Farklı kurutma yöntemlerinin nar tanelerinin biyoaktif bileşenleri, in vitro biyoerişilebilirliği, renk ve yapısal özelliklerine etkisi
The effect of different drying methods on the bioactive components, in vitro bioaccessibility, color and structural properties of pomegranate arils
Yazar: İREM ÖZAY ARANCIOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SALİH KARASU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Fırında kurutma = Oven drying

Özet:
Nar meyvesi (Punica granatum L.) antik çağlardan bu yana sağlık üzerine olumlu etkileri için kullanılmakta, günümüzde de artan bilimsel çalışmalarla birlikte kullanım alanı yaygınlaşmaktadır. Yapılan çok sayıda araştırma ile narın anti-kanser, kalp hastalıklarına karşı koruyucu ve anti-enflamatuvar aktivitelere sahip olduğu, yanı sıra diyabet ve obezite gibi kronik hastalıkların tedavisinde de etkili olduğu bildirilmiştir. Dolayısıyla narın uzun süre muhafazasını sağlayarak kullanımını yaygınlaştırmak önem kazanmıştır ve bu amaçla kullanılabilecek en uygun işlem kurutmadır. Bu çalışmada, dondurarak kurutma (DK), ultrases destekli vakum kurutma (USVK), vakum kurutma (VK) ve sıcak hava kurutma (SHK) olmak üzere 4 farklı kurutma yönteminin nar tanelerinin kuruma davranışına, renk ve mikroyapısal özelliklerine, toplam biyoaktif madde içeriğine, biyoaktif bileşiklerin in vitro biyoerişilebilirliğine etkileri araştırılmıştır. DK hariç tüm kurutmalar 55°C sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Kurutma yöntemleri, kurutulmuş nar tanelerinin seçilen tüm parametrelerini önemli ölçüde etkilemiştir (p<0,05). Dondurarak kurutulan nar taneleri, diğer kurutma yöntemleri ile elde edilenlere göre daha yüksek miktarda toplam biyoaktif bileşik, daha iyi hücre yapısı ve daha iyi renk kalitesi göstermiştir. Ultrases destekli vakum kurutma yöntemi; vakum kurutma ve sıcak hava kurutma yöntemlerine göre daha düşük kuruma süresi, daha az büzülme ve daha yüksek miktarda toplam biyoaktif bileşik sağlamıştır. Kurutulmuş nar tanelerinin antioksidan kapasiteleri 3 farklı metot ile incelenmiştir. CUPRAC metodu sonucu ve ABTS, DPPH radikallerini süpürme kapasitesi sonuçları sırasıyla 29,70-61,61 µmol TE/g, 34,53-63,71 µmol TE/g ve %64,82-93,69 olarak belirlenmiştir. Tüm yöntemler için en yüksek antioksidan kapasite değerleri DK ile kurutulan örneklerde elde edilmiştir. Ardından ABTS yöntemi hariç sırasıyla USVK, VK ve SHK yöntemleri ile elde edilmiştir. ABTS yönteminde VK örneklerin daha yüksek antioksidan kapasiteye sahip olduğu görülmüştür. Kafeik, gallik ve klorojenik asit majör olarak tespit edilen fenolik bileşenlerdir. Kurutma yöntemlerinin fenolik bileşen üzerine etkileri önemli bulunmuştur (p<0,05). Dondurarak kurutma yöntemi dışında tüm yöntemlerde fenolik bileşen değerlerinde azalma gözlenmiştir. In vitro gastrointestinal sindirim sonrası kurutulmuş ve taze nar tanelerinde toplam fenolik madde miktarının (TFM) geri kazanımı %2,58 (taze örnek) ve %10,32 (VK örnek) arasında belirlenmiştir. DK örneklerin TFM geri kazanımının (%2,62) taze örneğe en yakın olduğu ve VK örneklerin USVK örneklerden çok az bir farkla (%9,59) en yüksek TFM geri kazanımı sağladığı görülmüştür. Kurutulmuş nar tanelerinin ABTS ve CUPRAC metotları ile saptanan antioksidan kapasitelerine göre sindirim sonrası en yüksek geri kazanım USVK örneklerde (sırasıyla %23,01 ve %50,37) belirlenmiştir. Bu çalışma, nar meyvesinin biyoaktif madde miktarını daha iyi seviyede koruması, daha kısa kuruma süresi sağlaması, kurutulmuş üründe daha az renk değişimi ve büzülme meydana gelmesi, biyoaktif bileşiklerin daha yüksek geri kazanımı nedenleriyle ultrases destekli vakum kurutma yönteminin sıcak hava kurutma yöntemine alternatif olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Pomegranate (Punica granatum L.)  has been used for its positive effects on health since ancient times, and its usage area is becoming widespread with increasing scientific studies. Numerous studies have shown that pomegranate has anti-cancer, protective against heart diseases and anti-inflammatory activities, as well as being effective in the treatment of a number of chronic diseases such as diabetes and obesity. Hence, the most suitable process that can be used to preserve the pomegranate for a long time and expand its use is drying. In this study, the effects of 4 different drying methods: freeze drying (FD), ultrasound assisted vacuum drying (UAVD), vacuum drying (VD) and hot air drying (HAD), on the drying behavior of pomegranate arils, color and microstructural properties, total bioactive substance content, in vitro bioaccessibility of bioactive compounds were investigated. Except for FD, all drying was carried out at 55°C. Drying methods significantly affected all selected parameters of dried pomegranate arils (p<0.05). Freeze-dried pomegranate arils showed higher amounts of total bioactive compounds, better cell structure and better color quality than those obtained by other drying methods. Ultrasound assisted vacuum drying method provided lower drying time, less shrinkage and higher amount of total bioactive compounds compared to vacuum drying and hot air drying methods. Antioxidant capacities of dried pomegranate arils were examined by 3 different methods. The scavenging capacity of ABTS and DPPH radicals and the CUPRAC method results were determined as 34.53-63.71 µmol TE/g, 64.82-93.69% and 29.70-61.61 µmol TE/g respectively. For all methods, the highest antioxidant capacity values were obtained in samples dried with FD. Then, it was obtained by UAVD, VD and HAD methods, respectively, except ABTS method. VD samples showed higher antioxidant activity in ABTS method. Caffeic, gallic and chlorogenic acid are the major phenolic compounds identified. The effects of drying methods on the phenolic component were found to be significant (p<0.05). A decrease in phenolic component values was observed in all methods except freeze drying method. Recovery of the total phenolic content (TPC) in dried and fresh pomegranate arils after in vitro gastrointestinal digestion was determined between 2.58% (fresh sample) and 10.32% (VD sample). It was found that the TPC recovery of the FD samples (2.62%) was closest to the fresh sample, and the VD samples provided the highest TPC recovery with a slight difference (9.59%) from the UAVD samples. According to the antioxidant capacities of dried pomegranate arils determined by ABTS and CUPRAC methods, the highest recovery after digestion was determined in UAVD samples (23.01% and 50.37% respectively). This study showed that the ultrasound assisted vacuum drying method can be used as an alternative to the hot air drying method because of the better preservation of the bioactive substance amount of pomegranate fruit, shorter drying time, less discoloration and shrinkage in the dried product, and higher recovery of bioactive compounds.