Nar kabuğundaki polifenollerin mikrodalga destekli ekstraksiyonunun incelenmesi ve ekstraksiyon koşullarının optimizasyonu
Investigation of microwave-assisted extraction of polyphenolic compounds in the pomegranate peel and optimization of the extraction parameters
Yazar: MERVE HÜSEYİNBAŞ
Danışman: PROF. DR. AFİFE GÜVENÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Nar kabuğu = Pomegranate peel ; Optimizasyon = Optimization ; Polifenol = Polyphenol ; Özütleme = Extraction

Özet:
Nar, sıklıkla gıda endüstrisinde nar suyu, nar ekşisi olarak değerlendirilmekte ve %50'si kabuk olan kısmı ise atılmakta ve ziyan olmaktadır. Bu atıklar yüksek miktarda fenolik madde içermektedir. Nar kabuğu içerdiği fenolik bileşikler sayesinde antioksidan ve antimikrobiyal özellikler göstermesinin yanı sıra antidiyabetik, antikanserojen, antimutajenik, antienflamatuar, antihipoglisemik, antihiperlipidemik etkileri ve kardiyovasküler hastalıkların önlenmesi ile bağışıklık sistemini güçlendirme gibi birçok sağlığa yararlı özelliği bulunmaktadır.  Bu çalışmada, geleneksel yöntemlere alternatif olarak çevre dostu ekstraksiyon yöntemi olan mikrodalga destekli çözücü ekstraksiyon (MDDE) ile nar kabuğundan fenolik bileşiklerin ekstrakte edilmesi ve ekstraksiyon koşullarının optimizasyonu amaçlanmıştır. Çalışılan proses koşulları; katı/çözücü oranı (0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2 g/ml) mikrodalga gücü (270, 360, 450, 540, 630W), ekstraksiyon süresi (2, 4.5, 7, 9.5, 12 dakika) ve EtOH/H2O karışımı (%100, 75, 50, 25, 0 v/v) olarak belirlenmiştir. Toplam fenolik madde miktarı (TFM) ve toplam antioksidan aktivitesi (TAA) bağımlı değişkenlerdir. TFM Folin-Ciocalteu ayracı ile TAA ise DPPH yöntemi ile tayin edilmiştir. Merkezi Kompozit Tasarım (Central Composite Design-CCD) ile deneysel tasarımı yapılmış ve sistem modellenerek elde edilen deneysel veriler kullanılmış, çok değişkenli-çok amaçlı optimizasyon için NSGA-II ve istenebilirlik (desirability) uygulanmıştır. Optimum ekstraksiyon koşulları EtOH/H2O oranı %75, mikrodalga gücü 365 watt, ekstraksiyon süresi 9 dakika, katı/çözücü oranı 0.8 g/ml olarak bulunmuştur. Bu koşullardaki optimum yanıtlar, TFM 106.85 mg GAE/g kuru kabuk ve TAA %98.45 olarak bulunmuştur. Tüm bu sonuçlar ışığında, MDDE geleneksel ekstraksiyon yöntemlerine göre hem TFM veriminin artırılmasında hem de ekstraksiyon süresinin azalmasında etkin rol oynamış ve fenolik bileşiklerin başarılı bir şekilde ekstraksiyonu sağlanmıştır.

Abstract:
Pomegranate is often utilized to produce pomegranate juice and pomegranate syrup in the food industry, and the peel which constitutes 50% of the fruit is thrown away and wasted. These wastes contain high amount of phenolic substances. Thanks to the phenolic compounds it contains, the pomegranate peel has antioxidant and antimicrobial properties as well as many beneficial properties such as antidiabetic, anticarcinogenic, antimutagenic, anti-inflammatory, antihypoglycemic, antihyperlipidemic, prevention of cardiovascular diseases and strengthening the immune system. In this study, it was aimed to extract phenolic compounds from pomegranate peel and to optimize extraction conditions with microwave assisted solvent extraction (MDDE), which is an environmentally friendly extraction method as an alternative to traditional methods. Working extraction conditions; solid/solvent ratio (0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2 g/ml) microwave power (270, 360, 450, 540, 630W), extraction time (2, 4.5, 7, 9.5, 12 minutes) and EtOH/H2O mixture (100%, 75, 50, 25, 0 v/v). Total phenolic substance content (TFM) and total antioxidant activity (TAA) are dependent variables. TFM was determined by Folin-Ciocalteu reagent and TAA was determined by DPPH method. Experimental design was made with Central Composite Design (CCD) and experimental data obtained by modeling the system were used, NSGA-II and desirability were applied for multivariate-multiobjective optimization. Optimum extraction conditions were found to be 75% EtOH/H2O ratio, microwave power 365 watts, extraction time 9 minutes, solid/solvent ratio 0.8 g/ml. The optimum responses in these conditions were found to be TFM 106.85 mg GAE/g dry peel and TAA 98.45%. According to all these results, MDDE played an active role in both increasing the TFM yield and reducing the extraction time compared to traditional extraction methods, and successful extraction of phenolic compounds was achieved.