yavas bir sekilde difunde olmakta ve inkübasyondan birkaç gün sonra lifler kolayca parçalanmaktadır. Bununla birlikte eğer yün lifi öncelikle indirgenip, alkilleĢtirilirse, yün lifine enzimlerin giriĢi daha da kolaylaĢmaktadır. Çünkü enzimlerin özümsenmesi oldukça ılıman ortamda gerçekleĢmekte, asit hidrolizine karsı kararsız olan çapraz bağlar veya aminoasit türevleri serbest bırakılabilmektedir. (Körlü ve ark. 2009.) . Proteazlarla yün muamelesi; keçeleĢme eğilimini azaltmakta ve boyama afinitesinin artmasına yol açmaktadır. Lifin hem kutikula hem de korteks tabakası, proteolitik enzimlerle modifiye olmaktadır. Bununla birlikte, yün liflerinin düzgünlüğünü ve yumuĢaklığını artıran, bunun yanı sıra daha iyi boyanabilirliğine olanak tanıyan, yüksek çekmezlik dayanımı sağlamada proteaz enziminin kullanımı büyük önem taĢımaktadır. Proteazla yün kumaĢların enzimatik iĢlemi, daha sonraki herhangi bir boyama iĢleminde boya absorbsiyonunu etkilemektedir. Enzimle iĢlem görmüĢ bütün kumaĢlar iĢlem görmemiĢ kumaĢlarla kıyaslandığında, boya alımında artıĢ göstermektedir. Genellikle enzimatik olarak iĢlem görmüĢ kumaĢların boya absorbsiyonu, konvansiyonel yardımcı madde varlığında boyanmıĢ, enzimle iĢlem görmemiĢ kumaĢların boya absorbsiyonuna eĢit olmakta veya bunların boya alımından daha üstün özellik göstermektedir. Farklı enzim konsantrasyonlarında iĢlem görmüĢ kumaĢlar için boyarmadde absorbsiyonundaki farklılıklar çok yüksek olmamakta, % 3‟lük enzim konsantrasyonu en yüksek boyarmadde absorbsiyonunu sağlamaktadır. DüĢük sıcaklıklarda, enzimatik iĢlem görmüĢ ve görmemiĢ kumaĢların absorbsiyon hızları arasında büyük farklılıklar vardır. Yünlü kumaĢların enzimatik iĢlemi, çalıĢılan boyarmaddeler için görünür aktivasyon enerjisinde önemli bir düĢüĢ yaratmaktadır. % 3‟lük enzim ile iĢlem görmüĢ yünlü kumaĢların boyanmasında elde edilen aktivasyon enerjisi değerleri, enzimatik iĢlem görmemiĢ kumaĢların boyanmasında elde edilen aktivasyon enerjisi değerlerinin yaklaĢık olarak yarısı kadardır. Bu düĢüĢ; enzimatik iĢlemin, lifin boyarmadde difuzyonuna dayanıklılığını düĢürdüğünü göstermektedir (Körlü ve Altay. 2009). Çevre dostu yöntemler kullanılarak yünlü mamüllerin kullanımı alanı geniĢletilebilir. Bacillus megaterium ve Bacillus thuringiensis olmak üzere iki ayrı preolitik bakteriden 26 sentezlenen enzim ile yünlü mamülün keçeleĢme eğilimi azaltılabilir. Bacillus thuringiensis bakterisi pH 7.0 ve 40 ºC sıcaklıkta optimum aktivite sağladığı görülmüĢtür (Infante ve ark. 2010). Konvensiyonel yün boyama iĢlemleri yüksek sıcaklıklarda ve uzun sürelerde yapılan iĢlemlerdir. Yüksek sıcaklığın etkisiyle lifin zarar görme riski ayrıca istenilen etkinin sağlanamaması yeni arayıĢları ortaya çıkarmıĢtır. Yünlü kumaĢ örneğinin 98 ºC sıcaklıkta konvensiyonel metodlarda yapılan boyama iĢlemleri yerine, preolitik enzim ile ön iĢlem görmesi sonucunda 85 ºC sıcaklığa dayanarak %90 oranında afinite sağladığı görülmüĢtür. Aynı sıcaklıkta enzimatik ön iĢlem olmadan yapılan boyamalarda ise %77 oranında afinite sağladığı tespit edilmiĢtir. Enzimatik iĢlem sonucunda boyanabilirliğin iyileĢtirilmesi yanında, boyutsal stabilite özellikleri büyük oranda korunmuĢtur. Ayrıca yıkama, ter ve ıĢık haslıklarının optimum düzeyde olduğu görülmüĢtür .(Monica Periolatto ve ark.2011). Yün kumaĢın asit boyalarla boyanabililiğinin ve performans özelliklerini geliĢtirebilmek için çevre dostu bir alkalin proteaz enzimi kullanarak, enzimatik iĢlem koĢulları değerlendirilmiĢtir. Enzimatik iĢlem koĢulları kadar uygun enzim dozajı ve ön iĢlem koĢullarında boyanabilirlik ve performans özelliklerinin etkilendiği görülmüĢtür. Modifiye edilmiĢ yün kumaĢ örneklerinde asit boyalarla boyanabilirliğin geliĢtirilmesinin yanında beyazlatma, nitrojen konsantrasyonunda azalma ve ağırlık kaybındaki azalmada iyileĢtirilmiĢtir. Enzimatik iĢlemlerdeki maksimum çalıĢma koĢulları ile daha iyi performans etkisi sağlanarak yün liflerinde meydana gelen zarar minimuma indirilmiĢtir (Ibrahim ve ark. 2011). Bacillus bakterisinden elde edilen proteaz enziminin yünlü örme kumaĢ üzerindeki etkileri incelenmiĢtir. Yünlü kumaĢın protez enzimi ile muamelesi sonuncunda, yünlü örme kumaĢın makinada yıkamaya karĢı direncinin artmasının yanında yün lifleride zarar görmemiĢtir. YaklaĢık olarak 5 yıkamada yünlü kumaĢta %1-2 arasında çekme görülmüĢtür. Ayrıca kilo kaybı %1 in altında olduğu için ihmal edilebilir düzeyde kabul edilmiĢtir (Smith ve Shan.2011). Polyester/yün karıĢımı bir kumaĢta UV koruma, antibakteriyellik ve kendi kendini temizleme özelliklerini geliĢtirmek amacıyla lipaz ve proteaz olmak üzere iki farklı 27 enzim kullanılmıĢtır. Lipaz enzimiyle yün yüzeyindeki yağların hidrolizi sağlanmıĢtır. Her iki enzim ile muamele edildikten sonra polyester/yün karıĢımı kumaĢ nano TĠO2 banyosunda iĢlem görerek UV koruma özelliği geliĢtirilmiĢtir. Çapraz bağlayıcı olarak kullanılan bütan tetrakarboksilik asit kumaĢ yüzeyindeki nano parçacıkların kalıcılığını arttırmıĢtır. Gram–negatif E.coli bakterisindeki büyüme yavaĢlatılarak antibakteriyel özelliği geliĢtirilmiĢtir. (Montazer ve ark.2011 ). Yağlar yünün yüzeyine kovalent bağlarla bağlıdırlar ve bu yüzden yünlü kumaĢlarda enzimatik iĢlemlerin uygulanması zordur. Ancak metanolik potasyum hidroksit gibi yardımcı maddelerle yünlü mamulün enzimatik iĢlemlerden faydalanmasını sağlar. Metanolik potasyum hidroksit yardımcı maddesi sayesinde yünün yüzeyindeki yağların hidrolizi sağlanır ve ardından preolitik reaksiyon teĢvik edilir. 0,10 mol/l ve 10 dk MPH ile iĢlem gören yünlü mamulün mekanik özellikleri üzerinde olumsuz etki olmaksızın yünün ıslanabilirliği iyileĢtirilmiĢtir. Islanma süresi ve çekme sırasıyla 0.5 s ve %5,6 oranlarına ulaĢmıĢtır ve ağırlık kaybı ihmal edilebilir düzeyde olmuĢtur. MPH ile uzun süre ve yüksek konsantrasyonlarda iĢlem gören yünlü mamulde ise yün liflerinin önemli derecede zarar gördüğü ve mukavemet kaybı meydana geldiği görülmüĢtür (PingWang ve ark.2012). Trans-glutaminaz enzimi ile yünlü kumaĢlarda çekme dayanımı, beyazlatmada artıĢ ve alkaliye karĢı direnç sağlanabilmektedir. Yünün ağartılması iĢleminde genellikle indirgeyici ve oksitleyici maddelerle yapılan yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Ġndirgeyici ağartma yöntemleri, oksidatif ağartma yöntemlerine kıyasla yünlü mamüle daha az zarar verirler. Aslında hidrojen peroksit ağartma yöntemi ile etkili bir ağartma yapılabilmesine rağmen yündeki sistin bağlarına zarar veren bir yöntem olması yeni arayıĢlara neden olmaktadır. Enzimatik ağartma yöntemi ise etkili ve çevre dostu alternatif bir ağartma yöntemi olarak kullanılabilir. Enzimatik iĢlemler sonucunda iyi bir ağartma sağlanmasına ek olarak optik özelliklerin geliĢtirilmesi, temizleme etkisiyle hafifliğin artırılması ve ağırlık kaybının ihmal edilebilir düzeylerde olması avantajlı bir yöntem olduğunu ispatlamaktadır (Montazer ve ark. 2012). Tekstilde biyoteknolojik uygulamalar 2000 yıldan daha fazla süredir bilinmektedir. Bilinen ilk uygulama mikroroganizmaları kullanarak hasır liflerini yumuĢatmaktır. 28 Enzimler konvensiyonel kimyasal iĢlemlere göre daha avantajlıdır. Enzimler düĢük sıcaklık ve basınç altında çalıĢmaktadırlar böylece enerji ihtiyacı azalmıĢ olur. ÇeĢitli enzimler ile tekstil mamüllerinde fonksiyonellik sağlanmaktadır. Biyotemizleme iĢlemi ile selülozik liflerin boncuklanma özelliklerinde iyileĢme ve pürüzlülük değerlerinde azalmanın yanında yumuĢak bir tutum sağlanarak kumaĢ kalitesi artırılabilir. Yünlü mamüllerde proteaz enzimi ile ağartma yapılabildiği gibi tripsin , papain ve proteaz enzimleri ile keçeleĢme eğilimi azaltılabilir. (Sabale ve ark. 2012). KumaĢ yüzeyinde oluĢan boncuklanma sorunu kesikli elyaf içeren kumaĢlarda olduğu bilinmektedir. Boncuklanma oluĢumu kumaĢın kullanımı sırasında yüzeye çıkan karıĢık lif toplulukları Ģeklindedir. Yün , pamuk ve naylon 6 lifleri için boncuklanma oluĢumu büyük bir problem değildir çünkü yüzeydeki kısa lifler çeĢitli yöntemlerle kolayca kırılıp uzaklaĢtırılabilir. Ancak polyester veya naylon 66 liflerinden elde edilen kumaĢların yüzeyine çıkan lifler çok daha güçlüdür, kolayca uzaklaĢtırılamazlar (Montazer ve ark. 2011). KumaĢ yüzeyindeki boncuklanma sorunu tekstil sektöründe büyük bir sorundur. 1950 lerden bu yana yün kumaĢların boncuklanması, tüylenmesi ve boncuklanma oluĢumunu etkileyen faktörler hakkında bir çok araĢtırma yapılmıĢtır. Boncuklanmayı etkileyen faktörler arasında; lifin yapısı, kullanılan teknoloji, kumaĢın yapısı ve kumaĢa uygulanan terbiye iĢlemleri bulunmaktadır (Wan ve ark. 2013). KumaĢ yüzeyindeki boncuklanma kumaĢın pürüzsüzlük, renk, tutum gibi estetik özelliklerini olumsuz olarak etkiler. Boncuklanma sorununu çözmek için bio- polishing adı verilen bitim iĢlemiyle kumaĢın enzim ile muamele edilmesiyle kumaĢ yüzeyindeki kopmuĢ liflerin temizlenmesi, pürüzsüzlük ve yumuĢak bir tutum alması sağlanır. Bu yöntem ilk olarak Japonya da selülaz enzimi ile pamuklu kumaĢta denenmiĢtir (Stefanie ve ark. 2005). 29 3.MATERYAL VE METOD 3.1.Materyaller 3.1.1. Kullanılan KumaĢın Özellikleri ÇalıĢmada Yünsa A.ġ. tarafından temin edilen % 100 yün dokuma kumaĢ kullanılmıĢtır. Ham yün kumaĢ numuneleri 50*50 cm boyutlarında kesilerek; ön yıkama, ağartma ve boyama iĢlemleri yapılarak , bitim iĢlemlerine hazır hale getirilmiĢtir. Çizelge3.1.Kullanılan yün kumaĢın özellikleri Hammadde Gramaj Atkı Sıklığı Çözgü Sıklığı Atkı Ġplik No Çözgü Ġplik No g/m2 adet/cm adet/cm Nm Nm %100 Yün 150 31 37 44 44 3.1.2.Kullanılan Enzimler ÇalıĢmada Türkiye topraklarından (50 farklı Ģehir) izole edilerek Bacillus sp. suĢlarından Uludağ Üniversitesi Biyoloji Bölümü labaratuvarında üretilen üç farklı yolla kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi ve Orba Biyokimya San. Tic. A.ġ. tarafından temin edilen ticari proteaz enzimi yün kumaĢ numunelerine laboratuvar koĢullarında uygulanmıĢtır. 3.1.2.1.Ultrafiltrasyon Ġle Konsantre Edilen Proteaz Enzimi Temel besiyerinde 1000 ml üretim sonucunda elde edilen ham enzim ekstratı Ultra filtrasyon (Centriprep Centrifugal Filter Unitwith Ultracel-10 membrane, MW cut-off 30,000 ve 10.000) tüpüne alınmıĢ ve 4°C‟de 5000 rpm‟de 15 dakika sürelerle istenilen hacme kadar konsantre edilmiĢtir. Konsantre çözelti saf suya karĢı diyaliz (Selüloz membran, Sigma-Aldrich, MWCO-Molecular Weight Cut Off 12.000 Da, 25 mm x 16mm) edilmiĢtir. Diyaliz iĢlemi manyetik karıĢtırıcı üzerinde 4°C‟de, tamponun 3 defa değiĢtirilmesi ile gerçekleĢtirilmiĢtir. Diyalizat sonrası enzim örneğinin aktivite tayinleri yapılmıĢtır ve diyalizatın aktivitesi 1250 IU/ml olarak saptanmıĢtır. 30 3.1.2.2.Amonyum Sülfat Çöktürmesi ve Diyalize Edilen Proteaz Enzimi Temel besiyerinde 1000 ml üretim sonucunda elde edilen ham enzim ekstraktı Ultra filtrasyon (Centriprep Centrifugal Filter Unitwith Ultracel-10 membrane, MW cut-off 30,000 ve 10.000) tüpüne alınmıĢ ve 4°C‟de 5000 rpm‟de 15 dakika sürelerle istenilen hacme kadar konsantre edilmiĢtir. Konsantre ham enzim çözeltisine havanda toz haline getirilmiĢ %70 ve %80 amonyum sülfat +4 ºC‟ de çok yavaĢ bir Ģekilde eklenerek manyetik karıĢtırıcı üzerinde çözündürülmüĢtür. Bu Ģekilde hazırlanan karıĢımlar manyetik karıĢtırıcıda karıĢtırılarak +4 ºC‟de bir gece bekletilmiĢtir. Daha sonra karıĢımlar 20.000 rpm‟de 30 dakika santrifüjlenmiĢ, süpernatant ve peletler birbirinden ayrılmıĢtır. Pelet 0.05 M fosfat tampon (pH 7.0)‟nunda çözülmüĢ ve diyaliz yapılmıĢtır. Diyaliz iĢlemi manyetik karıĢtırıcı üzerinde 4°C‟de, aynı tampona kullanılarak yapılmıĢ ve tamponun 3 defa değiĢtirilmesi ile diyaliz iĢlemi gerçekleĢtirilmiĢtir. Diyalizat sonrası enzim örneğinin aktivite tayinleri yapılmıĢ ve diyalizatın aktivitesi 523 IU/ml olarak saptanmıĢtır. 3.1.2.3.Liyofilize Edilerek SaflaĢtırılan Proteaz Enzimi Temel besiyerinde 1000 ml üretim sonucunda elde edilen ham enzim ekstratı -20ºC‟de bir gece bekletilmiĢtir. DondurulmuĢ örnekler liyofilizatör kullanılarak liyofilize edilmiĢtir. Liyofilizasyon iĢlemi -55ºCsıcaklıkta 4 gün boyunca devam etmiĢ ve enzim örneğinin toz haline getirilmesi sağlanmıĢtır. Toz örnekler saf suda çözündükten sonra saf suya karĢı diyaliz edilmiĢtir. Diyalizat sonrası enzim örneğinin aktivite tayinleri yapılmıĢtır. Proteaz aktivitesinin tayini Anson tarafından önerilen yöntemin bir modifikasyonu ile yapılmıĢtır (Keay ve ark.1970). Diyalizatın aktivitesi 2000 IU/ml olarak saptanmıĢtır. 3.1.2.4.Ticari Proteaz Enzimi Uludağ Üniversitesi Biyoloji Bölümü labaratuvarında üretilen enzimin ticari enzimle kıyaslanması için yapılan çalıĢmalarda ORBA Biyokimya /Ġstanbul‟dan temin edilen proteaz enzimi kullanılmıĢtır. Ticari enzimin aktivite değeri 405200 IU/ml olarak ölçülmüĢtür. Proje çalıĢmasında elde edilen en yüksek proteaz aktivitesi 2000 IU/ml olarak ölçüldüğünden ticari enzimin aktivitesi seyreltmelerle aynı değere düĢürülmüĢtür. 31 3.2.Metod 3.2.1.KumaĢlara Uygulanan Ön Terbiye ĠĢlemleri Ham yün kumaĢ numunelerine Çizelgede.3.2.de verilen reçeteye uygun olarak iki aĢamalı ön yıkama iĢlemi uygulanmıĢtır. Çizelge 3.2.Ön yıkama reçetesi I. BANYO II.BANYO Deterjan ( 3 ml/L) Deterjan ( 3 ml/L) Islatıcı ( 0,5 ml/L) Islatıcı ( 0,5 ml/ L) 50-60 ° C de 20 dakika Ağartıcı Ajan ( 3 ml/L) Soğuk durulama 50-60 ° C de 20 dakika Soğuk durulama Ön yıkama yapılan kumaĢ numunelerine Çizelge3.3.de verilen reçeteye uygun olarak kasar iĢlemi uygulanmıĢtır. Çizelge 3.3.Kasar reçetesi H2O2 ( %50) 20ml /l Islatıcı (Hostapal MRN-TR Liq) 1 g/ l YumuĢatıcı ( Stabilizer SOFT –TR Liq) 1 g/ l Tuz (Sodyumtripolyfosfat ) 1 g /l pH 7.5 Amonyak ile ĠĢlem Sıcaklığı 70 ° C ĠĢlem Süresi 1,5 saat ĠĢlem Sonu Yıkamalar 70 ° C , 50 ° C , soğuk, nötralize 70 °C sıcaklıkta 1,5 saat ağartma iĢlemi uygulandıktan sonra, 40 °C de kurutma iĢlemi gerçekleĢtirilmiĢtir. 32 Çizelge 3.4.Boyama reçetesi Kullanılan Boyarmadde / Miktar Yrd.Kimyasallar Nylosan E Blue %3 Lyogen NH Liq. %1 Sodyum sülfat % 10 Formik asit pH 3-4 ġekil 3.1. % 100 yün boyama diyagramı (Clariant, 2009) AğartılmıĢ yün kumaĢlara asit boyarmadde ile % 3 lük boyama yapılmıĢtır. Boyamanın ardından soğuk durulama iĢlemi uygulanmıĢ ve etüvde 40 °C sıcaklıkta kumaĢlar kurutulmuĢtur. 33 ĠĢlem görmemiĢ yün kumaĢ numunelerine Uludağ Üniversitesi nde üretilen, üç farklı yolla kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimleri ve ticari proteaz enzimleri 55 °C de (3 ml/L, 6 ml/L, 9 ml/L) her bir konsantrasyon için pH 7 ve pH 8,5‟de 1 saat iĢlem süresince ayrı ayrı uygulanmıĢtır. ĠĢlem sonunda 5 dakika kaynar durulama yapılmıĢtır. Enzimatik iĢlem gören yün kumaĢ numuneleri etüvde 40 °C de kurutulmuĢtur. Aynı iĢlemler ön yıkama , ağartma ve boyama yapılan kumaĢ numuneleri içinde tekrarlanmıĢtır. 3.2.2.KumaĢlara Uygulanan Testler 3.2.2.1.Pilling Testi Numune kumaĢların pilling oluĢumlarının tespit edilmesinde TS EN ISO 12945-1 standardı esas alınmıĢtır. Testlerde ġekil3.2.de verilen Pilling box cihazı kullanılmıĢtır. KumaĢ numunelerinden 125*125 mm boyutlarında, 6 Ģar adet parçalar kesilmiĢtir. Pilling oluĢumunun gözlenmesi için 5000, 10000, 15000, 20000, 25000, 30000 devirlerde pilling box cihazı durdurularak deney numuneleri çıkarılmıĢ ve numuneler standart ıĢık kabininde değerlendirilmiĢtir. Değerlendirme 1-5 aralığında değiĢen Empa standardı fotoğrafları referans alınarak yapılmıĢtır. Bu fotoğraf skalasında 1 yoğun yüzey tüylenmesi ve boncuk oluĢumunu ifade etmektedir. 5 ise en iyi değerlendirmedir ve tüylenmenin olmadığını ifade eder. ġekil 3.2.Pilling Box Test Cihazı 34 3.2.2.2.Yırtılma Mukavemeti Testi Yırtılma mukavemeti Elmendorf metoduna göre tayin edilmiĢtir. Bu test için BS EN ISO 13937-1 standardı esas alınmıĢtır. Test yapılacak kumaĢlardan, atkı ve çözgü yönünde olmak üzere 5‟er takım numune kalıba uygun olarak ( 75mm-100mm) kesilmiĢtir. Çözgü numunesi için, Ģablonun uzun kenarı çözgüye paralel, atkı numunesi için atkıya paralel alınmıĢtır. Atkı ve çözgü numuneleri, uzun kenarları çenelerin üst uçlarına paralel olacak Ģekilde ve ortalı olarak yerleĢtirilir. Cihazdaki bıçak yardımıyla 20 ± 0,5mm‟lik çentik açılır. Test için ġekil3.3‟de verilen elmendorf laboratuar tipi test cihazı kullanılmıĢtır. ġekil 3.3. M 008E Elmendorf Dijital Yırtılma Test Cihazı 3.2.2.3.Ağırlık Kaybı Testi KumaĢ numunelerine, Martindale aĢındırma test cihazında 9 Kg‟lık yük altında 5000 devir ve 10000 devir olacak Ģekilde iĢlem uygulanmıĢtır. ĠĢlem sonucunda kumaĢın ağırlığındaki değiĢimler değerlendirilmiĢtir. Bu test için TS EN ISO 12947-3 standardı esas alınmıĢtır. Test için ġekil3.4.‟da verilen Martindale tipi test cihazı kullanılmıĢtır. 35 ġekil 3.4.Martindale test cihazı 3.2.3.4.Boyutsal DeğiĢim KumaĢ eninde ve boyunda meydana gelen artma ya da azalma boyutsal değiĢim olarak adlandırılır. Dokuma kumaĢta birbirini dik olarak kesen ve birbirinin altından üstünden geçen atkı ve çözgü iplikleri ıslandığında liflerdeki ĢiĢme nedeniyle birbirlerinin altından üstünden geçebilmek için daha dalgalı bir Ģekil alır. Bu da çekmeye neden olur. Doğal liflerin nem alma kabiliyetleri fazla olduğu için daha fazla çekme davranıĢı gösterirler. KumaĢlarda boyutsal değiĢimin ölçülebilmesine yönelik olarak ev tipi o deterjan kullanılarak 50 C‟de 40 dakika yıkama iĢlemi yapılmıĢtır. Yıkama iĢlemi sonucu kumaĢtaki boyut değiĢimi %çekme = x100 bağıntısı ile hesaplanmıĢtır. Tekstil uygulamalarında, kumaĢların yapılarına ve hammaddelerine göre ortaya çıkan çekme değerleri farklılaĢmaktadır. Yünlü kumaĢlar yapılarında bulunan pul tabakası nedeniyle keçeleĢebilmekte, boyutunda kısalma meydana gelebilmektedir. 3.2.3.5.Spektrofotometrik Ölçümler Uludağ Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölümü laboratuvarında bulunan Konica Minolta renk ölçüm spektrofotometresinde ham yünlü kumaĢ standart kabul edilerek, enzim uygulaması sonrası meydana gelen renk farklılığı, sarılık indeksi ve beyazlık derecesindeki değiĢimler ölçülmüĢtür. 36 ġekil 3.5.Renk Ölçüm Spektrofotometresi Ölçümlerde ıĢık kaynağı D65( gün ıĢığı) seçilerek standart ve numuneye ait L*, a*, b* değerleri ve farkları ile ΔE değeri tespit edilmiĢtir. ΔΕ değeri %1 in altında olan numunelerde renk farklılığının olmadığı kabul edilmiĢtir. L*, a*, b* (CieLab) en çok kullanılan renk uzayıdır. L bilgisi 0 ile 100 arasında değiĢir ve açıklık koyuluk miktarını belirler. L değerinin 100 olması saf beyaz ve 0 olması da saf siyah anlamına gelir. a değeri yeĢil-kırmızı eksenini ifade eder. a değerinin pozitif değerleri kırmızı miktarını negatif değerleri ise yeĢil miktarını gösterir. b değiĢkeni ise mavi-sarı eksenini ifade eder ve pozitif değerleri sarı negatif değerleri de mavi miktarını gösterir. Ayrıca standart ve numuneye ait “Sarılık”, “Beyazlık” indisleri karĢılaĢtırılmıĢtır. Sarılık indisleri, ASTM D 1925 , beyazlık indisleri ise Stensby esas alınarak ölçümler yapılmıĢtır(www.argetek.com). 3.2.3.6.Yağ Ölçümü BUSAN Kimya labaratuvarındaki Soxhlet cihazında yağ ölçümü testi aĢağıdaki Ģartlarda yapılmıĢtır.  105°C sıcaklıkta 1 saat etüvde balonlar bekletilerek darası alınmak için tartılır. 37  Soxhlette metilen klorit ile, darası alınmıĢ balon üzerinde 4 saat ekstrakte edilip test materyali üzerinde ki yağ balona alınır.  105°C sıcaklıkta 1 saat etüvde kalan balonlar soğutulup tekrar tartılır ve % yağ oranı % YAĞ MĠKTARI = (M2-M1) / M3 X 100 bağıntısına göre hesaplanır. M1:Ġlk balon joje ağırlığı M2:Ġlk örneğin balon ağırlığı M3:Deri ağırlığı ġekil 3.6.Soxhlet cihazı 38 4.BULGULAR 4.1.Pilling Testi Sonuçları Hazırlanan test numuneleri pilling box cihazı içerisinde döndürülerek iĢleme tabi tutulur. Bu iĢlem esnasında hem kutunun çeperlerine hem de birbirlerine olan sürtünme sonucunda yüzeyinde meydana gelen değiĢimler standart fotoğraflarla karĢılaĢtırılarak değerlendirilir (ġekil 4.1). ġekil 4.1.Pilling ölçümünde kullanılan standart değerlendirme fotoğrafları ġekil1, ġekil 2 , ġekil 3, ġekil 4 , ġekil 5 ve ġekil 6 „ da Pilling Testi sonuçları verilmiĢtir. Grafiklerde 5000, 10000, 15000, 20000, 25000. ve 30000. devirlerde yapılan gözlem sonuçları her numune için ayrı ayrı verilmiĢtir. Değerlendirmede yer alan 1 rakamı; maksimum boncuklanmayı, 5 rakamı ise yüzeyde boncuklanma olmadığını göstermektedir. 39 ġekil 4.2.Enzim uygulanmamıĢ kumaĢların boncuklanma testi sonuçları Herhangi bir enzimatik iĢlem uygulanmamıĢ yünlü kumaĢta devir arttıkça boncuklanma meydana gelme oranında artıĢ gözlenmiĢtir. Yalnızca boyanmıĢ kumaĢta devir arttıkça belirgin bir değiĢim ortaya çıkmamıĢtır. Bunun nedeni uygulanan iĢlemler boyunca tutunamayan kısa lifler dökülmüĢ ve boyama sonrasında çok fazla kısa lif kalmadığı için boncuklanma değeri stabil kalmıĢ olabilir. Boncuklanmanın temel prensibi, kumaĢ yapısı içerisindeki kısa liflerin sürtünme gibi herhangi bir mekanik etki ile kumaĢ yüzeyine taĢınması ve yüzeyde boncuk Ģeklinde topaklanmalar oluĢturmasıdır. Kopma mukavemeti düĢük olan liflerde oluĢan bu boncuklar dökülebilirken, mukavemeti yüksek olan liflerde dökülmeden kalmakta ve kumaĢ görünümünü bozmaktadır. Tekstil uygulamalarında kısa liflerin giderilmesinde enzimatik uygulamalar önemli bir yere sahiptir. Farklı kısmi saflaĢtırma yöntemleri ile elde edilen proteaz enziminin kumaĢın boncuklanma davranıĢı üzerine etkisi incelenmiĢtir. 40 ġekil 4.3. Ultrafiltrasyonla konsantre edildikten sonra saf suya karĢı diyaliz edilmiĢ proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma testi sonuçları Ultrafiltrasyon ile konsantre edildikten sonra saf suya karĢı diyaliz edilerek kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢın pilling testi sonuçlarına bakıldığında enzim uygulanmamıĢ kumaĢın pilling sonuçlarına oranla bir miktar iyileĢme görülmektedir. Aynı iyileĢme etkisi amonyum sülfat ile çöktürülmüĢ 0,05M fosfat tamponuna karĢı diyaliz edilmiĢ proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma testi sonuçlarında görülmemektedir. Bunun sebebi ise amonyum sülfat çöktürmesi ile saflaĢtırılan proteaz enziminin aktivitesinin (523 IU/ml) ultrafiltrasyon ile konsantre edilen proteaz enziminin aktivitesinden (1250 IU/ml) daha az olmasıdır. 41 ġekil 4.4.%80 amonyum sülfat ile çöktürülmüĢ 0,05M fosfat tamponuna karĢı diyaliz edilmiĢ proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma testi sonuçları ġekil.4.5. Liyofilize edilerek toz haline getirilen enzimin saf suya karĢı diyalizi ile elde edilen proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma testi sonuçları Yapılan deneysel çalıĢmada özellikle liyofilizasyon+diyaliz iĢlemi uygulanmıĢ yün kumaĢın boncuklanma değerlerinde önemli ölçüde iyileĢme gerçekleĢmiĢtir. Liyofilizasyon+diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enziminin aktivitesi (2000 IU/ml ) diğer iki yöntemle saflaĢtırılan enzimin aktivitelerine oranla daha yüksek olması enzimatik iĢlemin etkinliğini artırdığı düĢüncesini doğrulamıĢtır. Bu sonuç üretilen enzimin yünlü kumaĢ üzerinde aktivitesini gösterdiğini, kısa lifleri gidererek, yüzeye taĢınabilecek lif miktarını önemli ölçüde azalttığını göstermektedir. 42 ġekil 4.6. Ticari proteaz enzimi uygulanan kumaĢların boncuklanma testi sonuçları Ticari proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma sonucu ġekil 4.17‟de verilmiĢtir. ĠĢlem aĢamalarına göre değerlendirildiğinde boncuklanma değerleri en düĢük 4 olarak gerçekleĢmiĢtir. Proje çalıĢmasında liyofilize edilerek toz haline getirilen enzimin saf suya karĢı diyalizi ile elde edilen proteaz enziminin uygulandığı kumaĢların boncuklanma testi sonuçları ticari enzim sonuçları ile karĢılaĢtırıldığında belirgin bir farklılık olmadığı söylenebilir. 4.2.Boyutsal DeğiĢim Sonuçları Boyut değiĢimi ölçümlerinde diğer değerlendirmeler de göz önünde bulundurularak genellikle ticari enzime en yakın sonuçları veren liyofilizasyon+diyaliz sonucu elde edilen enzim uygulanmıĢ örnekler esas alınmıĢtır (Çizelge4.1). 43 Çizelge 4.1.BoyanmıĢ ham kumaĢın ve proteaz enzimi uygulandıktan sonra boyanmıĢ yün kumaĢların enine ve boyuna yönde boyutsal değiĢimi sonuçları Boy yönünde boyutsal En yönünde boyutsal değiĢim değiĢim Tekrarlı 5 Tekrarlı 5 Boyama Boyama yıkama yıkama sonrası sonrası sonrası sonrası BoyanmıĢ kumaĢ 11 15 3 7 Proteaz enzimi uygulama+boyama yapılan 8 12 5 6 kumaĢ Ticari proteaz enzimi uygulama+ boyama yapılan 10 13 5 6 kumaĢ Tekstil uygulamalarında, kumaĢların yapılarına ve hammaddelerine göre ortaya çıkan çekme değerleri farklılaĢmaktadır. Yün kumaĢlar yapılarında bulunan pul tabakası nedeniyle keçeleĢebilmekte, boyutunda kısalma meydana gelebilmektedir. Boyama sonrası yün kumaĢın boyut değiĢimine bakıldığında boy yönündeki değiĢimin en yönündeki değiĢimden daha fazla olduğu görülmektedir (Çizelge4.1) Bunun nedeni ise çözgü ipliklerinin dokuma esnasında yüksek gerilimlere maruz kalmasıdır. Enzim uygulanmamıĢ kumaĢın boyama sonrası boy yönündeki çekme değeri % 11 iken liyofilizasyon+diyaliz ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulanan ve ardından boyanan yün kumaĢın çekme değeri % 8 e indirilmiĢtir. Ticari enzim uygulandıktan sonra boyama yapılan yün kumaĢ ise % 10 çekmiĢtir. 5 tekrarlı yıkama sonundaki % çekme değerlerine bakıldığında en az çekmenin liyofilizasyon+diyaliz ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulanan ve ardından boyanan yün kumaĢta görülmüĢtür. En yönündeki % çekme değerleri incelendiğinde enzim uygulanmayan boyalı kumaĢtaki çekme değeri %3 iken tekrarlı yıkamalar sonunda % 7 ye yükselmiĢtir , liyofilizasyon+diyaliz ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulamasından sonra boyanan yün kumaĢın çekme değeri % 5 iken , tekrarlı yıkamalar sonunda %6 olduğu görülmektedir. En yönündeki boyut değiĢimleri ticari proteaz enzimi uygulanan kumaĢ ile liyofilizasyon+diyaliz ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulanan kumaĢta aynı olduğu tespit edilmiĢtir. 44 Çizelge 4.2.Ön yıkama , ağartma ve boyama iĢlemleri yapılan yün kumaĢ ve ağartma iĢleminden sonra enzim uygulanan ve ardından boyanan yün kumaĢların boyutsal değiĢim sonuçları En yönünde boyutsal değiĢim Boy yönünde boyutsal değiĢim Enzim Tekrarlı 5 Enzim Tekrarlı 5 Boyama Boyama uygulamasın yıkama uygulamasın yıkama sonrası sonrası dan sonra sonrası dan sonra sonrası AğartılmıĢ ve boyama yapılmıĢ kumaĢ - 4 3 - 11 11 Ağartma +proteaz enzimi uygulama +boyama yapılmıĢ 2 4 3 6 9 8 kumaĢ Ağartma +ticari proteaz enzimi uygulama +boyama yapılmıĢ 2 5 3 7 9 10 kumaĢ Ön yıkama, ağartma ve ardından boyama iĢlemi yapılan yün kumaĢın boy yönündeki değiĢimi sabit kalırken liyofilizasyon+diyaliz ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın % çekme değeri 5 tekrarlı yıkama sonrasında %8 e düĢmüĢtür. Aynı azaltıcı etki ticari proteaz enzimi ile sağlanamamıĢtır. En yönündeki azalmaya bakıldığında ise her birinde 5 tekrarlı yıkama sonunda % çekme değerlerinde azalma görülmüĢtür. 4.3.Yırtılma Mukavemeti Testi Sonuçları KumaĢların kullanım esnasında maruz kalacakları etkilere karĢı dayanımlarını test edebilmek amacıyla yırtılma mukavemeti ölçümü yapılabilmektedir (ġekil3.3). 45 Çizelge 4.3.Farklı saflaĢtırma yöntemleri ile elde edilen proteaz enziminin yünlü kumaĢın yırtılma mukavemeti üzerindeki etkisi Ham kumaĢ Ön yıkama Ağartma Boyama Atkı Çözgü Atkı Çözgü Atkı Çözgü Atkı Çözgü (N) (N) (N) (N) (N) (N) (N) (N) Ham kumaĢ 44,14 50,92 43,90 50,13 43,87 49,95 43,05 47,80 Konsantrasyon+ 43,53 49,49 43,86 49,78 43,98 48,79 43,49 46,71 diyaliz Çöktürme + diyaliz 43,91 49,51 43,71 49,33 43,67 48,37 43,12 44,07 Liyofilizasyon+ 42,60 47,47 43,34 48,71 43,36 48,32 42,83 46,03 diyaliz Ticari proteaz 43,47 47,81 43,47 48,60 43,18 49,30 42,74 46,63 Çizelge 4.3.‟de verilen ölçüm sonuçları incelendiğinde ham kumaĢın enine (atkı) ve boyuna (çözgü) yönündeki yırtılma mukavemeti değerleri izleyen iĢlemler sonrasında azalma göstermektedir. Enzim uygulaması sonrası yünlü kumaĢın yırtılma dayanımındaki azalma uygulanan saflaĢtırma yöntemleri açısından karĢılaĢtırıldığında ise enzim aktivitesi ile orantılı olarak liyofilizasyon+diyaliz yöntemi ile saflaĢtırılan enzim ve ticari enzim uygulamasında diğerlerine göre daha fazla oranda azalma gerçekleĢmiĢtir. Azalma değerleri diğer iĢlem adımlarında da gözlenmiĢ ancak daha düĢük düzeyde kalmıĢtır. Elde edilen sonuçlar ticari enzim ile karĢılaĢtırıldığında benzer değerler elde edilmiĢtir. KumaĢların, uygulanan kimyasal iĢlemler sonrasında dayanımlarında azalma meydana gelmesi söz konusudur. Bu azalmanın derecesi gerek denemeler sonrası saflaĢtırılan enzim uygulamalarında gerekse ticari olarak temin edilen enzim uygulamalarında kabul edilebilir değerler arasında kaldığı görülmüĢtür. Tekstil uygulamalarında enzimlerin tercih edilmelerindeki en önemli nedenlerden bir tanesi sadece istenen noktaya etki etmesi, diğer kısımlarda belirgin bir deformasyon ya da bozunma yaratmamasıdır. Deneysel çalıĢma sonuçları da bu yaklaĢımı desteklemektedir. 46 4.4.Ağırlık Kaybı Sonuçları KumaĢlara, Martindale aĢındırma test cihazında (ġekil 3.4) 9 Kg‟lık yük altında 5000 devir ve 10000 devir olacak Ģekilde iĢlem uygulanmıĢtır. ĠĢlem sonucunda kumaĢın ağırlığındaki değiĢimler değerlendirilmiĢtir(Çizelge4.4). Çizelge 4.4.Farklı saflaĢtırma yöntemi ile elde edilen proteaz enziminin uygulandığı yünlü kumaĢlarda ağırlık kaybı ölçümü sonuçları Ham Ön yıkama AğartılmıĢ BoyanmıĢ kumaĢta yapılmıĢ kumaĢta kumaĢta ağırlık kumaĢta ağırlık ağırlık kaybı ağırlık kaybı (%) kaybı (%) (%) kaybı (%) 5000 10000 5000 10000 5000 10000 5000 10000 dv dv dv dv dv dv dv dv Ham kumaĢ 3,13 3,58 3,40 4,68 2,55 3,82 3,14 4,33 Konsantrasyon+diyaliz 2,95 2,95 2,45 2,45 2,94 4,41 2,40 3,36 Çöktürme + diyaliz 3,01 4,02 3,39 5,33 4,22 5,16 2,90 3,73 Liyofilizasyon+diyaliz 1,41 3,30 3,55 3,70 2,94 4,41 2,69 4,48 Ticari proteaz 1,44 2,4 2,80 3,27 3,19 4,10 2,84 3,79 Ham kumaĢta 10000 devir sonunda %3.58 ağırlık kaybı meydana gelirken ön yıkama yapılmıĢ kumaĢta %4.68, ağartılmıĢ kumaĢta %3.82, boyanmıĢ kumaĢta ise %4.33 ağırlık kaybı ortaya çıkmıĢtır. Enzimatik iĢlem uygulamadaki temel amaçlardan bir tanesi proteaz enziminin kumaĢ yapısı içerisindeki kısa liflere etki etmesi ve kullanım esnasında oluĢabilecek boncuklanma sorununun ortadan kaldırılmasıdır. Liyofilizasyon ve diyaliz iĢlemi sonrası elde edilen enzimin ham yünlü kumaĢın gramajında yarattığı azalma daha düĢük oranda gerçekleĢmiĢtir. Sonuçta enzimin kumaĢ üzerinde etkisini gösterdiği, kısa lifleri uzaklaĢtırdığı için sürtünme sonrası dökülmelerin daha az oranda meydana geldiği söylenebilir. Bu sonuç ticari enzimle elde edilen sonuçla paraleldir. Diğer aĢamalarda ortaya çıkan ağırlık kayıplarında sadece enzim değil, uygulanan iĢlemlerde etkili olmaktadır. 47 4.5.Renk ölçüm sonuçları Çizelge 4.5.Farklı saflaĢtırma yöntemleriyle elde edilen proteaz enzimlerinin ve ticari proteaz enziminin uygulandığı ham kumaĢlarda oluĢan renk farklılıkları ΔΕ ( renk farkı) Sarılık indisi Beyazlık indisi Ham kumaĢ - 24.158 49.360 Konsantre+ diyaliz 0,838 23,494 50,337 Çöktürme +diyaliz 1,317 23,960 49,689 Liyofilizasyon+diyaliz 0,588 24,079 48,509 Ticari enzim 0,402 24,099 48,664 Değerlerden de görülebileceği gibi saflaĢtırma yöntemleri içerisinde renk farklılığı açısından (ΔΕ) en iyi sonuç liyofilizasyon ve diyaliz uygulaması sonrası elde edilen enzimin uygulandığı ham yünlü kumaĢta elde edilmiĢtir. Bu değer ticari enzim ile elde edilen değere çok yakındır. Ticari uygulamalarda iĢlemler sonrası renk farklılığı ölçümlerinde 1‟in altındaki değerler kabul edilebilir renk farklılığı değeri olarak alınmaktadır. Çizelge4.5.‟deki sonuçlar incelendiğinde enzimatik iĢlem uygulaması sonrası ham yünlü kumaĢın renginde herhangi bir sararma ya da beyazlık derecesinde değiĢim meydana gelmemiĢtir. 4.6.Yağ Ölçümü Sonuçları Çizelge 4.6.Enzim uygulanmamıĢ yün kumaĢ, liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak üretilen proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢ ve ticari proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢ yüzeyindeki yağ ölçüm sonuçları % OPU (YAĞ) Enzim uygulanmamıĢ kumaĢ 1,40 L+D proteaz enzimi uygulanmıĢ 0,26 kumaĢ Ticari proteaz enzimi uygulanmıĢ 1,23 kumaĢ 48 Yağ ölçümü sonuçlarına göre liyofilizasyon+diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak üretilen proteaz enzimi uygulanan kumaĢın yüzeyindeki yağ gideriminin ham kumaĢ ve ticari proteaz enziminin uygulandığı kumaĢtaki yağ giderimine oranla daha fazla olduğu görülmüĢtür (Çizelge4.6.) Liyofilizasyon+diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak üretilen proteaz enzimi uygulanan kumaĢın yüzeyindeki yağ gideriminin ham kumaĢ ve ticari proteaz enzimi uygulanan kumaĢın yüzeyindeki yağ gideriminden fazla olmasına rağmen subjektif olarak yapılan kumaĢ tutumu testi sonucuna göre liyofilizasyon+diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak üretilen proteaz enzimi uygulanan kumaĢın tuĢesinde iyileĢme görülmüĢtür. 4.7.SEM Ölçümleri Uludağ Üniversitesi Fizik Bölümü labaratuvarında alınan Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)ile alınan görüntüler incelendiğinde enzim uygulanmamıĢ ve her bir enzimin ayrı ayrı uygulandığı kumaĢ numunelerinde herhangi bir hasar görülmemektedir. Yırtılma mukavemeti sonuçlarının kabul edilebilir düzeyde olduğu bu görüntülerle de desteklenmiĢtir. 49 HAM ÖN YIKAMA AĞARTMA BOYALI ġekil 4.7.Ham yün kumaĢ ve farklı proteaz enzimlerinin uygulandığı yün kumaĢın yüzey tabakasında oluĢan değiĢimlerin SEM ile görüntülenmesi 50 AMONYUM SÜLFAT TĠCARĠ PROTEAZ LĠYOFĠLĠZASYON KONSANTRASYON+ ENZĠM ÇÖKTÜRMESĠ+ +DĠYALĠZ DĠYALĠZ UYGULANMAMAMIġ DĠYALĠZ TĠ 4.8.EDX Ölçümleri EDX ölçüm sonuçları incelendiğinde altın ve paladyum elementi ölçüm sırasında yapılan kaplama iĢleminden kaynaklanmaktadır. Diğer elementler O, N, C ve S yünün yapısında yer alan elementlerdir. Bu dört element açısından ham kumaĢın EDX ölçüm değerleri ile amonyum sülfat çöktürmesi ile saflaĢtırılan(ġekil 4.9) ve Ultrafiltrasyon ile konsantre edilen (ġekil 4.10) proteaz enzimi uygulanan yünlü kumaĢlarda ölçüm sonuçları birbirine çok yakın çıkmıĢtır. Bu sonuçtan hareketle uygulanan proteaz enziminin yünlü kumaĢ üzerinde herhangi bir etkiye yol açmadığı söylenebilir. Ancak liyofilizasyon ve saflaĢtırma iĢlemi sonrası elde edilen proteaz enziminin yünlü kumaĢ üzerinde etkili olduğu ve buradaki atomca yüzde ağırlık değerlerine bakıldığında ticari enzim değerleri ile benzer sonuç verdiği görülmektedir(ġekil 4.11). Ayrıca ham yün değerlerinden farklı olması da kumaĢa etki ettiğini göstermektedir. cps/eV 7 Pd C 6 Au 5 N S 4 S O Au Pd Au Pd Au 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 keV El AN Series unn.C norm.C Atom. C Error [wt.%] [wt.%] [at.%] [%] ---------------------------------------------- O 8 K-series 49.29 42.28 48.73 14.2 N 7 K-series 28.04 24.05 31.67 5.7 Au 79 L-series 20.16 17.29 1.62 0.8 C 6 K-series 11.60 9.95 15.28 9.7 S 16 K-series 4.62 3.96 2.28 0.2 Pd 46 L-series 2.86 2.45 0.43 0.1 ---------------------------------------------- Total: 116.57 100.00 100.00 ġekil 4.8.%100 yünlü kumaĢın EDX analizi 51 cps/eV Pd 8 Au 7 C 6 N S 5 S O Au Pd Au Pd Au 4 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 keV El AN Series unn.C norm.C Atom.C Error [wt.%] [wt.%] [at.%] [%] ----------------------------------------------- O 8 K-series 44.26 44.26 48.83 20.2 N 7 K-series 24.98 24.98 31.48 9.4 Au 79 L-series 13.80 13.80 1.24 0.6 C 6 K-series 10.78 10.78 15.85 10.4 S 16 K-series 4.12 4.12 2.27 0.2 Pd 46 L-series 2.05 2.05 0.34 0.1 ----------------------------------------------- Total: 100.00 100.00 100.00 ġekil 4.9.Amonyum sülfat çöktürmesi ve saf suya karĢı diyaliz ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulanan kumaĢın EDX analizi sonucu cps/eV Pd 8 Au 7 C 6 N S 5 S O Au Pd Au Pd Au 4 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 keV El AN Series unn.C norm.C Atom.C Error [wt.%] [wt.%] [at.%] [%] ----------------------------------------------- O 8 K-series 46.94 39.19 47.70 14.4 N 7 K-series 28.90 24.13 33.55 6.0 Au 79 L-series 24.91 20.80 2.06 1.0 C 6 K-series 10.12 8.45 13.70 10.1 S 16 K-series 4.60 3.84 2.33 0.2 Pd 46 L-series 4.30 3.59 0.66 0.2 ----------------------------------------------- Total: 119.78 100.00 100.00 ġekil 4.10.Ultrafiltrasyon ile konstantre edilerek saflaĢtırılan proteaz enziminin uygulandığı yünlü kumaĢların EDX görüntüsü 52 cps/eV N 9 C 8 Pd 7 S O S 6 Au Au Pd Au Pd Au 5 4 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 keV El AN Series unn.C norm.C Atom.C Error [wt.%] [wt.%] [at.%] [%] ----------------------------------------------- Au 79 L-series 43.69 38.07 5.10 1.4 O 8 K-series 27.20 23.70 39.05 7.4 N 7 K-series 22.92 19.97 37.58 4.2 Pd 46 L-series 9.67 8.43 2.09 0.3 C 6 K-series 6.76 5.89 12.94 6.7 S 16 K-series 4.52 3.94 3.24 0.2 ----------------------------------------------- Total: 114.77 100.00 100.00 ġekil 4.11.Liyofilizasyon ile saflaĢtırılan proteaz enzimi uygulanan yünlü kumaĢın EDX analizi sonucu cps/eV 8 Pd 7 C N 6 Au S 5 S O Au Pd Au Pd Au 4 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 keV El AN Series unn.C norm.C Atom.C Error [wt.%] [wt.%] [at.%] [%] ----------------------------------------------- Au 79 L-series 47.70 40.78 5.63 1.5 O 8 K-series 26.14 22.35 38.02 6.4 N 7 K-series 21.85 18.68 36.30 3.7 Pd 46 L-series 8.46 7.24 1.85 0.3 C 6 K-series 7.34 6.28 14.22 5.2 S 16 K-series 5.47 4.68 3.97 0.2 ----------------------------------------------- Total: 116.97 100.00 100.00 ġekil 4.12.Ticari proteaz uygulanan yünlü kumaĢın EDX analizi sonucu 53 4.9.FTIR Ölçümleri Uludağ Üniversitesi Kimya labaratuvarında yapılan Fourıer DönüĢüm Kızılötesi (FTIR) Spektroskopisi ölçümü sonuçlarında liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enziminin uygulandığı kumaĢ ve ham kumaĢın dalga sayısı aralıkları ayrıca % geçirgenlik değerleri karĢılaĢtırılmıĢtır. Bunun yanında ticari proteaz enziminin uygulandığı kumaĢ , liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak elde edilen proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢ spektrumları incelenmiĢtir. ġekil 4.13.Enzim uygulanmamıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon +diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın 2400 -4000 cm‾ ¹ dalga sayısı aralığındaki infrared spektrumları 3100-3600 cm ‾ ¹ aralığına bakıldığında bu bölgede yayvan olarak gözlenen bandların, 3400-3500 cm ‾ ¹ civarındaki soğurma bandlarının O-H ve N-H gerilme titreĢimlerinden kaynaklı olduğu söylenebilir. Bu bandların enzimatik iĢlem sonucunda daha geniĢ bir alan oluĢturduğu,bu da hidrofilik grupların proteaz enzimi uygulaması ile arttığı düĢüncesini desteklemektedir. 54 ġekil 4.14.Ticari proteaz enzimi uygulanmıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon +diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın 2400 -4000 cm‾ ¹ dalga sayısı aralığındaki infrared spektrumları Ticari proteaz enzimi uygulanmıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon ile kısmi saflaĢtırma yapılarak üretilen proteaz enziminin uygulanığı kumaĢ karĢılaĢtırıldığında 3400-3500 cm ‾ ¹ civarındaki O-H ve N-H gerilme titreĢimlerinden kaynaklı soğurma bandlarının liyofilizasyon ile saflaĢtırılan proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢta daha geniĢ bir alan kapladığını , dolayısıyla ticari proteaz enzimine karĢı daha hidrofil bir yapı oluĢturduğunu söylemek mümündür. 55 ġekil 4.15.Ticari proteaz enzimi uygulanmıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon +diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın 700 -2300 cm‾ ¹ dalga sayısı aralığındaki infrared spektrumları IR spektrumlarındaki 1800 cm-1 civarındaki Ģiddetli ve 3100-3600 cm-1 aralığındaki yayvan banların varlığı molekülde karboksilli grubunun varlığını göstermektedir. 1680-1725 cm ‾ ¹dalga sayısı aralığındaki keskin bir C=O gerilmesinden kaynaklı bandın varlığı yapıdaki karboksilik asiti göstermektedir. Liyofilizasyon ile saflaĢtırılan proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢtaki C=O gerilmesinden kaynaklı bandın enzim uygulanmamıĢ kumaĢtakinden daha geniĢ bir alan kapladığı ,böylece karboksili gruplarında proteaz enzimi ile arttığı söylenebilir. 56 ġekil 4.16.Enzim uygulanmıĢ kumaĢ ve liyofilizasyon +diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılan proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın 700 -2300 cm‾ ¹ dalga sayısı aralığındaki infrared spektrumları 1680-1725 cm ‾ ¹dalga sayısı aralığı ticari enzim uygulanmıĢ kumaĢın % geçirgenlik değeri ve liyofilizasyon ile saflaĢtırılan proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢtaki % geçirgenlik değeri karĢılaĢtırıldığında , liyofilizasyon ile saflaĢtırılan proteaz enziminin uygulandığı yün kumaĢtaki geçirgenliğin oluĢturduğu alan daha fazla olduğu için hidrofil karboksili grupların varlığındaki artıĢın daha fazla olduğu söylenebilir. IR spektrum sonuçlarına göre yündeki fonksiyonel grupların (amin ve karboksilli asit) Enzimatik iĢlem sonucunda arttığı belirlenmiĢtir. Bu grupların artıĢı da kumaĢın hidrofilik özelliğinin proteaz enzimi ile iyileĢtiğini ve fiziksel testler sonucunda gözlenen boyanabilirliğinin artıĢını desteklemektedir. 57 5.TARTIġMA ve SONUÇ Enzimler ekolojik terbiye iĢlemlerinde kullanımı her geçen gün artan protein esaslı maddelerdir. Yün terbiyesinde de enzim kullanımı ilgi çekicidir. Özellikle proteaz, yün terbiyesinde kullanımı en çok araĢtırılan enzimdir. Klasik klorlama prosesine alternatif olarak, proteazla çekmezlik ve boncuklaĢma özelliğinin iyileĢtirilmesi sağlanmaktadır. Ancak enzim pulcuk tabakasını uzaklaĢtırdığı için lif zararının kontrol edilmesi çok önemlidir (Carla ve ark.2005). Tutum geliĢtirme ve çekmezlik iĢlemleri, yün bitim iĢlemlerinde en önemli kaliteyi arttırıcı proseslerdir. Bununla birlikte, en önemli çekmezlik iĢlemlerinden biri hala, (chlorine-Hercosett) açığa çıkardığı ürünler ve su kirliliği sonucu absorbe edilebilir organik halojenlerle (AOX) atık su kirliliğine yol açan kloru kullanmaktadır. Bu proses, yün liflerinin yüzey özelliklerini modifiye eden klorlama iĢlemini içermektedir. Klorlama ile boyama afinitesini artırmak için yün yüzeyinin oksidasyonu veya tutum özelliklerini modifiye etmek için yumuĢatıcı maddelerin uygulanması gibi yaygın bitim iĢlemleri, tutum özelliklerini ve boyama davranıĢlarını geliĢtirmektedir. Bu proseslerin en büyük dezavantajı olan çevre kirliliğini önlemek için alternatif metotlara kıyasla liflerin enzimlerle muamele görmesi en önemli ekolojik ve ekonomik yoldur (Jus ve ark.2007, Körlü ve ark.2009). Enzimler kimyasal olarak yüksek moleküllü proteinlerdir. Biyokimyasal reaksiyonları tükenmeden hızlandırmaktadırlar. Diğer bir deyiĢle enzimler katalitik aktiviteye sahip biyokimyasal katalizörlerdir. Endüstriyel olarak mikroorganizmaların fermantasyonu sonucu elde edilmektedirler. Üretimleri için çeĢitli besi ortamları kullanılmakta; filtrasyon ve saflaĢtırma iĢlemlerinden sonra kullanıma hazır hale getirilmektedirler. Enzimler, az miktarlarda kullanılarak, yan ürün meydana getirmeden etki göstermekte, çevreye ve insana zarar vermemektedir (Karahan ve ark. 2007). Bugüne kadar tanımlanan 3000 değiĢik enzimin bir çoğu endüstriyel ve biyoteknolojik uygulamalarda kullanılmasına karĢın, bu enzimler talebi karĢılayamamaktadır. Bu noktada esas sorun enzimlerin çoğunun endüstriyel reaksiyon koĢullarına dayanıklı olmamasıdır. Bu yüzden, yeni enzim kaynaklarının ortaya çıkarılması amacıyla 58 mikroorganizmaların karakterizasyonu ve tanımlanması bilim insanlarının ve endüstrinin yoğun ilgisini çekmektedir. Endüstriyel amaçlı enzim üretimlerinde kullanılacak olan mikroorganizmalar öncelikle doğadan izolasyon yoluyla elde edilmekte ya da enzim verimi potent olan mikroorganizmalardan rekombinant DNA teknolojisi ve mutasyon teknikleri ile artırılma yollarına gidilmektedir. Doğadan mikroorganizmaların izole edilmesi ve etkin yöntemlerle taranması sonucunda bulunacak olan yeni gen kaynakları yeni endüstriyel mikroorganizmaların ortaya çıkmasına yol açmaktadır. Böylece doğadan yeni verimli kaynaklar bulunarak yeni bakteri suĢları açığa çıkarılmakta ve bilim dünyasına kazandırılmaktadır (Baygın, 2015). Ülkemizde genellikle var olan potent mikroorganizmalar ile çalıĢılmaktadır. Bu çalıĢmada Türkiye‟nin 50 farklı Ģehrinden izole edilerek yeni potent Bacillus sp. E6-5 suĢundan üretilen proteaz enziminin yünlü kumaĢlara uygulanabilirliği araĢtırılmıĢtır. ÇalıĢmanın ilk aĢamasında üretilen proteaz enzimi % 100 yün kumaĢa 3 ml/L, 6 ml/L ve 9 ml/L konsantrasyonlarında, pH 7 ve pH 8,5 da her bir terbiye aĢamasında ayrı ayrı 1 saat uygulanmıĢ ve en iyi çalıĢma koĢulları 6 ml/L ve pH 7 olarak bulunmuĢtur. Üretilen proteaz enzimi 3 farklı kısmi saflaĢtırma yöntemi ile saflaĢtırılmıĢ ve yün kumaĢa uygulanarak fiziksel özelliklerindeki değiĢim gözlemlenmiĢtir. Liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yöntemi ile üretilen proteaz enziminin (2000 IU/ml) uygulandığı yün kumaĢ numunelerinin fiziksel özelliklerindeki iyileĢme, % 80 amonyum sülfat ile çöktürülmüĢ ve 0,05 M fosfat tamponuna karĢı diyaliz edilen proteaz enzimi (523 IU/ml) uygulanmıĢ yün kumaĢa ve ultrafiltrasyonla konsantre edildikten sonra saf suya karĢı diyalize edilen proteaz enzimi (1250 IU/ml) uygulanan yün kumaĢa oranla daha fazla olduğu görülmüĢtür. Bunun sebebi ise liyofilizasyon ile yapılan kısmi saflaĢtırma yönteminde daha yüksek aktivite elde edilmesi buna bağlı olarak da sağlanan etkinin daha fazla olduğu saptanmıĢtır. Aynı zamanda ticari proteaz enzimi uygulanmıĢ kumaĢ ile liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yöntemi ile üretilen proteaz enziminin uygulandığı kumaĢın fiziksel özelliklerindeki değiĢimin paralel olduğu gözlemlenmiĢtir. 59 Enzimatik iĢlemler sonucunda yün kumaĢın hidrofilitesi artırılmıĢ ve boyanabilirlik özelliği geliĢtirilmiĢtir. Hidrofilitesinin artırıldığı FTIR sonuçları ile desteklenmiĢtir (ġekil 3.15 ve 3.17). Aynı etki Körlü ve ark. (2009) tarafından da sağlanmıĢtır. ÇalıĢmalarında enzimle iĢlem görmüĢ bütün kumaĢların iĢlem görmemiĢ kumaĢlarla kıyaslandığında, boya alımında artıĢ gösterdiği görülmüĢtür. Genellikle enzimatik iĢlem sonunda kumaĢların boya absorbsiyonu, konvansiyonel yardımcı madde varlığında boyanmıĢ, enzimle iĢlem görmemiĢ kumaĢların boya absorbsiyonuna eĢit olduğu veya bunların boya alımından daha üstün özellik gösterdiği kaydedilmiĢtir. Yün esas olarak protein ve lipidlerden meydana geldiğinden, proteaz ve lipazlar yün lifi modifikasyonu için araĢtırılmaktadır. Çok sayıda araĢtırma göstermektedir ki, proteolitik enzimler çoğunlukla subtilisin ve papain (serin-proteaz ve sülfidril-proteaz) olmak üzere; öncelikle yün lifinin iç kısımlarının niteliğini bozmaktadır. Mesophilic proteazlarla yün muamelesi; keçeleĢme eğilimini azaltmakta ve boyama afinitesinin artmasına yol açmaktadır. Lifin hem kutikula hem de korteks tabakası, proteolitik enzimlerle modifiye olmaktadır. Bununla birlikte, yün liflerinin düzgünlüğünü ve yumuĢaklığını artıran, bunun yanı sıra daha iyi boyanabilirliğine olanak tanıyan, yüksek çekmezlik dayanımı sağlamada proteaz enziminin kullanımı büyük önem taĢımaktadır (Schumacher ve ark. 2001). Yün liflerine uygulanan enzimatik islemlerle deri artıkları, yün yağı ve bitkisel artıklar uzaklastırılmaktadır. Bunun yanında yün yüzeyi modifiye edilerek hem hidrofillik, keçelesmezlik sağlanmakta hem de parlak bir görünümle yumusak bir tutum elde edilmektedir (Körlü ve ark. 2009). Liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak elde edilen proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın çekme davranıĢında %4 azalma görülmüĢtür (Çizelge 4.1.) Aynı zamanda uygulanan proteaz enzimi etkisi ile kumaĢ yüzeyinde yağ giderimi sağlanmıĢtır (Çizelge 4.6.). Yağ giderimi sağlanmasına rağmen tuĢede bir sertleĢme gözlemlenmediği hatta ticari proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢ ve ham yün kumaĢa oranla daha yumuĢak bir yüzey elde edildiği subjektif olarak test edilmiĢtir. 60 Jus ve ark.(2007) kimyasal olarak modifiye edilmiĢ proteaz enzimini yün liflerinin terbiyesinde kullanmıĢlardır. Proteaz, kutikula tabakasının hidrolizini sağlayarak keçeleĢme eğiliminde azalma, tutumda iyileĢme, çekme dayanımında artma sağlarken mukavemet ve ağırlık kaybına sebep olduğunu belirtmiĢlerdir. Liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak elde edilen proteaz enzimi uygulanan yün kumaĢın mukavemet kayıplarının ihmal edilebilir düzeyde olduğu , ticari olarak kullanılan proteaz enzim ile mukavemet kayıplarının paralel olduğu Çizelge4.3 te gösterilmiĢtir. Cardamone, Yao ve Philips (2005), tarafından yapılan çalıĢmada yünlü kumaĢlar üzerinde kombine ağartma , çekmezlik ve biyo-parlatma iĢlemi yapılmıĢtır. KumaĢların enzim ile muamele edilmesi ile yüzeydeki tüylenme giderilmiĢ, parlak ve yumuĢak bir yüzey elde edilmiĢtir. Eker (2011) tarafından yapılan çalıĢmada enzim uygulaması ile yünlü kumaĢ yüzeyindeki boncuklanma eğiliminde azalma olduğu görülmüĢtür. Bu çalıĢmada Bacillus sp.E6-5 bakterisi ile üretilen proteaz enziminin liyofilizasyon ve diyaliz ile kısmi saflaĢtırma yapılarak %100 yün kumaĢa uygulanmasıyla kumaĢ yüzeyindeki boncuklanma eğilimi büyük ölçüde azaltılmıĢtır (ġekil4.5.). Boncuklanma özelliğindeki azalma derecesi ticari proteaz uygulanan yün kumaĢ ile benzer nitelikte olduğu gözlemlenmiĢtir (ġekil4.6.). Sonuç olarak bu çalıĢmada ulusal kaynaklardan izole edilerek üretilen proteaz enziminin yün kumaĢlarda uygulanabilirliğinin olduğu görülmüĢtür. Uygulanan enzimatik iĢlemler ile hem yün lifine yeni fonksiyonel özellikler kazandırılmakta hem de var olan özellikleri korunmaktadır. ÇalıĢma kapsamında üretilen proteaz enziminin, endüstriye aktarılması ve ticarileĢmesi mümkün gözükmektedir. Bundan sonraki yapılacak araĢtırmalarda enzimin endüstriyel boyutta üretilmesi ve tekstilin farklı alanlarında kullanılabilecek enzim yapıları üzerine çalıĢmalara devam edilmesinin, ülkemizdeki enzim üretimine önemli katkı sağlayacağı açıktır. 61 KAYNAKLAR Amora, A.Amro and Ehab A.Serour.2008. Wool Quality Ġmprovement Using Thermophilic Crude Proteolytic Microbial Enzymes , American – Eurasion J.Agric & Environ. Sci. 3(4): 554-560. AniĢ,P., Davulcu, A., Eren, A.H. 2008.Enzymatic Pretreatment of Cotton. Part 1. Desizing and Glucose Generation in Desizing Liquor, FİBRES & TEXTİLES in Eastern Europe, 16(4): 100-103 Anonim, 2009. Yün ve Yün KarıĢımlarının Lab Boyama Prosesleri.Clariant,2009.Türkiye. Anonim,2011.Yün.http://www.temyad.com/app/kullanicidosyalari/Y%C3%9CN%202. pdf.(14.03.2015). Anonim,2013. Organik BileĢikler: Proteinler. http://biyolojiden.blogspot.com.tr/p/organik-bilesikler-3-proteinler.html.(01.06.2015) Anonim,2012.Proteinler. http://80.251.40.59/veterinary.ankara.edu.tr/fidanci/Ders_Notlari/Ders_Notlari/Proteinle r.html. (30.04.2015). Anonim, 2012.Macro and Micro Structure of Wool Fiber. http://textilebd- yarn.blogspot.com.tr/2012/02/macro-and-micro-structure-of-wool-fiber.html. (01.04.2015) Anonim,2001.Color Mission, 2001, Ġstanbul. Arık, B., Körlü, E.A., Duran, K. 2008. Lakkaz Enzimlerinin Tekstilde Kulanım Alanları, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi,2, 17-22 BHAT, M.K., 2000. Cellulases and related enzymes in biotechnology. Biotechnology Advances,18(2000) 355-383 Baygın, E.2015. Topraktan fitaz enzimi üreten Bacıllus sp. suĢlarının taranması ve besinsel faktörlerin fitaz üretimi üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, UÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, Bursa. Banerjee, U.C., Sani, R.K., Azmi, W., Soni, R, 1999. Thermostable Alkaline Protease From Bacillus brevis and its Characterization as a Laundry Detergent Additive. Process Biochemistry. 35 Bahtiyari, Ġ., Akça, C., Duran, K. 2008. Yün Lifinin Yeni Kullanım Olanları. Tekstil ve Konfeksiyon,cilt18:4-7. BaĢer, Ġ. 2002. Elyaf Bilgisi. Marmara Üniversitesi, Ġstanbul, 173 s. 62 Choudhury, A.K.R.,2014 .Sustainable Textile Wet Processing:Applications of Enzymes. Roadmap to Sustainable Textiles and Clothing,Textile Science and Clothing Technology, DOI: 10.1007/978-981-287-065-0_7 Cai S., Huang Z-H., Zhang X-Q., Cao Z-J, Zhau M-H, Hang F.,2011. Identification of a Keratinase-Producing Bacterial Strain and Enzymatic Study for ıts Improvement on Shrink Resistance and Tensile Strength of Wool -and Polyester- Blended Fabric, App Brochem Biotechnol,163,112-126. ÇalıĢkan, A., 2014. Endüstriyel Enzimlerin Kullanım Alanları. http://masa9rehberi.com/endustriyel-enzimlerin-kullanim-alanlari-proteazlar/ (10.04.2015). Duran,K.,Bozacı,E.,Karahan,E.2007. Protein Esaslı Mamüllerin Enzimatik Ön Terbiyesi.Tekstil ve Konfeksiyon,(3):187-191. Denizci AA,Kazan D, Abeln ECA,Erarslan A 2004. Newly isolated Bacillus clausii GMBAE 42: an alkaline protease producer capable to grow under higly alkaline conditions, J Appl Microbiol 96: 320-327 Eren, P.,2011.Farklı Hammaddaler Ġçeren Lycları Dokuma KumaĢlarda Biyo-Parlatma ve Biyo-Parlatmanın KumaĢ Performansına Etkileri. . Yüksek Lisans Tezi, ÇÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Adana. Feng, X.,Patterson, D.A., Balaban, M.and Emanuelsson, E. A. C., 2013. Enabling the utilization of wool as an enzyme support : Enhancing the activity and stability of lipase immobilized onto woolen cloth.Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 102, pp. 526-533. Goudarzi, G.,Sepehrizadeh, Z., Yazdi, M.T., Jamshidiha, M.2008. Comparison of Surface Modification of Wool Fibres Using Pronase, Trypsin, Papain and Pepsin. FİBRES & TEXTİLE in Eastem Europe, 3 (68) : 90-92 Herbert RA 1992 A perspective on the biotechnological potential of extremophiles, Trends Biotechnol 10: 395-402. Infante I., A.Marel M., C. Ubalde M., Martinez- Rosales C., Belvisi S., Castro- Sawinski S.2010., Wool- degrading Bacillus isolates: extracellular proteas production for microbial. Biotechnol 26, 1047- 1052 Jasvir, S., Navdeep, G., Gina, D., Debendra, K., 1998. Studies on Alkaline Protease by Bacillus sp. NG312. All Rights of Any Nature Whatsoever Reserved. 0273- 2289/99/76/0057. Jus, S., Schroeder, M., Guebitz, G.M., Heine , E., Kokol, V.2007. The Influence of Enzymatic Treatment on Wool Fibre Properties Wing PEG-modified Proteases. Enzyme and Microbial Technology, 40, sf: 1705-1711). 63 Karahan, H.A., Demir, A., Özdoğan, E.,Öktem, T., Seventekin, N. 2007. Tekstil Malzemelerinin Yüzey Modifikasyonlarında Kullanılan Bazı Yöntemler. Tekstil ve Konfeksiyon, (4):248-255 Keay, L., S.B., Wildi, 1970. Proteases of thegenus Bacillus. I. Neutral Proteases. Biotechnology. Bioengn. 12:179-212 Koç, M.2013. Geobacillus Türlerinde Termostabil Lipaz Üretimi . Yüksek Lisans Tezi, AÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, Ankara. Körlü,A.,Altay,P.2009. Enzimlerle Yün Terbiyesi. Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, 3(2):81-91. Kumar, V.S., Meenakshisundaram, S., Selvakumar, N.2008. Conservation of cellulase enzyme in biopolishing application of cotton fabrics, Journal of the Textile Institue, 99(4), 339-346 Lantto R., Ellis J., Fatorella E & Cortez J.,2012. Influence of different pretreatments on the accessibility of transglutaminase and tyrosinose to wool fibre proteins , The Journal of The Textile Institute 103(1): 55-63 Madigan MT, Marrs BL (1997) Extremophiles, J Sci Am 276: 66-71. Montazer, M.,Mazaheri, F.,Khosravion, Sh., Azimi, M., Moghadam, M.B., Sadeghi, A.H.2011. Application of Resins and Crosslinking Agents on Fiber Blend Fabric to Reduce Pilling Performence , Optimezed by Response Surface Methodology. Journal of Vinyl &Additive Technology , 10.1002/vnl.20274 Montazer, M., Seifollahzadeh S.2011., Enhanced Self- Cleaning , Antibacterial and UV Protection Properties of Nano TiO2 Treated Textile through Enzymatic Pretreatment, Photochemistry and Photobiology, Journal of Vınyl & Addıtıve Technology 87, 877-883 Montazer, M.Pajootan, E., Lesson, F.2012. Microbial Transglutaminase enchances the physical ans mechanical properties of depigmented wool. Tekstile Engineering Department, Center of Excellence in Textile, AmirkabĢr University of Techonology, Tahran, Iran. ÖzĢahin, A.D.,2006. KahramanmaraĢ Ġli Kağıt Fabrikaları Çevresinde Ġzolasyonu Yapılan Bacillus sp. SuĢlarından Elde Edilen Selülaz Enziminin Karakterizasyonu ve Biyoteknolojide Kullanılabilirliğinin AraĢtırılması.Yüksek Lisans Tezi, KSU Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, KahramanmaraĢ. Paul, R.2015.Functional Finishes for Textiles, USA.https://www.google.com.tr/books?hl=tr&lr=&id=PZlzAwAAQBAJ&oi=fnd&pg= PA193&dq=protease+enzyme+applied+to+wool&ots=5CgXm24PG6&sig=CnewSaf – (14.04.2015) 64 Park, M., Kim, H.Y., Jin, F.L., Lee, S.Y., Choi, H.S. 2013. Combined Effect of Corona Discharge and Enzymatic Treatment on the Mechanical and Surface Properties of Wool.Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20(2014): 179-183 SARIIŞIK M.2001. Proteazlar, Lipazlar, Tekstil Terbiye İşlemlerinde Enzimler, 286, DEFÜ, Mühendislik Fakültesi Basım Ünitesi, İZMİR , 28-29 Sancar, B., Paksoy, N., Balcı, O., Kurtoğlu, N. 2012. Pamuklu Dokuma KumaĢların Boyamaya Hazırlık ĠĢlemlerinde Enzim Kullanım Olanaklarının Ġncelenmesi ve Kombine Proses GeliĢtirilmesi, Tekstil ve Mühendis, 19:86, 7-13 Saravan D., Sree Lokshmi S.N , Senthil Rajo K. & Vasanthi N.S ,2013. Biopolishing of cotton fabric with fungal cellulose and its effect on the morphology of cotton fibres , Indian Journal of Fibre &Tekxtile Research. 38 , 156-160 Sabale,A.,Rane, V.,2012. Enzymes - for today and tomorrow.India. http://www.specchemonline.com/articles/view/enzymes-for-today-and tomorrow#.VXBkEdLtmkp (03.02.2015 Schumacher, K.,Heıne,E., Höcker, H.,2001. Extremozymes for improving wool properties, Journal of Biotechnology 89 sf: 281–288. Stanescu, M.D., Dochia, M., Radu, D., Sirghie, C. 2010. Green Solution for Cotton Scouring, Fibres & Textiles in Eastern Europe ,18(3): 109-111 Smith E., Shen J.2011., Surface modification of wool with protease extraxted polypeptides, Journal od Biotechnology 156, 134-140 Stefanie G. Mccloskey and Joseph M. Jump., 2005. Bio-Polishing of Polyester and Polyester/Cotton Fabric. Textile Research Journal, 75(6):480-484. Vilchez, S., Jovancie, P., Erra, P.2010. Influence of Chitosan on the Effect of Proteases on Wool Fibers.Fibers end Polymers, Vol.11, No.1, 28-35. Wiseman, A. 1987. Handbook of Enzymes Biotechnology. Second Edition. Chapter 3: The Application of Enzymes in Industry, pp: 274-373. Wan,A.,Yu, W., Jiang, G. 2013. Pilling Properties of Wool Single Jersey Made of Compact and Conventional Ring Yarns After Anti- felting Treatment. Textile Research Journal. 10.1177/0040517513509854 Wang, Q.,Wang, P.,Fan, X.,Cui, L.,Zhao, X.,Gao, X.2009.A Comparative Study on Wool Bio-antifelting Based on Different Chemical Pretreatments, Fibers and Polymers.Vol.10, No.5, 724-730 . 65 ÖZGEÇMĠġ Adı Soyadı :Meral Doğan Doğum Yeri :Bursa/Orhaneli Doğum Tarihi :29.03.1988 Eğitim Durumu Lise :Türkan Sait Yılmaz Anadolu Lisesi (2002-2006) Ön Lisans :Dumlupınar Üniversitesi (2006-2008) Lisans :Uludağ Üniversitesi (2008-2011) Yüksek Lisans :Uludağ Üniversitesi (2012-2015) ÇalıĢtığı Kurum :Nuri Eker Gıda ve Tarım Ürünleri LTD.ġTĠ. (2009-2015) ĠletiĢim(eposta) :meraldogan88@gmail.com 66