Isırgan otundan enzimatik ekstraksiyonla elde edilen Zn-klorofil türevlerinin elektriksel yöntemler ile mikroenkapsülasyonu
Microencapsulation of enzymatically extracted Zn-chlorophyll derivatives from nettle by electrical methods
Yazar: İDİL TEKİN
Danışman: DOÇ. DR. SEDA  ERSUS BİLEK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Isırgan otu = Stinging nettles ; Klorofil = Chlorophyll ; Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation ; İyontoforez = Iontophoresis

Özet:
Gıda ürünlerinde renklendirici olarak doğal renk maddelerinin kullanımına ilişkin talep giderek artmaktadır. Bitkilere özgü doğal yeşil rengi veren klorofillerin bu amaçla kullanımı ise çok yaygın değildir. Çünkü klorofiller hücre içerisinden ekstrakte edildikleri anda sahip oldukları yeşil renk oksidatif ve enzimatik reaksiyonlar sonrasında istenmeyen kahverengine dönüşmektedir. Bu durumu bertaraf ederek doğal yeşil renklendirici üretimini sağlayabilmek için hammadde olarak ısırgan otu kullanılmıştır. Klorofillerin moleküler düzeyde stabil hale getirilmesi, enzimatik ön işlem uygulaması sonrası ekstrasiyonu ve elde edilen ekstraktın iyonik jelleşme yöntemi kullanılarak mikroenkapsülasyonu konusu bu tez kapsamında çalışılmıştır.
İlk aşamada, doğal formda çok düşük stabiliteye sahip olan klorofil molekülünün stabil hale getirilmesi amacıyla molekülün merkezinde yer alan Mg++ iyonunun Zn++ iyonu ile yer değiştirmesini olanaklı hale getiren metal-klorofil kompleksi oluşturma yöntemi uygulanmıştır. Stabil hale getirilen klorofil molekülleri sonraki aşamada enzimatik ekstraksiyon yöntemi kullanılarak yüksek verimde ekstrakte edilmiştir. Yeşil renkli ekstrakt, iyonik jelleşme yöntemi ile mikroenkapsüle edilmiştir. İyonik jelleşme yönteminin etken maddeyi daha iyi koruması için yöntem üzerinde farklı uygulamalar yapılarak dört farklı mikrokapsül üretimi gerçekleştirilmiştir. 1. grup kontrol grubu (K) olarak klasik iyonik jelleşme metoduyla üretilirken (%1 sodyum aljinat, %20 Zn-klorofil ekstraktı, %2 kalsiyum klorür) 2. grup; klasik yöntemle üretilen mikrokapsüller üzerine kitosan (%0,4) kaplaması (KK) ile elde edilmiştir. 3. grup mikrokapsüllerde elektriksel bir yöntem olan iyontoforez yöntemi (İ) (%1 sodyum aljinat, %20 Zn-klorofil ekstraktı, %2 kalsiyum klorür, kalsiyum klorür çözeltisine uygulanan elektrik akımı; 20 V, 0,05 A)  kullanılmıştır. 4. grup mikrokapsüller ise elektriksel iyontoforez yöntemiyle üretilen mikrokapsüllerin üzeri kitosan (%0,4) (İK) ile kaplanarak elde edilmiştir. 
Depolamanın 4 farklı mikrokapsül grubu üzerine etkisinin belirlenmesi amacıyla 8 haftalık depolama süresi boyunca toplam klorofil miktarı, renk (L*, a*, b*) ve pH değerlerindeki değişim belirlenmiştir. Taze hammadde için de tekrarlanan bu analizlerin haricinde toplam kuru madde, çinko, salınım testi, model gıda içerisinde denemeleri ve mikrokapsüllerin karakterizasyonu için SEM görüntüleri incelenmiştir.
Elde edilen sonuçlar incelendiğinde depolama süresi boyunca tüm deneme gruplarında renk ve pH değerlerinde azalma olduğu belirlenmiştir (p<0,05). Mikrokapsül gruplarında başlangıç miktarına göre toplam klorofil miktarlarındaki azalma ise K%17,32, KK %44,97, İ %4,18 ve İK %26,52 şeklinde bulunmuştur. Elektriksel yöntem kullanılarak elde edilen mikrokapsüller diğer gruplara göre daha yüksek oranda klorofilin depolama süresince korunmasını sağlamıştır. Mikrokapsülere, ikinci bir katman olarak kitosan uygulaması asidik özellikte olması nedeniyle hem kontrol ve hem de iyontoferez yöntemi uygulanan gruplarda klorofil bozunumunun artmasına neden olmuştur (p<0,05). Klorofil mikroenkapsülasyonunda kitosan uygulamasının uygun olmadığı belirlenmiştir.

Abstract:
The demand for the use of natural coloring materials as coloring agents in food products is increasing steadily. The use of chlorophylls, which give a natural green color that is specific to plants, is not very common for this purpose. Because chlorophyll is extracted from the cell and the green color they have is transformed into unwanted brown after oxidative and enzymatic reactions. Stinging nettle is used as a raw material in order to eliminate this situation and to provide natural green colorant production. The microencapsulation of the chlorophyll by molecular stabilization, extraction after enzymatic pretreatment and ionic gelation of the obtained extract have been studied in this thesis.
In the first step, the metal-chlorophyll complex formation method has been chosen for stabilizing the chlorophyll molecule, which has very low stability in natural form. The stabilized chlorophyll molecules were then extracted with high efficiency using enzymatic extraction method. Four different microcapsules were produced by different applications on the method in order for the ionic gelation method to give better results. Group 1 (control group) (K) was produced by classical ionic gelation method (1% sodium alginate, 20% Zn-chlorophyll extract, 2% calcium chloride) while on microcapsules produced by the classical method, coated with chitosan (0,4%) in group 2 (KK). Iontophoresis method (I) (1% sodium alginate, 20% Zn-chlorophyll extract, 2% calcium chloride, electric current applied to calcium chloride solution, 20 V, 0,05 A) was used as an electrical method in group 3 microcapsules. Group 4 microcapsules were obtained by coating with microcapsules produced by electrical iontophoresis with chitosan (0,4%) (IK). 
The change in total chlorophyll content, color (L *, a *, b *) and pH values over 8 weeks storage period was determined to determine the effect of storage on 4 different microcapsule groups. Apart from these repeated analysis for fresh raw materials were also examined SEM images, total dry matter, zinc, release test, model food experiments to characterization of microcapsules.
 When the results obtained were examined, it was determined that color and pH values were decreased in all experimental groups throughout the storage period (p <0,05). The decrease in total chlorophyll content in the microcapsule groups according to the initial amount was found to be 17.32% in the group 1 (control), 44.97% in the group 2, 4,18% in the group 3 and 26.52% in the group 4. The microcapsules obtained using the electrical method provided higher protection of chlorophyll during storage than other groups. Chitosan application as a second layer to microcapsules resulted in an increase in chlorophyll decay in both control and iontophoresis methods (p <0,05). It has been determined that the application of chitosan in chlorophyll microencapsulation is not appropriate.