Çörek otunun (Nigella sativa L.) biyoaktif maddelerinin farklı yöntemlerle enkapsülasyonu ve ayran üretiminde kullanımı
The encapsulation of bioactive compounds of black cumin (Nigella sativa L.) and use in ayran production
Yazar: SERKAN ÖMÜR
Danışman: PROF. DR. FEHMİ YAZICI
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Çörek otu (Nigella sativa L.) , ülkemizde ve dünyada unlu mamülller, baharat, süt ve ürünleri başta olmak üzere gıda sektörünce yaygın olarak kullanılan ve kullanım potansiyeli giderek artan bir bitki türüdür. Bilimsel araştırmalar sonucunda çörek otu tohumu yapısında bulunan vitaminler, etken maddeler ve elzem yağ asitleri nedeni ile bilim adamları tarafından tüketilmesi tavsiye edilen bir ürün olmuştur. Antiinflamatuvar, antiviral, antiallerjik, nöroprotektif, antidiyabetik ve antikanserojen etkileri gözlemlenmiş olan, alternatif tıpta romatizma, kanser, baş ağrısı ve daha birçok hastalığa karşı binlerce yıldır kullanılmakta olan ve ekonomik değeri olarak da önemli olan Nigella sativa, Türkiye'nin çeşitli bölgelerinde yetiştirilmektedir. Çörek otu tohumunun farklı ekstraksiyon koşullarında toplam fenolik madde miktarı ve anktioksidan aktivite analizleri yapılmıştır. Bu amaçla tohum ve çözücü oranı en uygun olacak şekilde belirlenmiş ve farklı sıcaklık, çözücü oranı ve sürelerde ultrasonik dalga destekli ekstraksiyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Öğütücüde küçük parçalar haline getirilen tohum %70 etanol,  %50 etanol, %30 etanol ve %100 su içeren çözücü oranı, 40, 50 ve 60 °C sıcaklık ve 30, 45 ve 60 dk sürelerde ekstraksiyon işlemine tabi tutulmuşlardır. Toplam fenolik madde miktarına göre değerlendirdiğimizde %70 etanol içeren çözücüde, 60 oC sıcaklıkta ultrasonik dalga destekli ve 30 dk süreyle yapılan ekstraksiyonda en yüksek toplam fenolik madde miktarı elde edilmektedir. Ultrason destekli ekstraksiyon koşullarında elde edilen ekstrakta maltodekstrin çözeltisi eklenmiştir. Püskürtmeli kurutucu işlem koşulları; hava giriş sıcaklığı 150, 160 ve 170 °C, Maltodekstrin oranı % 10, 15 ve 20 ve akış hızı 9, 12 ve 15 olacak şekilde deneysel tasarım planlanmıştır. Elde edilen bulgulara göre çalışmamızda yanıt yüzey yöntemi kullanılarak, püskürtmeli kurutma işlemi için optimum şartları elde etmek amacıyla toplam fenolik madde miktarı miktarı, Carr Indeks (CI), antioksidan aktivite sistemde yanıt parametreleri (bağımlı değişkenler) olarak seçilmiştir. Püskürtmeli kurutucuda çörek otu tozu üretimi için optimum kurutma koşulları hava giriş sıcaklığı 165 °C, maltodekstrin oranı % 10 ve akış hızı % 9 olarak tespit edilmiştir.
Ayranlara püskürtmeli kurutucu ve akışkan yataklı sistemde elde edilen mikrokapsüller ve ekstrakt ilave edilmiştir. Ayranlarda mikrobiyolojik, fizikokimyasal ve duyusal testler gerçekleştirilmiştir. Akışkan yataklı sistem ve püskürtmeli kurutucu ile elde edilen mikrokapsüllerin ilave edildiği ayran örneklerinde enkapsülasyon işlemi toplam fenolik bileşenler korunmasını sağlamıştır. Depolama süresince ayranların L ve b değeri artarken, a değerinde azalma gerçekleşmiş, laktobasil, streptokok ve toplam aerobik mezofilik mikroorganizma sayılarında azalma görülmüştür. Koliform grubu mikroorganizmaya rastlanılmaması ayran üretimin hijyenik şartlarda olduğunu göstermektedir.
Kontrol örneği panelistler tarafından görünüm, renk, kıvam, tat-aroma, koku ve genel beğeni bakımından değerlendirmeleri sonucunda en yüksek puanları almıştır. Tüm örneklerde ilave edilen ekstrakt ve mikrokapsül miktarı arttıkça ve depolamanın her haftasında puanlarda azalma görülmüştür. 
Timokinon miktarı en yüksek akışkan yataklı kurutucuda elde edilen mikrokapsülün ilave edildiği ayran örneğinde 4.14 mg/L düzeyinde tespit edilmiştir. Bu çalışma ile biyoaktif olarak önemli olan çörek otunun enkapsülasyon teknikleri ile fonksiyonel bir ürün üretimi gerçekleşmiştir.

Abstract:
Black cumin (Nigella sativa L.) is a plant species that is widely used in the food sector, especially in bakery products, spices, dairy and dairy products in our country and in the world, and its usage potential is increasing. As a result of scientific research, black cumin seed has become a product recommended to be consumed by scientists due to the vitamins, active substances and essential fatty acids in its structure. Nigella sativa, which has anti-inflammatory, anti-viral, anti-allergic, neuroprotective, anti-diabetic and anticarcinogenic effects, has been used in alternative medicine for thousands of years against rheumatism, cancer, headache and many other diseases and is also important in terms of economic value, is grown in various regions of Turkey. The total phenolic content and anthioxidant activity of black cumin seed were analyzed under different extraction conditions. For this purpose, the ratio of seed and solvent was determined to be the most appropriate and ultrasonic wave assisted extraction was carried out at different temperatures, solvent ratios and times. The seeds, which were ground into small pieces in the grinder, were subjected to extraction at solvent ratios of 70% ethanol, 50% ethanol, 30% ethanol and 100% water, temperatures of 40, 50 and 60 °C and times of 30, 45 and 60 minutes. When evaluated according to the amount of total phenolic matter, the highest amount of total phenolic matter is obtained in 70% ethanol containing solvent, ultrasonic wave assisted extraction at 60 °C temperature for 30 minutes. Maltodextrin solution was added to the extract obtained under ultrasound-assisted extraction conditions. The experimental design was planned as spray dryer process conditions; air inlet temperature 150, 160 and 170 °C, maltodextrin ratio 10, 15 and 20% and flow rate 9, 12 and 15. According to the findings, total phenolic content, Carr Index (CI), antioxidant activity were selected as response parameters (dependent variables) in order to obtain optimum conditions for spray drying process by using response surface method in our study. The optimum drying conditions for black cumin powder production in the spray dryer were determined as air inlet temperature 165 °C, maltodextrin ratio 10% and flow rate 9%.
Microcapsules obtained by spray dryer and fluidized bed system and extract were added to the ayran. Microbiological, physicochemical and sensory tests were performed on the ayran. The encapsulation process preserved total phenolic compounds in ayran samples to which microcapsules obtained by fluidized bed system and spray dryer were added. During the storage period, the L and b values of the ayran samples increased while the a value decreased, and the number of lactobacillus, streptococcus and total aerobic mesophilic bacteria decreased. No coliform group microorganisms were found, indicating that ayran production was under hygienic conditions.
The control sample received the highest scores by the panelists in terms of appearance, color, consistency, taste, odor and general taste. In all samples, the scores decreased as the amount of extract and microcapsules added increased and at each week of storage.
The highest amount of thymoquinone was 4.14 mg/L in the ayran sample to which the microcapsule obtained in the fluidized bed dryer was added.. In this study, a functional product was produced by encapsulation techniques of black cumin, which is bioactively important.