Domatesten likopen izolasyonuna yönelik monodispers kromatografik kolon dolgu maddelerinin sentezi, likopenin saflaştırılması ve enkapsülasyonu
The synthesis and characterization of monodisperse chromatographic column packing materials for isolation lycopene from tomatoes, purification and encapsulation of lycopene
Yazar: SEDA ÖZGEN
Danışman: PROF. DR. KEMAL SARIOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Bölümü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Likopen = Lycopene

Özet:
Yapılan çalışmanın amacı; preparatif sıvı kromatografisi ile domatesten likopen saflaştırılmasında kullanılmak üzere monodispers-gözenekli partikül formda polimer bazlı yeni kolon dolgu materyallerinin sentezlenmesi ve karakterizasyonudur.
Monodispers küresel formda ve yüksek çapraz bağlanma oranına sahip 6 µm çapında adsorbanlar tetrahidrofurfuril akrilat (THFA) ve divinilbenzen (DVB) kullanılarak "çok basamaklı mikrosüspansiyon polimerizasyonu" yöntemi ile sentezlenmiştir.
Polimerik adsorban sentezinde, çeşitli parametreler değiştirilerek farklı reçetelere sahip sentezler yapılmıştır. Polimerizasyon reçetesindeki parametrelerin partiküllerin fiziksel, kimyasal özellikleri ve kromatografik ayırma performansları üzerine etkileri incelenmiştir. Sentezlenen adsorbanların karakterizasyonunda; Fourier Dönüşüm Kızılötesi (FTIR) spektrumları ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri kullanılmıştır. Sentezlenen farklı polariteye sahip partiküller yüksek basınç altında Yüksek peformans sıvı kromatografisi (HPLC) kolonlarına doldurulmuş ve kolonların kromatografik davranışı likopen ve β-karotenin ayrılması işlemi ile test edilmiştir. Kromatografik çalışma kısmında kolonların performansı pik çözünürlüğü, teorik tabaka sayısı ve alıkonma faktörleri belirlenerek değerlendirilmiştir.
En iyi performans gösteren S-4 kodlu monodispers adsorban malzeme seçilmiş ve preparatif sıvı kromatografisi kolon sistemlerinde domates posasından likopen saflaştırılmasında kullanılmıştır. Çalışmanın bu kısmından %98.99 saflıkta likopen elde edilmiştir. 
Saflaştırılan likopen, iyonik jelasyon yöntemi ile şırınga pompa-ekstrüzyon sistemi kullanılarak mikroenkapsüle edilmiştir. Kaplama maddesi olarak farklı oranlarda sodyum aljinat kullanılmış ve farklı akış hızları denenmiştir. Kapsüllerin optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu görüntüleri ile şekilleri ve boy dağılımları belirlenmiştir. Elde edilen mikrokapsüller model gıda olarak seçilen kek miksine katılmış ve üründe stabil oldukları belirlenmiştir. Daha sonraki aşamada mikrokapsüllerin yapay mide ve yapay bağırsak sıvısındaki kontrollü salım davranışları incelenmiştir. Mikroenkapsüle likopen, asidik mide ortamında 30 dakika içinde %40'tan daha az salınırken, yapay bağırsak ortamında ilk 10 dakika içinde %100 oranında salınmıştır. 
Sonuç olarak sentezlenen monodispers kolon dolgu maddeleri ile mevcut ticari kolonlarla yarışabilir nitelikte kolonlar elde edilmiş ve elde edilen kolon dolgu malzemesi ile oldukça büyük bir ekonomik değere sahip olan likopen başarılı bir şekilde, saf olarak elde edilmiştir. Enkapsüle edilerek stabilizasyonu sağlanmış ve gıdalarda kullanılabilirliği gösterilmiştir.

Abstract:
The aim of the study is to synthesize a new column packing materials in spherical form monodisperse porous particles by use for purifiying lycopene from tomato with preparative liquid chromatography. Spherical form and cross-linked with 6 μm in size, were synthesized by "multi-stage microsuspension polymerization" using tetrahydrofurfuryl acrylate and divinylbenzene.
The polymeric adsorbents were synthesized by varying different parameters in the particle synthesis prescriptions. The effects of variable parameters on physical and chemical properties and the chromatographic separation performance of the particles were investigated. The physical characterization of particles was performed by FTIR spectra and scanning electron microscopy.
The particles synthesized were slurry packed into the stainless steel HPLC columns under high pressure. The chromatographic behaviour of the columns was investigated with the separation of lycopene and β-carotene. In chromatographic seperation, the column performance is expressed in terms of resolution, theoretical plate number and retention factor. 
The best performed monodispers adsorbent coded as S-4 were selected and used for the purification of lycopene by using preparative liquid chromatography column. In this part of the study, the 98.99% purity lycopene was obtained.
The purified lycopene, was microencapsulated by using syringe pump-extrusion system by means of ionic gelation technique. Sodium alginate was used as a coating material in different rates and variable pumping flow rates were tested.
Partical shapes and size distributions were determined by optical microscopy and scanning electron microscopy images of the capsules. The obtained microcapsules were added to cake mix as a selected model food and it was found that the encapsulated lycopene with alginate was stable in products.
In the later stage, controlled release behaviors of the microcapsules were investigated the simulated gastric and simulated intestinal fluid. In gastric media less than 40% of the lycopene was released after 30 min, but in intestinal media 100% lycopene were released within 10 minutes.
Consequently, the columns developed in this study exhibited chromatographic performances comparable to the commercial columns. By using the proposed technique, lycopene was obtained successfully as a pure which having a great commercial significance.