Bazı denizel makroalg özütlerinin fitokimyasal özellikleri ve su ürünleri işleme teknolojisinde kullanım olanaklarının araştırılması
Phytochemical properties of some macroalgae species and investigation of their possible uses in the seafood processing technology
Yazar: BAHAR GÜMÜŞ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ÜNLÜSAYIN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Su Ürünleri = Aquatic Products

Özet:
Katkı maddesi içermeyen doğal ürünlere yönelik artan tüketici talepleri ve yeni üretim teknikleri doğal katkı maddelerine olan ilgiyi arttırmıştır. Bu tez çalışmasında, Ulva rigida ve Gracilaria verrucosa makroalglerinden elde edilen etanol özütlerinin, uskumru (Scomber scombrus) kıymalarının kalite korunumları için soğutulmuş depolama esnasında doğal bir antioksidan ve antimikrobiyal madde olarak kullanım olanağı araştırılmıştır. 
U. rigida ve G. verrucosa makroalgleri İnciraltı sahili (İzmir, Türkiye)'den toplanmıştır. Makroalg örneklerinin toplanmasından hemen sonra tallusa yapışmış olan kum, atık, epifit ve diğer yabancı maddeleri uzaklaştırmak için deniz suyu ile yıkanmış ve temizlenmiş daha sonra soğuk zincirle laboratuvara getirilmiştir. Laboratuarda örnekler ilk önce musluk suyu ile daha sonra saf su ile yıkanarak temizlenmiş ve 40 °C'de 24 saat süre ile kurutulmuştur. Kurutulan ve toz haline getirilen örnekler (10 g) amber renkli erlene tartılmış ve üzerine 200 ml %95'lik etanol eklenmiştir. Bu karışımlar çalkalamalı su banyosunda, farklı ekstraksiyon sıcaklıklarında (30 °C, 45 °C ve 60 °C) 30 dakika süre ile ekstrakte edilmiştir. Bu özütler filtre edildikten sonra döner buharlaştırıcı kullanılarak çözgen uzaklaştırılmıştır. Tezin birinci bölümünde, farklı makroalg özütleri elde edilmiş ve bu özütlerin toplam fenolik madde, antioksidan ve antimikrobiyal aktiviteleri tespit edilmiştir.
Makroalg özütlerinin toplam fenolik madde içeriği istatistiki olarak önemli düzeyde (p<0.01) farklı olduğu bulunmuştur. En yüksek toplam fenolik madde içeriği (0.22 mg gallik asit eşdeğeri/g ekstrakt) 60 °C sıcaklıkta elde edilen U. rigida özütlerinde saptanmıştır. Antioksidan aktivite; Troloks Eşdeğeri Antioksidan Kapasitesi (TEAC), 2.2-Diphenyl-1 picrylhydrazil serbest radikal indirgeme aktivitesi (DPPH) ve Oksijen Radikal Absorbans Kapasitesi (ORAC) yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. TEAC, DPPH ve ORAC yöntemine göre en yüksek antioksidan aktivite sırasıyla 2.18 µM troloks, 63.89 mg/mg DPPH ve 5.95 µM troloks değerleri ile 60 °C sıcaklıkta elde edilen U. rigida özütünde belirlenmiştir. Bu durum, fenolik madde ekstraksiyon sonuçlarını da desteklemektedir. Bu çalışma, U. rigida ve G. verrucosa'dan 60 °C sıcaklıkta sağlanan etanol özütlerinin daha iyi antioksidan aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir.
Farklı sıcaklıklarda U. rigida ve G. verrucosa makroalglerinden sağlanan etanol özütlerinin kağıt disk difüzyon agar metodu kullanılarak 6 bakteri (Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes, Escherichia coli ve Pseudomonas aeruginosa) ve 2 mantar (Aspergillus brasiliensis ve Candida albicans) için antibakteriyel ve antifungal aktiviteleri in vitro olarak değerlendirilmiştir. Test edilen tüm özütlerin A. brasiliensis hariç tüm bakteri ve mantarlara karşı antimikrobiyal etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir.
Bu tezin ikinci bölümünde ise; uskumru kıymalarının soğutulmuş depolama sırasında kalitesinin korunması ve yağ oksidasyonunun önlenmesi amacıyla U. rigida ve G. verrucosa özütleri ile muamele edilmesi amaçlanmıştır. Toplam fenolik madde, antioksidan aktivite ve antibakteriyel aktivite sonuçlarına göre; en iyi özütün 60 ºC sıcaklık uygulanarak elde edilen özütler olduğu belirlenmiş ve uskumru kıymalarına %0.5, %1 ve %2 oranlarında bu özütlerden ilave edilmiş ve 2 °C'de 15 gün süreyle depolanmıştır.
Makroalg özütleri kullanımı sonucunda uskumru kıymalarının, TVB-N, TMA-N ve pH değerleri soğutulmuş depolama sırasında önemli düzeyde azalmıştır. Kontrol grubu ile kıyaslandığında makroalg özütü içeren grupların daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Uskumru kıymalarının oksidatif stabilitesi peroksit değeri (PV), 232 ve 270 nm UV spektrum, tiyobarbutirik asit (TBARS) analizleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu analiz sonuçlarına göre; kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, makroalg özütleri uygulanan tüm grupların uskumru kıymaları üzerinde pro-oksidan etki gösterdiği belirlenmiştir. 
Makroalglerin etanol özütlerinden elde edilen doğal antimikrobiyallerin 2 °C'de 15 gün depolanan uskumru kıymalarının mikrobiyal değişimleri (toplam mezofilik aerob bakteri, toplam psikrofilik aerob bakteri, Pseudomonas, laktik asit bakterileri ve maya-küf) üzerine etkileri araştırılmıştır. Depolama periyodu sırasında, uskumru kıymalarına makroalg özütü uygulanan grupların daha düşük bakteriyel yüke sahip olduğu saptanmıştır. Özellikle, % 2 U. rigida özütü içeren grubun bakteriyel gelişimin yavaşlatılmasında daha etkili grup olduğu belirlenmiştir. 
Elde edilen sonuçlara göre; makroalg özütlerinin soğutulmuş depolama sırasında uskumru kıymalarının kalitesini korumak ve bakteriyel gelişimi yavaşlatmak için etkili olduğu, ancak yağlar üzerinde pro-oksidatif etki gösterdiği belirlenmiştir. Bu nedenle,  tüm kalite parametreleri dikkate alındığında bu özütlerin uskumru kıymalarında doğal katkı maddesi olarak kullanılamayacağı saptanmıştır.

Abstract:
Increasing consumer demand for natural foods free from additives and new production techniques resulted in growing interest in natural additives. In this thesis, the possibility of using ethanol extracts obtained from seaweeds Ulva rigida and Gracilaria verrucosa, as a natural antioxidant and antimicrobial agent for minced mackerel (Scomber scombrus) quality preservation during chilled storage was investigated.
U. rigida and G. verrucosa were collected from the Coast of Inciraltı (Izmir, Turkey). After collection, the seaweed samples were immediately cleaned and washed with seawater to remove sand, debris, epiphytes and other extraneous matter attached to the thalli and then transported to the laboratory via cold chain. In the laboratory, the samples were cleaned by rinsing with tap and distilled water, and then dried at 40 °C for 24 hours. Dried and pulverized seaweed samples (10 g) were weighed into an amber erlenmeyer flask, and 200 ml of 95% (v/v) ethanol was added. The mixture was shaken and extracted in a water bath shaker at temperatures of 30 °C, 45 °C and 60 °C for 30 min. The extracts were filtered, and ethanol was removed using a rotary evaporator to obtain extracts. In the first part of the thesis, different extracts were obtained from seaweed and total phenolic content, antioxidant and antibacterial activity of these extracts were studied.
The total phenolic content (TPC) of all seaweed extracts was found to be significantly different (p<0.01). The highest TPC (0.22 mg gallic acid equivalent/g extract) was obtained at 60 °C from U. rigida. Antioxidant activity was determined using the Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC), 2.2-Diphenyl-1 picrylhydrazil radical scavenging activity (DPPH) and the Oxygen Radical Antioxidant Capacity (ORAC) methods. The U. rigida extract obtained at 60 °C had the highest amount of antioxidant activity with 2.18 µM trolox, 63.89 mg/mg DPPH and 5.95 µM trolox with the TEAC, DPPH and the ORAC methods, respectively. This also confirmed the results of phenolic extraction. This study indicated that ethanolic extracts at 60 °C of U. rigida and G. verrucosa had better antioxidant activity.
Ethanolic extracts of U. rigida and G. verrucosa obtained at different temperatures were evaluated in vitro for antibacterial and antifungal activity on six bacteria (Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes, Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa) and two fungi (Aspergillus brasiliensis and Candida albicans) using the paper disk agar diffusion method. All extract groups tested were found to have antimicrobial activity against all bacteria and fungi, except for Aspergillus brasiliensis. 
In the second part of the thesis, the objective was to preserve the quality of minced mackerel and inhibit lipid oxidation using extracts of U. rigida and G. verrucosa during chilled storage. Based on the results of total phenolic content, antioxidant activity and antibacterial activity, the best extracts were determined to be those obtained at 60 °C, and these were added to the minced mackerel at levels of 0.5%, 1% and 2%. The mince was then stored at 2 °C for 15 days. 
The application of seaweed extracts to the minced mackerel significantly decreased the TVB-N, TMA-N and pH values during chilled storage. Better results were obtained for the preservation of quality in samples containing seaweed extracts compared to the control group. Oxidative stability of minced mackerel was evaluated by employing peroxide value (PV), 232 and 270 nm UV spectra, and thiobarbutyric acid (TBARS) tests. It was found that all samples with added extracts had a significant pro-oxidant effect compared to controls. 
The effect of natural antimicrobials from ethanol extracts of seaweeds on microbiological (total mesophilic aerobic bacteria, total psychotropic aerobic bacteria, Pseudomonas, lactic acid bacteria and yeast-mold) changes of minced mackerel stored at 2 °C for 15 days was investigated.  The natural compounds from seaweed extracts resulted in a lower bacterial count in minced mackerel during the storage period. Especially, it was found that the group containing 2% extract of U. rigida was more effective in reducing of bacterial growth. 
According to these results, it was determined that seaweed extracts could have a great potential in preserving the quality and in inhibiting bacterial growth of minced mackerel during chilled storage. However, a pro-oxidative effect on lipids was determined. Therefore, considering all quality parameters, it was determined that these macroalgae extracts should not be used as a natural additive substance in minced mackerel.