Ispanak klorofilinin mikroenkapsülasyonu ve yumuşak şekerlerde renklendirici olarak kullanımı
Microencapsulation of spinach chlorophyll and its use as a colorant in soft candy
Yazar: GÜLNUR ATÇEKEN
Danışman: PROF. DR. MEHMET AKBULUT
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Klorofiller meyve ve sebzelere yeşil renk veren doğal pigmentlerdir. Yüksek oranda klorofil miktarı ile ıspanak diğer klorofil içeren meyve ve sebzelere göre oldukça önemli bir klorofil kaynağıdır. Mikroenkapsülasyon tekniği ile meyve ve sebzelerden elde edilen pigmentlerin depolama süresince stabilitesi artırılmaktadır.
Bu tez çalışmasında ıspanaktan ekstrakte edilen klorofil pigmentinin mikroenkapsülasyonu ile yumuşak şekerlerde (toffee) renklendirici olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Enkapsülasyon için du-var materyali olarak maltodekstrin (MD) kullanılmıştır. Ispanak yaprakları 1:1.5 oranında su ilave edilerek homojenize edilmiştir. Elde edilen sulu çözeltilere uygun oranda duvar materyali ilavesi sonrası çözeltiler homojenize edilmiştir ve daha sonra -80 °C'de dondurulup liyofilize edilmiştir. Elde edilen klorofil mikrokapsülleri %5 ve enkapsüle edilmemiş ekstraktlardan ise %1.5 oranında toffee şekerlere renklendirici olarak ilave edilmiştir. Klorofil ile renklendirilmiş toffee şekerler iki farklı sıcaklıkta (20 ve 35 °C) 77 gün boyunca depolanmıştır. Örneklerin yaklaşık 20 günde bir (5 periyot) toplam klorofil (TK), toplam karotenoid, antioksidan aktivite (DPPH), toplam fenolik madde, pH, titrasyon asitliği, mineral madde, tekstür, enkapsülasyon etkinliği ve renk değerleri ölçülmüştür. Depolama boyunca klorofilde oluşan degradasyonu belirlemek için kinetik parametreler (k, t1/2) hesaplanmıştır.
Elde edilen sonuçlara göre; şeker örneklerinin tamamında 20 ve 35 °C'de 77 gün depolama boyunca pH değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Örneklerin titrasyon asitliği değerlerinde depolama sonunda azalma olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada örneklerin enkapsülasyon etkinliği incelenmiş ve enkapsülasyonun yüksek oranda verimli olduğu tespit edilmiştir. Reflektans renk değerlerine göre; depolama sıcaklığı ve süresi arttıkça tüm örneklerin L*, a* ve hue değerleri azalmış ve +b* değeri ve C* değerleri ise depolama süresince genel olarak artmıştır. 20 ve 35 °C'deki depolanan tüm örneklerin toplam klorofil, klorofil a ve klorofil b miktarları depolama boyunca azalmıştır. Enkapsüle edilmiş klorofil kullanılan şeker örneklerindeki toplam klorofil, klorofil a ve klorofil b değerlerinin önemli ölçüde korunduğu tespit edilmiştir. Enkapsüle edilmiş ıspanak ekstraktı içeren toffee şeker örneklerinin karotenoid düzeyinin enkapsüle edilmemiş örneklere göre karotenoid açısından daha stabil olduğu görülmüştür. Depolama süresince örneklerin toplam fenolik madde (TFM) miktarlarında bazı dalgalanmalar olmakla beraber sıcaklık ve sürenin artması ile örneklerin TFM miktarı azalmıştır. Depolama periyodu boyunca sıcaklık ve sürenin artması ile örneklerin DPPH radikal süpürme aktivitesinde artış görülmüştür. Örneklerin tekstür analizi sonuçlarına göre depolama ile örneklerin yapışkanlık, elastikiyet ve sakızımsılık parametrelerinde azalmalar belirlenmiştir. Şeker örneklerinde depolama ile meydana gelen klorofil degradasyonu birinci derece reaksiyon kinetiğine göre gerçekleşmiştir. Tüm örneklerde depolama ve sıcaklık artışı ile klorofillerin reaksiyon hız sabitleri (k1) artmış ve yarı ömür süresi (t1/2) azalmıştır. Enkapsüle klorofil içeren şeker örneklerinin klorofil ve karotenoid değerlerine ait reaksiyon hız sabitleri enkapsüle edilmemiş klorofil ihtiva eden şeker örneklerinin değerlerine göre daha düşük bulunmuştur. Sonuç olarak ıspanak klorofillerinin mikroenkapsülasyonu, toffee şekerlerindeki klorofil ve karotenoidlerin depolama stabilitesini artırmıştır.

Abstract:
Chlorophylls are natural pigments that give fruits and vegetables their green color. With its high chlorophyll content, spinach is a very important source of chlorophyll compared to other chlorophyll-containing fruits and vegetables. With the microencapsulation technique, the stability of the pigments obtained from fruits and vegetables is increased during storage.
In this thesis, the microencapsulation of chlorophyll pigment extracted from spinach and its use as a colorant in soft candies (toffee) were investigated. Maltodextrin (MD) was used as the wall material for encapsulation. Spinach leaves were homogenized by adding water at a ratio of 1:1.5. After adding wall material in the appropriate ratio to the obtained aqueous solutions, the solutions were homogenized and then frozen at -80 °C and lyophilized. The obtained chlorophyll microcapsules of 5% and the unencapsulated extracts of 1.5% were added to toffee sugars as a colorant. Toffee candies colored with chlorophyll were stored at two different temperatures (20 and 35 °C) for 77 days. Total chlorophyll (TC), total carotenoid, antioxidant activity (DPPH), total phenolic substance, pH, titration acidity, mineral substance, texture, encapsulation efficiency and color values of the samples were measured approximately every 20 days (5 periods). Kinetic parameters (k, t1/2) were calculated to determine the degradation of chlorophyll during storage.
According to the results obtained; An increase in pH values was observed in all sugar samples during 77 days of storage at 20 and 35 °C. It was determined that there was a decrease in the titration acidity values of the samples at the end of storage. In the study, the encapsulation efficiency of the samples was examined and it was determined that the encapsulation was highly efficient. According to reflectance color values; As the storage temperature and storage time increased, the L*, a* and hue va-lues of all samples decreased, and the +b* value and C* values generally increased during storage. Total chlorophyll, chlorophyll a and chlorophyll b amounts of all samples stored at 20 and 35 °C decreased during storage. It was determined that the total chlorophyll, chlorophyll a and chlorophyll b values in sugar samples using encapsulated chlorophyll were significantly preserved. Carotenoid levels of toffee candy samples containing encapsulated spinach extract were found to be more stable in terms of carotenoids than unencapsulated samples. Although there were some fluctuations in the total phenolic substance (TFM) amounts of the samples during storage, the TFM amount of the samples decreased with the increase in temperature and time. It was observed that the DPPH radical scavenging activity of the samples increased with the increase of temperature and time during the storage period. According to the results of the texture analysis of the samples, decreases were determined in the stickiness, elasticity and gumminess parameters of the samples with storage. The chlorophyll degradation that occurred with storage in sugar samples was realized according to the first order reaction kinetics. The reaction rate constants (k1) of chlorophylls increased and the halflife time (t1/2) decreased in all samples with storage and temperature increase. The reaction rate constants of chlorophyll and carotenoid values of sugar samples containing encapsulated chlorophyll were lower than the values of sugar samples containing unencapsulated chlorophyll. In conclusion, microencapsulation of spinach chlorophyll increased the storage stability of chlorophyll and carotenoids in toffee sugars.