Siyah üzümde (Vitis vinifera L.) bulunan resveratrol'ün üretim veriminin artırılmasına ses ötesi dalgaların etkisi
The effect of ultrasound to increase the production efficiency of resveratrol in Vitis vinifera L.
Yazar: EBRU ERTE
Danışman: DOÇ.DR. AFİFE GÜVENÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bitkilerin biyotik veya abiyotik bir stres faktörü ile karşılaştıklarında sentezledikleri düşük molekülağırlığındaki maddelere fitoaleksinler adı verilmektedir. Fitoaleksinler, bitki savunma mekanizmalarınınürünleri olarak sentezlenebilen, ikincil bitki metabolitleridir. Çok düşük derişimlerde sentezlenmekte olanbu maddelerin, bitkilerin, stres koşulları altında korunma ve dayanım mekanizmalarını oluşturmalarındarol oynadıkları bilinmektedir. Stilben grubuna dahil bir polifenol olan resveratrol, en önemlifitoaleksinlerden biridir. Tıp ve eczacılık araştırmalarında, kalp hastalıkları ve kanser riskini azaltan güçlüantioksidan özelliği olduğu bilinmektedir. Doğal koşullarda bitkilerin aynı düzeyde strese maruzkalmaları mümkün olmadığından fitoaleksin sentezi, her zaman aynı miktarda olamayacaktır. Bu nedenle,sekonder metabolitlerin kontrollü koşullarda elde edilmesi önem taşımaktadır. Kısa dalga boylu ışınlar(UV), ses ötesi dalgalar (SÖD) ve kimyasal maddeler (AlCI3, CuSO4, AgNO3, salisilik asit vb.) gibiabiyotik uyarıcıların resveratrol ve diğer stilbenlerin üretimine etkileri araştırılmaktadır. Ses ötesi dalgalarise, tepkimelerde başlatıcı olarak görev yapması, üretim verimini artırması, tepkime süresini kısaltması vetepkime yol izini değiştirerek farklı ürünlerin elde edilmesini sağlaması ile kimyasal ve biyokimyasaltepkimeler üzerinde çoğunlukla olumlu etkiler göstermektedir.Bu çalışmanın amacı, taze ve dondurulmuş Kalecik Karası üzümündeki ( Vitis vinifera L.) resveratrolünüretim veriminin artırılmasına ses ötesi dalgaların etkisinin araştırılmasıdır. Tez kapsamında, tepkimesüresi (24 saat,48 saat ve 72 saat), SÖD uygulama tipi (periyotlu ve sürekli), üzüm durumu (taze vedonmuş), frekans (20 ve 30 kHz), SÖD uygulama süresi (10 dakika ve 1 saat) ve çubuk çapının (13 mmve 19 mm) üretim verimine etkileri incelenmiştir. Taze ve donmuş üzüm kabuklarına SÖD uygulamadanönce ve sonra alınan örnekler, Yüksek Basınçlı Sıvı Kromatografi yöntemiyle analizlenmiştir. Deneyselbulgulara göre, en yüksek resveratrol derişimi, taze üzümler için 24 saat, donmuş üzümler için 48 saattepkime süresi sonunda elde edilmiştir. 30 kHz frekansta SÖD uygulamasıyla, 20 kHz frekanstakiuygulamaya göre daha yüksek resveratrol derişimine ulaşıldığı ve periyotlu uygulamanın sürekliuygulamaya göre daha etkili olduğu görülmüştür. 20 kHz frekansta 1 saat süresince periyotlu ( 0.1 s açık-0.9 s kapalı) SÖD uygulamasıyla, en yüksek resveratrol derişimi, taze üzümler için 24 saatlik tepkimesüresi sonunda 20 kat artışla 3.63 mg/g kabuk, donmuş üzümler için ise, 48 saatlik tepkime süresisonunda 8 kat artışla 1.33 mg/g kabuk olarak bulunmuştur. 30 kHz frekansta taze üzümlere SÖDuygulandığında ise, 1 saat süresince periyotlu ( 0.5 s açık-0.5 s kapalı) uygulama ile 24 saatlik tepkimesüresi sonunda, en yüksek resveratrol derişimi 2.92 mg/g kabuk (16 kat artış) olarak elde edilmiştir. Aynıfrekansta, donmuş üzümlere 10 dakika boyunca periyotlu (0.5 s açık-0.5 s kapalı) SÖD uygulandığında,en yüksek resveratrol derişimine (2.53 mg/g kabuk) 15 kat artışla 48 saatlik tepkime süresi sonundaulaşılmıştır. Bulgulardan da görüldüğü gibi, taze kabuklarda donmuş örneklere göre daha yüksekderişimde resveratrol üretilmektedir. Ayrıca, taze üzüm kabuklarına 20 kHz frekansta 19 mm çaplı çubukile (3.81 mg/g kabuk) SÖD uygulandığında, 13 mm çaplı çubuk ile (3.63 mg/g kabuk) bulunan sonuçlaragöre, biraz daha yüksek derişimde resveratrol üretildiği görülmüştür. Sonuç olarak, siyah üzümkabuğunda abiyotik uyarıcı olarak ses ötesi dalga kullanımının resveratrol üretim veriminin artmasınaolumlu etkisi olduğu gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Ses Ötesi Dalga, Resveratrol, Abiyotik Uyarıcı, Kalecik Karası

Abstract:
Phytoalexins are called substances that are by plants when they are exposed to biotic or abiotic stressfactor and have low molecular weight. Phytoalexins are secondary plant metabolites that could besynthesized as products of defense mechanisms of plant. It is known that these substances act to formpreservation and resistance mechanisms of plants under stress. Also, they are synthesized in lowconcentrations. Resveratrol which is a polyphenol included in stilbene group are one of the mostimportant phytoalexins. It is well known that it has a strong antioxidant property and reduces risk ofcancer and heart diseases in the pharmacy and medicine research. Phytoalexins can not be alwayssynthesized at the same amount because of the fact that the plants can not be exposed to stress at samelevel in natural conditions. For this reason, productions of secondary metabolites in controlled conditionsare very important. The effects of abiotic elicitors such as short wavelength ray (UV), ultrasound (US)and chemicals (AlCI3, CuSO4, AgNO3, salicylic acid etc.) on the resveratrol and other stilbenesproductions have been searching. Ultrasound has positive effect on chemical and biochemical reactions.Generally, it acts as an initiator in reactions, decreases the reaction time, increases the production yieldand provides to form of different products by changing reaction pathway.The aim of this study is to investigate of the effect of ultrasound on the production efficiency of transresveratrolin fresh and frozen Kalecik Karasi Clone 15 Cultivar (Vitis vinifera L.). The effects ofincubation time (24 h, 48 h and 72 h), type of ultrasonic irradiation (in pulse mode and in continuousmode), state of grape (fresh and frozen), frequency (20 and 30 kHz), time of ultrasonic irradiation (10 minand 1 h) and probe diameter (13mm and 19mm) on production efficiency was examined in this thesis.The samples taken before and after application of ultrasonic irradiation to fresh and frozen grape skinswere analyzed by High Pressure Liquid Chromatography. According to experimental results, the highestresveratrol concentration was reached at the end of incubation time of 24 hours and 48 hours for freshgrapes and for frozen ones, respectively. It was observed that application ultrasound at 30 kHz providedthe higher trans-resveratrol concentration than that of 20 kHz and application of ultrasonic irradiation inpulse mode was more effective than that of continuous mode. It was found that the highest concentrationof resveratrol by ultrasonic irradiation at 20 kHz during 1 hour in pulse mode (0.1 s on -0.9 s off) was3.63 mg/g skin (20 fold increase) for fresh grapes at the end of incubation time of 24 hours and 1.33 mg/gskin (8 fold increase) for frozen grapes at the end of incubation time of 48 hours. The highest resveratrolconcentration was 2.92 mg/g skin (16 fold increase) at the end of incubation time of 24 hours whenultrasonic irradiation was applied to fresh grapes at 30 kHz during 1 hour in pulse mode. At the samefrequency, when ultrasonic irradiation was applied to frozen grapes during 10 minutes in pulse mode (0.5s on ? 0.5s off), the highest resveratrol concentration (2.53 mg/g skin) was reached with 15 fold increaseat the end of incubation time of 48 hours. As it was seen from results, resveratrol could be produced in thehigh concentration in fresh skins when it compared with frozen ones. Also, it was observed that the freshgrape skins produced a little bit more resveratrol (3.81 mg/g skin) by ultrasonic irradiation at 20 kHzusing probe having 19 mm diameter than that of probe having 13 mm diameter (3.63 mg/g skin). As aresult, it was observed that the usage of ultrasound as an abiotic elicitor in Vitis vinifera L. has a positiveeffect to increase of the production efficiency of trans-resveratrol.Key Words: Ultrasound, Resveratrol, Abiotic elicitor, Kalecik Karasi