Antosiyaninlerin yaban mersini meyvelerinden ekstraksiyonu ve spektrofotometrik yöntemler ile tayinleri
Extraction of anthocyanins from berries and determination with spectrophotometric methods
Yazar: GÜLEM YOKLAYAN KUNDAKÇI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GÜLTEN ÇETİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada; kırmızı yaban mersini (Vaccinium macrocarpon) ve mavi yaban mersini (Vaccinium myrtillus) meyvelerinden farklı ekstraksiyon yöntemleri ile bir çeşit doğal boyarmadde olan antosiyaninler elde edilerek optimum ekstraksiyon şartları belirlenmiştir. Elde edilen antosiyanin ekstraktlarının hava, yükseltgen-indirgen, pH ve asit-baz titrasyonuna karşı stabiliteleri incelenmiştir. Ayrıca, kurutulmuş kırmızı yaban mersini, kurutulmuş mavi yaban mersini ve taze mavi yaban mersini meyvelerinin içerdikleri antosiyanin miktarlarını kantitatif olarak tayin edebilmek için UV-VIS spektroskopisi kullanılarak absorpsiyon, türev absorpsiyon, fark absorpsiyon, fark türev absorpsiyon spektroskopisi yöntemleri geliştirilmiş ve geliştirilen her bir yöntem için validasyon işlemleri uygulanarak sonuçlar Standart Yöntem (AOAC Method, 2005, 02.) ile karşılaştırılmıştır.
Optimum şartlar; her iki meyve için çözücü karışımı (Metanol:0,1N HCl, 90:10); her bir ekstraksiyon basamağı için ekstrasiyon süresi (30 dakika); ekstraksiyon basamağı (2); katı/sıvı oranı kırmızı yaban mersini meyvesi için 1/3; mavi yaban mersini meyvesi için 1/8 olarak belirlenmiştir. 
Stabilite çalışmaları sonucunda antosiyaninlerin hava oksijenine karşı kararlı, yükseltgen-indirgenlere karşı kararsız ve pH yükseldikçe kararsızlığın arttığı gözlemlenmiştir. Öyle ki; antosiyaninlerin pH=1'de en kararlı olduğu ve pH=4-5 aralığında renk kırmızıdan mavi/yeşile dönerek tamamen bozunduğu belirlenmiştir. 
Yaban mersini meyvelerindeki antosiyanin miktarlarını belirlemek amacı ile absorpsiyon spektroskopisi, türev absorpsiyon spektrokopisi, fark absorpsiyon spektroskopisi, fark türev absorpsiyon spektroskopisi yöntemleri geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntemler ile kantitatif analiz uygulamaları kalibrasyon eğrisi metodu ile hesaplanmıştır. Elde edilen antosiyanin miktarları 100 g meyvedeki g antosiyanin olarak absorpsiyon, türev absorpsiyon, fark absorpsiyon, fark türev absorpsiyon ve standart yöntem olmak üzere sırası ile: kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvesi için 0,014; 0,009; 0,009; 0,009; 0,009 olarak; kurutulmuş mavi yaban mersini meyvesi için 0,128; 0,087; 0,086; 0,075; 0,083 olarak; taze mavi yaban mersini meyvesi için 0,416; 0,408; 0,531; 0,473; 0,512 olarak bulunmuştur. % RSD değerleri kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvesi için 2,95-5,96 aralığında; kurutulmuş mavi yaban mersini meyvesi için 0,69-3,41 aralığında ve taze mavi yaban mersini meyvesi için 1,09-2,17 aralığında; %95 olasılık düzeyinde güven aralıkları herbir meyve için yine aynı sıra ile 0,0004-0,0005 g; 0,0005-0,0030 g; 0,0058-0,0152 g aralığında bulunmuştur. Geliştirilen yöntemler Standart Yöntem (AOAC Method, 2005, 02.) ile karşılaştırılmıştır. Geliştirilen yöntemlerin doğruluğunu belirlemek amacıyla %95 güven aralığında t-testi ve F-testi uygulanmıştır. Meyveler için yine aynı sıralama ile %95 güven aralığında yöntemlerin doğruluğunun belirlenmesi için hesaplanan t değerleri kırmızı yaban mersini meyvesi 0,62-21,21 aralığında; kurutulmuş mavi yaban mersini meyvesi 29,60-2,48 aralığında ve taze mavi yaban mersini meyvesi 3,47-17,61 aralığında değiştiği belirlenmiştir. Hesaplanan F-testi değerleri %95 güvenilirlik düzeyinde kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvesi için 0,625-1 aralığında; kurutulmuş mavi yaban mersini meyvesi için 1,39-30,00 aralığında; taze mavi yaban mersini için ise 0,84-5,68 aralığında bulunmuştur. Yapılan kantitatif analizler sonucunda taze mavi yaban mersini meyvesinin içerdiği toplam antosiyanin miktarı kurutulmuş mavi yaban mersini ve kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvelerinin içerdikleri toplam antosiyanin miktarlarından daha fazla olduğu belirlenmiştir.
Kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyveleri, kurutulmuş mavi yaban mersini meyveleri ve taze mavi yaban mersini meyveleri standart ekleme yöntemi ile yapılan kantitatif analizler absorpsiyon, türev absorpsiyon, fark absorpsiyon, fark türev absorpsiyon ve standart yöntemler kullanılarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar 100 g meyvedeki gr toplam antosiyanin cinsinden her bir yöntem için sıra ile: kurutulmuş mavi yaban mersini için 0,101; 0,089; 0,101; 0,058; 0,076 olarak; taze mavi yaban mersini için 0,509; 0,596; 0,415; 0,545; 0,424 olarak; kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvesi için 0,012; 0,008; 0,002; 0,005 ve 0,004 olarak elde edilmiştir.
Geliştirilen her bir yöntemin ve standart yöntemin kesinlik, kalitatif ve kantitatif tayin sınırları ve gün içi ve günler arası tayinlerde elde edilen sonuçlar dikkate alınarak uygulanan analitik yöntemler ile ilgili validasyon çalışmaları yapılmıştır. Kesinlik parametresi için % RSD değerleri gün içi ve günler arası olmak üzere: kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvesi için 0,46-2,02 ve 0,40-1,70 aralığında; kurutulmuş mavi yaban mersini meyvesi için 0,67-1,36 ve 0,54-1,31 aralığında ve taze mavi yaban mersini meyvesi için ise 0,53-2,12 ve 0,28-2,46 aralığında olduğu bulunmuştur. Ayrıca absorpsiyon spektroskopisi yöntemi ile elde edilen sonucun diğer yöntemler ile kıyaslandığında çok belirgin fark olduğundan ve bu değerin atılıp atılmamasına karar verebilmek amacı ile gün içi ve günler arası yapılan validasyon sonuçlarına Q testi uygulanmıştır. Ortalama % geri kazanım değerleri (% verim) gün içi ve günler arası olacak şekilde sırasıyla kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvesi için % 96,05 - % 97,13 ve % 89,29 - % 97,84 arasında; kurutulmuş mavi yaban mersini meyvesi için % 92,58 - % 98,17 ve % 93,33 – % 97,10 arasında; taze mavi yaban mersini için ise % 91,92 - % 98,70 ve % 94,95 - % 98,07 olacak şekilde elde edilmiştir. Geliştirilen yöntemlerde kalitatif tayin sınırı olan LOD değerleri gün içi ve günler arası olacak şekilde; kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvesi için 0,21-0,95 ppm ve 0,19-0,81 ppm arasında; kurutulmuş mavi yaban mersini meyvesi için 0,41-0,86 ppm ve 0,33-1,20 ppm arasında; taze mavi yaban mersini meyvesi için ise 0,53-2,20 ppm ve 0,24-1,90 ppm arasında olduğu saptanmıştır. Geliştirilen yöntemlerde, kantitatif tayin sınırı olan LOQ değerleri gün içi ve günler arası olacak şekilde; kurutulmuş kırmızı yaban mersini meyvesinde 0,70-3,15 ppm ve 0,62-2,71 ppm arasında; kurutulmuş mavi yaban mersini meyvesinde 1,36-2,87 ppm ve 1,09-4,00 ppm arasında; taze mavi yaban mersini meyvesinde ise 1,75-7,33 ppm ve 0,80-6,34 ppm arasında olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study; optimum extraction conditions of anthocyanins which are obtained from the fruits of sweetened dried cranberry and sweetened dried blueberry were investigated.  The stability of extracts of the fruits was examined by as well as contacting with air oxygen and treating with oxidizing and reducing agents. The color stability of extracts was searched that they were stable for air oxygen while were unstable in the case of addition of oxidizing and reducing agents such as NaNO2 and H2O2. The effect of pH on change of colour of extracts was considered. The effect of pH on development of color plays an important role. While the extract is stable at pH 1.00, the increasing pH values have caused unstability and the color of extract has changed from red to green/blue at pH 4-5. 
The quantitative analyse of anthocyanin in extracts of fruits of sweetened dried cranberry, sweetened dried blueberry and fresh blueberry were carried out. The results of anthocyanin amounts of fruits were given as g anthocyanin in 100 g fruit sample. The amounts were determined as; 0,014; 0,009; 0,009; 0,009; 0,009 for sweetened dried cranberry; 0,128; 0,087; 0,086; 0,075; 0,083  for sweetened dried blueberry and için 0,416; 0,408; 0,531; 0,473; 0,512 for fresh blueberry. %RSD were determined as; between 2,95-5,96 for sweetened dried cranberry; between 0,69-3,41 for sweetened dried blueberry; between 1,09-2,17 for fresh blueberry and intervals of confidence were determined as; between 0,0004-0,0005 g for sweetened dried cranberry; between 0,0005-0,0030 g for sweetened dried blueberry; between 0,0058-0,0152 g for fresh blueberry. The results of developed methods were compared with results of Standard Method. T-test and F-test were calculated for determination of accuracy of developed methods by using 95% level of confidence. The calculated values of t are: between 0,62-21,21 for sweetened dried cranberry; between 2,48-29,60 for sweetened dried blueberry; between 3,47-17,61 for fresh blueberry. The calculated values of F are: between 0,625-1 for sweetened dried cranberry; between 1,39-30,00 for sweetened dried blueberry; between 0,84-5,68 for fresh blueberry. Quantitative determination of total anthocyanins obtained from berries was studied. The amount of anthocyanin in fresh blueberry is higher than both sweetened dried cranberry and blueberry. 
Quantitive determination of anthocyanins also analysed by using standard addition method for absorption, derivative absoption, pH differential absorption and pH differential derivative absorption spectroscopic methods. The results of anthocyanin amounts of fruits were given as g anthocyanins in 100 g fruit sample. The amounts were determined as; 0,101; 0,089; 0,101; 0,058; 0,076 for sweetened dried blueberry 0,509; 0,596; 0,415; 0,545; 0,424 for fresh blueberry and 0,012; 0,008; 0,002; 0,005; 0,004 for sweetened dried cranberry.
Analytical method validation was made by examination of accuracy, quantitation fields for intraday and interday. RSD% values were found for intraday and interday respectively as; between 0,46-2,02 and 0,4-1,70 for sweetened dried cranberry; between 0,67-1,36 and 0,54-1,31 for sweetened dried blueberry; between 0,53-2,12 and 0,28-2,46 for fresh blueberry. Furthermore, Q-test was calculated for evaluation of analysis results obtained with absorption method according to others. The values of recovery were obtained for intraday and interdays respectively as; % 96,05 - % 97,13 and % 89,29 - % 97,84 for sweetened dried cranberry; % 92,58 - % 98,17 and % 93,33 – % 97,10 for sweetened dried blueberry; % 91,92 - % 98,70 and % 94,95 - % 98,07 for fresh blueberry. The limit of dedection values were calculated for intraday and interday respectively as; between 0,21-0,95 ppm and 0,19-0,81 ppm for sweetened dried cranberry; between 0,41-0,86 ppm and 0,33-1,20  ppm for sweetened dried blueberry; between 0,53-2,20 ppm and 0,24-1,90 ppm for fresh blueberry. The limit of quantification values were calculated for intraday and interday respectively as; between 0,70-3,15 ppm and 0,62-2,71 ppm for sweetened dried cranberry; between 1,36-2,87 ppm and 1,09-4,00 ppm for sweetened dried blueberry; between 1,75-7,33 ppm and 0,80-6,34 ppm for fresh blueberry.