Doğal derin ötektik çözücüler ile propolis ekstraksiyonu ve ekstraktın in situ antifungal etkisinin incelenmesi
Propolis extraction with natural deep eutectic solvents and investigation of the in situ antifungal effect of the extract
Yazar: UFUK ALPAT
Danışman: PROF. DR. OSMAN SAĞDIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı öncelikle propolisten fenolik bileşiklerin ekstraksiyonu için doğal derin ötektik çözücülerin (Natural Deep Eutectic Solvents) kullanım potansiyelini incelenmek ve merkezi kompozit tasarım kullanarak ekstraksiyon sürecini optimize etmektir.
Bu amaçla NADES'ler 109 farklı bileşimde hazırlanmış, stabiliteleri, fizikokimyasal özellikleri ve fenolik bileşikleri çözme kabiliyetleri açısından analiz edilmiştir. Analiz edilen NADES'lerden etanolle yapılan ekstraksiyona en yakın sonuçlar veren dördü ekstraksiyon işlemi için değerlendirilmiştir.
Dört NADES arasında, NADES 62 (betain, malik asit ve prolin 1:1:1, %15 su) 80°C, 135 dakika ve %100 ultrason genliğinde en yüksek ekstraksiyon verimini sergilemiştir. NADES'ler için maksimum toplam fenolik ve toplam flavonoid içerikleri sırasıyla 5284,2 mg GAE/L ve 1531,2 mg KE/L olarak tespit edilmiştir.
Ultra saf su ile hazırlanan propolis ekstraktları hiçbir mikroorganizma için inhibisyon sağlamazken, NADES'lerle hazırlanan tüm propolis ekstraktları test edilen bakteriler (Salmonella spp., Staphylococcus aureus) için %80 etanol ile hazırlanan propolis ekstraktlarından daha iyi antibakteriyel aktivite göstermiştir, ancak bu etkinin büyük bir kısmının çözücüden kaynaklandığı anlaşılmaktadır.
Antifungal özellikler açısından, NADES 58 ve NADES 62 Aspergillus niger, Aspergillus oryzae ve Penicillium spp.'ye karşı en güçlü inhibisyon zonlarına sahip olmuştur. Propolisle muamele edilmemiş NADES 62'nin herhangi bir küf için inhibisyon zonu oluşturmadığı gözlenmiştir; bu nedenle küf inhibisyonunun tamamen ilgili çözücülerden elde edilen propolisin aktif bileşenlerinden kaynaklandığı belirlenmiştir.
En yüksek antifungal etkiye ve en yüksek toplam fenolik içeriğe sahip olan NADES 62 ile hazırlanan propolis ekstraktı, model bir gıdada farklı oranlarda antifungal ajan olarak kullanılmıştır. Penicillium spp. ile inoküle edilmiş keklerde (model gıda) %2,5 oranında kullanıldığında antifungal ajan içermeyen keklere oranla %100 daha başarılı antifungal etki gösterdiği tespit edilmiştir. Aspergillus niger için ise bu oran %7,5 olarak bulunmuştur.
Sonuç olarak bu çalışmada doğal derin ötektik çözücüler ile hazırlanan propolis ekstraklarının gıda ürünlerinde etkili antifungal ajanlar olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The aim of this study was primarily to investigate the potential of using Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) for the extraction of phenolic compounds from propolis and to optimize the extraction process using a central composite design.
For this purpose, NADESs were prepared in 109 different compositions and analyzed for their stability, physicochemical properties and ability to solubilize phenolic compounds. Four of the analyzed NADESs, which gave the closest results to ethanol extraction, were evaluated for the extraction process.
Among the four NADESs, NADES 62 (betaine, malic acid and proline 1:1:1, 15% water) exhibited the highest extraction yield at 80°C, 135 minutes and 100% ultrasound amplitude. The maximum total phenolic and total flavonoid contents for NADESs were 5284.2 mg GAE/L and 1531.2 mg QE/L, respectively.
While propolis extracts prepared with ultrapure water showed no inhibition for any microorganism, all propolis extracts prepared with NADESs showed better antibacterial activity for the tested bacteria (Salmonella spp., Staphylococcus aureus) than propolis extracts prepared with 80% ethanol, but most of this effect seems to be due to the solvent.
In terms of antifungal properties, NADES 58 and NADES 62 had the strongest zones of inhibition against Aspergillus niger, Aspergillus oryzae and Penicillium spp. It was observed that NADES 62 not treated with propolis did not form inhibition zones for any mold; therefore, the mold inhibition was entirely due to the active components of propolis obtained from the respective solvents.
Propolis extract prepared with NADES 62, which has the highest antifungal effect and the highest total phenolic content, was used as an antifungal agent in different ratios in a model food. When used at 2.5% in cakes inoculated with Penicillium spp. (model food), it was found to show 100% more successful antifungal effect than cakes without antifungal agent. For Aspergillus niger, this rate was found to be 7.5%.
As a result, it was concluded that propolis extracts prepared with natural deep eutectic solvents can be used as effective antifungal agents in food products.