Box-behnken deneysel tasarım yöntemi uygulanarak turunçgillerin antioksidan aktiviteleri için ekstraksiyon yönteminin optimizasyonu
Optimization of extraction method for antioxidant activities of citrus fruits by applying box-behnken experimental design method
Yazar: NURCİHAN TAN ERKOÇ
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL PEKSEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Mandalina, portakal, limon, greyfurt, turunç, kumkuat, bergamot, şadok gibi meyvelerin oluşturduğu turunçgiller insan sağlığı için sayısız faydaları olan besin kaynaklarındandır. Yapılan çalışmalar içerdikleri yüksek miktarda vitamin, flavonoid ve karotenoid miktarları ile bilinen turunçgillerin antioksidan, antikanserojen, antienflamatuvar, antidiyabetik ve yağlanma önleyici etkilerinin olduğunu göstermiştir.
Bu çalışmada turunçgil ailesi üyelerinden sıklıkla gıda atığı olarak ayrılan limon, mandalina ve portakal kabuklarının antioksidan özellikleri incelenerek atık ürünlerden fayda sağlamak ve raf ömrü uzatan gıda katkı maddelerine doğal ürün alternatifleri bulmak hedeflenmiştir. Antioksidan çalışmalarında ekstraktların hazırlanması için ekstraksiyon şartlarını etkileyen parametrelerden süre, çözücü miktarı, çözücü oranı için yapılacak incelemelerde, maliyet ve çevreye etkileri açısından üstünlükleri ile bilinen ultrases destekli ekstraksiyon yöntemi (UAE) seçilmiştir.  Ekstraksiyonu etkileyen önemli parametrelerden süre (2, 6, 10 dak), çözücü oranı (%100aseton, %50 aseton, %100 su) ve çözücü miktarı (10, 15, 20 mL) üç farklı seviyede incelenmiş ve UAE koşullarının optimum değerleri bir optimizasyon yöntemi olan Box-Behnken Tasarımı (BBD) ile belirlenmiştir. Elde edilen deneysel çalışma sonuçları ve istatistiksel veriler varyans analizi (ANOVA) ile değerlendirmiş, böylece her turunçgil kabuğu için pozitif etki taşıyan tüm antioksidan parametrelerin maksimum değerde olduğu bir ekstraksiyon optimizasyonu yapılmıştır.  Sonuçlar, tüm ekstraktlar için antioksidan aktivitenin yüksek olduğu çok kısa süreli ekstraksiyon işlemi ile sonuç veren, az miktarlı kimyasal çözücü kullanımı ile çevreye duyarlı ve ekonomik süreçleri içeren optimizasyon şartları olabileceğini göstermiştir. Özellikle gıda ve ilaç endüstrisinde çeşitli amaçlarla kullanımlarına sıklıkla başvurulan sentetik antioksidanların miktarlarının azaltılması ya da yerini tamamen doğal ürünlere bırakması adına yapılacak çalışmalar için zaman kazandıran ve yol gösterici veriler elde edilmiştir.

Abstract:
Citrus fruits which are formed by fruits such as tangerine, orange, lemon, lime, grapefruit, kumquat, bergamot and shaddock are one of the nutritional sources with numerous benefits for human health. Studies have shown that citrus fruits, known for their high amounts of vitamins, flavonoids and carotenoids, have antioxidant, anticarcinogenic, anti-inflamamatory, antidiabetic and anti-lubricant effects.
In this study, the antioxidant properties of lemon, mandarin and orange shells, which are separated as food waste, were examined to benefit from waste products and to find natural product alternatives to food additives that extend shelf life. Ultrasound assisted extraction method (UAE), known for its advantages in terms of extraction time, solvent quantity, cost and environmental effects, was used for preparation of extracts in antioxidant studies. A Box-Behnken Design (BBD) was employed to investigate the effects of sonication time (2, 6, 10 min), ratio of acetone in extraction solvent (0, 50, 100%) and volume of solvent (10, 15, 20 mL) on antioxidant capacity of the peel. The experimental study results and statistical data obtained were evaluated by analysis of variance (ANOVA), so that an extraction optimization with maximum value of all antioxidant parameters, which had a positive effect for each citrus peel was performed. 
Thus, an extraction optimization in which all antioxidant parameters are of maximum value was made and the studies to be done in this area were expected to provide convenience. The results showed that for all extracts, there may be optimization conditions that include environmentally sensitive, economical process with thw use of small amount chemical solvents.