Fuerte ve Hass çeşidi avokado meyve ve çekirdek kabukları ile yapraklarından fenolik bileşiklerin mikrodalga destekli ekstraksiyonunda işlem parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of process parameters in the microwave-assisted extraction of phenolic compounds from Fuerte and Hass avocado fruit peels, seed coats and leaves
Yazar: NEVRİYE KURT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EBRU AYDIN ; PROF. DR. GÜLCAN ÖZKAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Avokado = Avocado ; Ekstraksiyon =   ; Fenolik bileşikler = Phenolic compounds ; Mikrodalgalar = Microwaves ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Avokadonun (Persea americana Mill.) yaygın olarak bilinen Fuerte ve Hass çeşitlerinin atıkları olan yaprakları ile meyve ve çekirdek kabuklarının biyoaktif bileşenlerce zengindir. Bu çalışmada, yanıt yüzey metodu (RSM) ve merkezi karma tasarımı (Central Composite Desing, CCD) ile Fuerte ve Hass çeşidi avokadoların yaprakları ile meyve ve çekirdek kabuklarından fenolik madde ekstraksiyonunda mikrodalga destekli ekstraksiyon (MAE) işlem parametrelerinin optimize edilmesi hedeflenmiştir.
Fuerte ve Hass çeşidinin yapraklar ile meyve ve çekirdek kabuklarının ekstraksiyon verimi (%) ve toplam fenolik madde içeriği (μg GAE/g ekstrakt) bakımından değerlendirildiğinde işlem koşullarından sıcaklık, süre ve katı/çözücü oranı optimum değerleri sırasıyla Fuerte çeşidi yaprakta 60 °C'de 5 dk ve 1 g kuru yaprak/100 mL su oranında, meyve kabuğunda 39 °C'de 5 dk ve 1 g kuru kabuk/100 mL su oranı ile çekirdek kabuğunda 60°C'de 5 dk 1.66 kuru çekirdek kabuğu/100 mL su oranında tespit edilmiştir. Hass çeşidinde ise yaprakta 47°C'de 5 dk ve 1.13 g kuru yaprak/100 mL su oranında, meyve kabuğunda 60°C'de 5 dakika ve 1 g kuru kabuk/100 mL su oranı ile çekirdek kabuğunda 60°C'de 5 dakika ve 4.28 kuru çekirdek kabuğu/100 mL su oranında tespit edilmiştir. Tüm modellerin tahmin değerleri istatistiksel olarak önemli bulunmuştur (p<0.001).
Optimum ekstraksiyon koşullarında elde edilen su ekstraktlarının fonksiyonel özellikleri olarak ise toplam fenolik madde miktarı, fenolik bileşimi ile antidiyabetik ve serbest radikalleri yakalama aktiviteleri tespit edilmiştir. Optimum ekstraktlarının α-glikozidaz aktivitesi Fuerte çeşidi yaprakta %66.12, meyve kabuğunda %86.71 ve çekirdek kabuğunda %23.66 bulunmuştur. Hass çeşidi yaprakta %64.59, meyve kabuğunda %78.41 ve çekirdek kabuğunda %32.09 olarak saptanmıştır. Ayrıca, Hass ve Fuerte çeşidi avokadonun yaprak ve meyve kabuklarının su ekstraktlarında majör bileşen olarak klorojenik asit tespit edilmiştir. Her iki çeşidin de çekirdek kabuklarının su ekstraksiyonlarında majör fenolik bileşik olarak protokateşik asit saptanmıştır. Optimum şartlarda elde edilen Fuerte çeşidi avokado yaprak, meyve ve çekirdek kabuk ekstraklarının TFM miktarları sırasıyla 1342.47, 2523.61 ve 347.24 μg GAE/g ekstrakt olarak bulunmuştur. Hass çeşidinde ise avokado yaprak, meyve ve çekirdek kabuk ekstraklarının TFM miktarları sırasıyla 591.76, 1339.06 ve 273.84 μg GAE/g ekstrakt olarak tespit edilmiştir.
Sonuç olarak Fuerte ve Hass türü avokadoların yaprakları ile meyve ve çekirdek kabukları fenoliklerinin yeşil ekstraksiyon tekniklerinden biri olan MAE ile kısa sürede, düşük enerji ihtiyacı ve maksimum verim elde edildiği görülmüştür. Yaprak ve meyve kabukları yüksek fenolik, antioksidan ve antidiyabetik içeriklerinden dolayı takviye gıda olarak gelecekte diyabet hastalarında ve beslenmede kullanılabilir.

Abstract:
Fuerte and Hass are widely known avocado varieties. Their fruit and seed shells and leaves, which are the wastes of avocado fruits, are rich in bioactive components.
In this study, it was aimed to optimize the microwave assisted extraction (MAE) process parameters of phenolic compounds from the fruit and seed shells and leaves of Fuerte and Hass avocado varieties using the response surface method (RSM) and central mixed design (CCD).
In terms of extraction yield (%) and total phenolic content (μg GAE/g extract) of fruit and seed shells and leaves of Fuerte and Hass avocados optimum extraction conditions were evaluated based on temperature, time and solid/solvent ratio and the optimized processing conditions were found for Fuerte's fruit and seed shells and leaves as 60 °C 5 min and 1 g dw leaf/100 mL, 39 °C, 5 min and 1 g dw peel/100 ml water and 60 °C for 5 min 1.66 dw coating/100 ml, respectively. Similarly the optmized conditions for Hass's fruit and seed shells and leaves optimazed comditions were determined as 47 °C, 5 min and 1.13 g dry leaves/100 mL water, 60 °C 5 min and 1 g dry peel/100 mL and 60 °C, 5 minutes and 4.28 dry coating/100 mL water, respectively. The predicted values of all models were statistically significant (p<0.001).
The extracts produced under optimum conditions were analyzed for their functional properties and their total phenolic content, phenolic composition, antidiabetic and free radical scavenging activities were determined. The α- glucosidase activity (%) of the optimum extracts was found for Fuerte fruit and seed shells and leaves 66.12, 86.71 and 23.66, respectively. Fruit and seed shells and leaves of Hass variety's α-glucosidase activity (%) was detected in order of 64.59, 78.41 and 32.09. In addition, chlorogenic acid was determined as the major component for both varieties  leaves and fruit peels. Protocatechic acid was detected as the major phenolic compound in the water extraction of the seed coats of both cultivars. The TPC of extracts of Fuerte avocado leaf, fruit peel and seed coats were found as 1342.47, 2523.61 and 347.24 μg GAE/g extract, respectively. Whereas for Hass TPC of extracts for leaf, fruit peel and seed coat were determined in order of 591.76, 1339.06 and 273.84 μg GAE/g.
As a result, it was observed that microwave assisted extraction, which is one of the green extraction techniques, provides energy and time saving, and maximum efficiency for the fruit and seed shells and leaves phenolics of Fuerte
and Hass avocados. Due to their high phenolic, antioxidant and antidiabetic contents of the leaves and fruit peels, they may be used as a supplement in the future for diabetic patients and daily nutrition.