Üzüm çekirdeklerinden enzim destekli sulu ekstraksiyon yöntemi ile yağ eldesi
Production of oil from grape seeds using enzyme-assisted aqueous extraction method
Yazar: MEHMET ARSLAN
Danışman: PROF. DR. GÜLDEM ÜSTÜN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Üzüm çekirdeği (Vitis vinifera L), gıda sanayii, eczacılık, kozmetik ve medikal alanlarda, yapısında bulunan antioksidan ve yağ asitleri içerikleri sebebiyle son yıllarda dikkat çeken bir tohum haline gelmiştir. Dünya üzüm üretimi 65 milyon ton civarında olup Türkiye 3,9 milyon ton ile dünya sıralamasında 6. sırada yer almaktadır. Ülkemizde üzüm özellikle Akdeniz ve Ege bölgelerinde yaygın olarak yetiştirilmektedir. Üzümün dörtte birlik kısmını oluşturan çekirdeği % 10 ? 12 oranında yağ içermektedir. Meyve suyu ve şarap sanayiinin yan ürünü olan çekirdeklerden elde edilen bu yağ linoleik (%65-70) ve oleik (%15-25) asitlerce zengindir. Ayrıca üzüm çekirdeği yağı zengin antioksidan (monomerik flavan-3-ol, fenolik asitler ve oligomerik proantosiyanidinler) içeriği ile de sağlığa yararlı yağlar sınıfına dahil edilmektedir. Üzüm çekirdeğinin deri, kolojen bağlar, damarlar, kan dolaşımı ve kalp üzerinde koruyucu etkilere sahip olduğu ortaya konulmuştur.Bitkisel tohum ve çekirdeklerden endüstriyel olarak presleme ve çözücü ekstraksiyonu ile yağ elde edilmektedir. Çözücü olarak genellikle hekzan kullanılır. Çözücü ortamında çalışmak emniyet, çevre kirliliği açısından sıkı tedbirlerin alınmasını gerektirir ve yağda kalan çözücü bakiyesinin kontrol dışı kalması da insan sağlığını olumsuz yönde etkiliyebilir. Bu nedenle son yıllarda sulu ekstraksiyon ile yağ eldesi üzerinde yapılmış çalışmaların sayısı hızla artmaktadır.Bu çalışmada, üzüm çekirdeklerinden sulu ortamda yüksek verimle yağ eldesi hedeflenmiştir. Çekirdekler, içerisinde hücre çeperlerini degrade edebilecek enzimler (proteaz ve selülaz enzimleri) bulunan, su ile ekstrakte edilmiştir. Yağ verimine reaksiyon parametrelerinin (pH, enzim cinsi ve miktarı, tanecik boyutu ve sürenin) etkisi incelenmiş ve reaksiyon parametreleri optimize edilmiştir.Ekstraksiyonlar, ÜÇ1 (0,6 mm den küçük) ve ÜÇ2 (0,6-1,0 mm) tane boyutlarındaki fraksiyonlar ile 50°C sıcaklıkta, 1:7 çekirdek:tampon çözelti oranında, pH 4-6 aralığında, 0,25-1,25 mL/g enzim miktarlarında 4-24 saat sürede yapılmıştır. Proteaz olarak Alcalase 2.5L ve selülaz olarak Celluclast 1.5L ticari enzimleri kullanılmıştır. Çalışmamızda proteaz ile pH 6'da 0,5 mL/g enzim miktarında 6 saatte % 26,1 verimle, selülaz ile ise pH 5'de 0,5 mL/g enzim miktarında 15 saatte % 26,2 verimle yağ ekstrakte edilebilmiştir. Küspede kalan yağ miktarı üzerinden yapılan hesaplamalara göre, proteaz ile pH6 da 24 saatte % 75,4 verimle ve selülaz ile pH 5 de 6 saatte %62 verimle yağın ekstrakte edilmiş olduğu da belirlenmiştir.Sonuç olarak, proteaz katkılı sulu ekstraksiyon ile üzüm çekirdeklerinden %75 verimle yağ elde edilebilmektedir. Bu yağ ile çekirdeklerden direkt hekzan ile elde edilmiş yağ arasında, asit değeri ve yağ asitleri bileşimleri açısından bir fark olmadığı da saptanmıştır.

Abstract:
Grape seed (Vitis vinifera L), has been a seed gained a lot of attraction in food industry, pharmacy, cosmetic and medical applications because of its rich content by means of antioxidants and fatty acids. While total grape production in the world is 65 billion tons per year, Turkey is holding the 6. place with 3.9 billion tons. In our country grape is produced mostly in Mediterranean and Aegean regions. The seed part of the grape that occupies the ¼ of the volume includes fat by ratio of %10-12. This fat that is produced by the seeds which are the byproducts of fruit juice and wine industry, contains %65-70 linoleic and %15-25 oleic acids. In addition to this, grape seed oil is very good for health because of its the high antioxidant contents (monomeric flavan-3-ol , phenolic acids and oligomeric proanthocyanidins). It s a proven fact that grape seed has protective effects on skin, collagen fibers, vessels, blood circulation and heart functions.Today industrially way of extracting fat from plant germ and seeds are mostly done by using pressure and solvent extraction methods. Mostly hexane is used as a solvent. Working with solvents requires very high standard of precautions and small amount of remaining solvent in the fat content may have harmful effects on human health. Because of this reasons, the number of studies about extraction in aqueous environment is increasing every other year.In this study, aim is to gain oil in aqueous environment with high yields. Seeds were extracted in aqueous environment using enzymes (protease and cellulase) to be able to degrade the cell wall. The effect of reaction parameters (pH, enzyme type and amount, particle size and time) for the oil yield was examined and reaction parameters were optimized.Extraction experiments were carried out by using ÜÇ1 (smaller than 0,6 mm) and ÜÇ2 (0,6-1,0 mm) fractions at 50 oC, 1:7 seed:buffer solution ratio, pH 4-6 intervals using 0,25-1,25 mL/g enzymes for 4-24 hours. Alcalase 2.5L and Celluclast 1.5L used as commercial Protease and Cellulase sources. In our study using protease (0,5 mL/g enzyme ratio) at pH 6 for 6 hours resulted %26,1 and cellulase (0,5 mL/g enzyme ratio) at pH 5 for 15 hours resulted %26,2 oil yields. By experimenting and calculating the oil amount remained in pulp gives also %75,4 yield for protease at ph 6 for 24 hours and %62 for cellulase at pH 5 for 6 hours.As a result of using protease assisted aqueous extraction, oil can be extracted at %75 yield from grape seeds. And also it is confirmed that there is no difference in acid values and fatty acid distributions between oils gained with using hexane and enzyme.