Chemical degradation and characterization of bacterial cellulose under different conditions

Selüloz, β-1,4 glikozidik bağ ile halkalı D-glukoz monomerlerinden oluşan, yeşil bitkiler, algler ve oomisetlerin yapısal bileşenidir. Acetobacter genera, Rhizobium, Sarcina ve Agrobacterium gibi çeşitli bakteri suşları tarafından salgılanan sekonder bir metabolittir. Eskiden Acetobacter xylinum olarak bilinen Gluconacetobacter xylinum, selüloz üretiminde en çok çalışılan organizmadır. Acetobacter cinsi, mikrofibrillerden oluşan selüloz pelikülü ve şeritler üretir. Bakteriyel selüloz, şerit benzeri mikrofibrillere sahip olmasının yanı sıra ultra ince ağ yapısına sahiptir. Bakteriyel selülozun ağsı üç boyutlu ağ yapısı, ona önemli bir ıslak çekme mukavemeti ve su tutma kabiliyeti verir. Bakteriyel selüloz geçirgen, esnek, elastik ve dayanıklı olmasının yanı sıra olağanüstü süspansiyon stabilitesine de sahiptir. Bu nedenle gıda endüstrisinde, tekstil endüstrisinde, elektronik cihazlarda, ilaç taşıyıcı sistemlerinde, doku mühendisliğinde ve cerrahi malzemelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bakteriyel selülozun bozunması kimyasal, mekanik ve/veya enzimatik olabilir. Selüloz nanolifleri (CNF) ve selüloz nanokristalleri (CNC) başlıca nanoselüloz türleridir. Bu çalışmada amaç, Gluconacetobacter xylinus FC01 suşu tarafından üretilen bakteriyel selülozun solvent ön işlemi, sıvı nitrojen bozunması, otoklav ön işlemi ve sülfürik asit bozunması gibi farklı koşullar altında kimyasal olarak parçalanmasıdır. Bozulmuş numuneler, FT-IR ve DSC sonuçlarıyla desteklenen SEM, TEM ve AFM ile karakterize edilir. SEM ile nanofibril yapıları gözlendi. TEM sonuçlarına göre de küresel nanokristaller ve nanofibriller gözlemlenebilir. Ayrıca, numunelerin ortalama uzunluk ve genişlikleri 312.12-700 nm, 9.09-27.27 nm arasında değişmektedir. AFM görüntüleri, %90 otoklavda ön işleme tabi tutulmuş numunenin nanokristallere ayrıştığını, %65 ve %40 asitle işlem görmüş numunelerin nanofibrillere ayrıldığını ve %40 asitle solvent ön işleme tabi tutulmuş ve otoklavla işlenmiş numunenin küresel nanokristallere indirgendiğini göstermiştir. FT-IR, yapısal deformasyonlar nedeniyle numunelerin OH gerilmesi, C=C titreşimi, C-OH bükülmesinin değiştiğini göstermiştir. Son olarak da kristalleşme ve erime noktaları, numunelerdeki yapısal değişikliklere bağlı olarak belirgin değişiklikler göstermiştir.