Nane yapraklarına vakum empregnasyonu yoluyla askorbik asit aktarımında tersinir elektroporasyonun rolü
Effects of reversible electroporation on vacuum impregnation if spearmint leaves with ascorbic acid
Yazar: ŞÜKRAN TEMİZSOY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA FİNCAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, temel amaç nane yapraklarına vakum empregnasyonu ile askorbik asit (C vitamini) aktarımında tersinir elektroporasyonun etkisini araştırmaktır. Yöntemde, yapraklarda vurgulu elektrik alan (VEA) uygulaması sonrasında gelişen elektriksel iletkenlik spektrası ölçüldü ve 5-parametreli üstel düşme denkliği kullanılarak modellendi. Model katsayılarının, elektroporasyonda vuku bulan hızlı ve yavaş kapanan gözenek yüzdesi, bunların kapanma hız sabiti ve hücreler arası bölgeye sızan iyon miktarını temsil ettiği farz edildi. Buna göre, vurgu parametre büyüklüklerinin değiştirilmesine bir cevap olarak ortaya çıkan model katsayı değişikleri, tersinir elektroporasyon seviyesinin vurgu parametreleri ile nasıl bir ilişki içinde olduğunu anlamak için kullanıldı. Bundan sonra, önceden belirlenen bir VEA şiddetinde, askorbik asidin vakum empregnasyonu (VE) yöntemi ile doku içine aktarım prosesinde VEA' nın etkileri araştırıldı.
Model katsayı değişmelerinden, en elverişli tersinir elektroporasyon şartlarının VEA' nın 100 V/cm' de 3×20 ms şiddetinde ortaya çıktığını gözlendi. Bu şiddetteki VEA' nın vurgu aralığı süresi (vurgular arası zaman) artırıldığında, yavaş kapanan gözenek yüzdesinden sorumlu katsayısı doğru orantılı artarken, hızlı kapanan gözenek yüzdesinin tersine azaldığı tespit edildi. Bu bulgu, kısa vurgu aralığı süreli vurgularının, daha büyük gözenek alanın oluşması ile beraber hızlı kapanan gözenek popülasyonun artırdığı hipotezini desteklemektedir ve (hücre içine) madde aktarım çalışmaları için kısa süreli vurgu aralığı vurgularının daha uygun olduğuna işaret etmektedir. Askorbik asit (AA) ölçümlerinden elde edilen sonuçlar da bu değerlendirmeyi doğrulamaktadır. Zira kısa süreli vurgu aralığı (0,1 s-1 s) vurgularında, dokuya transfer olan AA seviyesi (≈%65-68) iken, uzun süreli vurgu aralığı vurgularınkinden (≈%32-49) daha düşük bulunmuştur. Bununla birlikte, VE + VE prosesi tek başına en yüksek AA transferini sağlarken (taze naneye göre 118 % artış), buna VEA ilavesi (VE + VEA + VE) AA seviyesinin % 68-32' ye düşmesine yol açmıştır. VEA' nın bu azaltıcı etkisi, hücre içi enzimlerin aktivitesi ile ilişkili olabilir, yani AA hücre içine giriş sonrası muhtemelen hücre içi enzimatik aktivite sonucu bozunmaya uğramaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma,  VE prosesinin VEA ile beraber veya olmaksızın, kuru nane ve nane çayı gibi üretimlerde AA içeriğinin ve yeşil rengin zenginleştirmede önemli potansiyele sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, main aim was to investigate effects of reversible electropration on vacuum impregnation of ascorbic acid (Vitamin C) into spearmint leaves. In the methodology, electrical conductivity spectrum of the leaves after pulsed electric field (PEF) treatment was measured and modeled with a 5-parameter exponential decay equation. The model coefficients were assumed to be representative for percentage of slow and fast-resealing pores, their time constants and level of intercellular ionic leakage, typically observed in electroporation. Accordingly, the changes in the coefficients as a response to those in pulse magnitudes were used to deduct information on the degree of reversible electroporation influenced by the magnitude of pulse parameters. Afterwards, level of ascorbic acid transfer into cells at a predetermined PEF intensity was studied by using vacuum impregnation (VI) technique or combing the PEF with VI.
As assessed from the coefficients, favorable reversible electroporation conditions appeared to occur at a PEF intensity corresponding to 100 V/cm of 3×20 ms. As interpulse duration at this intensity increased, the coefficient accounted for percentage of slow-resealing pores increased steadily whereas that of fast-resealing ones tended to decrease. This supports that hypothesis that short interpulse durations yield a larger pore area with a higher population of fast-resealing pores, and thus evaluated as more suitable  for a higher  transfer rate (of an external substance) into cells. Further, ascorbic acid (AA) measurement corrobated this hypothesis. In short interpulse durations (0,1 s-1 s), AA level transferred into tissue was found comparatively higher (≈%65-68) as compared to those (≈%32-49) in long interpulse durations (5 s-30 s). However, VI + VI process alone produced highest AA transfer (by 118 % higher than fresh leaves) while adding PEF to VI (VI + PEF + VI) caused AA level to decrease to % 68-32 depending on interpulse durations. This reducing effect of PEF was attributed to activity of intracellular enzymes, i.e, AA after entry into cells is likely decomposed by intracellular enzymatic activity. In conclusion, this study showed that VI process with or without PEF could be effectively utilized to enrich AA content and green color, in various product formulations such as in dry mint leaf and tea production.