Lahana (Brassica oleracea Var. Capitata L.) bitki ekstresinde s-metilmetiyonin (vitamin U) belirlenmesi: Mikrokapsülasyon, karakterizasyon ve salınım çalışmaları
Determination of s-methylmethionine (vitamin U) in plant extract of cabbage (Brassica oleracea Var. Capitata L.): microcapsulation, characterization and release studies
Yazar: ELİF KÖKSAL
Danışman: PROF. DR. FETHİYE GÖDE
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Arap zamkı = Gum-arabic ; Jelatin = Gelatin ; Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation ; Sodyum aljinat = Sodyum alginate ; İn vitro = In vitro

Özet:
Lahana bitkisi (Brassica oleracea L. var. capitata) polifenoller, mineraller, askorbik asit gibi bileşiklerin yanı sıra antiinflamatuar özelliklere sahip glutamin gibi bazı amino asitleri içerir. Ayrıca besleyici içeriğinde peptik ülser hastalığının tedavisinde ve önlenmesinde etkili olan Vitamin U (S-metilmetiyonin) bileşeni bulunmaktadır. Fonksiyonel özelliğe sahip bitkilerde yer alan biyoaktif bileşenlerin insan sağlığına olumlu etkileri son yıllarda yapılan çalışmalarla kanıtlanmaktadır; fakat bitkilerde bulunan bu biyoaktif bileşenler çoğunlukla kararsız bir yapıya sahiptir ve dış ortam faktörlerinde kolayca bozulma reaksiyonları gösterebilmektedir. Bu nedenle bu önemli aktif bileşenlerin dış ortam koşullarından korunması önemlidir. Mikrokapsülasyon tekniği bu bileşenlerin korunması için yararlanılan en önemli tekniklerden birisidir.
Tez çalışmasında öngördüğümüz hedefler arasında ilk olarak, fonksiyonel bitki olarak bilinen lahana bitkisinden iki farklı ekstraksiyon metodu ile hazırlanan bitki ekstraktlarından, bitkinin önemli aktif bileşeni olan S-metilmetiyonin (vitamin U) ve bazı amino asitlerin (L-methionine, L-glutamine, L-histidine, L- lysine, L-aspartic acid, glucoraphani gibi) varlığının HPLC amino asit analizden faydalanarak belirlenmesi amaçlanmıştır. İkinci aşama olarak S-metilmetiyonin (vitamin U) etken maddesini içeren lahana (Brassica oleracea L. var. capitata) bitki ekstraktının, Jelatin/Arap zamkı (GE-GA) ve Jelatin/Sodyum aljinattan(GE-SA) oluşan iki farklı doğal polimerik duvar materyali kullanılarak kompleks koaservasyon yöntemiyle başarılı bir şekilde mikroenkapsüle edilmiştir. Bitki ekstraktların ve üretilen mikrokapsüllerin HPLC analiz sonuçları, lahana ekstraktındaki vitamin U ve amino asit bileşiklerinin mikrokapsüllerin yapısında da bulunduğunu doğrulamıştır. Mikrokapsüllerin morfolojik analizi, Jelatin/Arap zamkı ve Jelatin/Sodyum aljinat mikrokapsüllerin homojen, küresel bir kabuk yapısına sahip olduğunu göstermiştir. FTIR analiz sonuçları, duvar (kaplama) malzemeleri ve mikrokapsüller arasındaki etkileşimi doğrulamıştır ve ayrıca lahana bitki ekstresi ve mikrokapsüllerin bantlarında görülen benzerlikler, lahana bitkisi ekstresinin başarılı bir şekilde mikrokapsüllendiğini göstermiştir. Mikrokapsüllerin in vitro salım testi, simüle edilmiş mide sıvısında (pH 1,2) ve simüle edilmiş bağırsak sıvısında (pH 7,4) 48 saat boyunca incelenmiştir. Hazırlanan Jelatin/Arap zamkı ve Jelatin/Sodyum aljinat mikrokapsüllerin pH'a bağlı hedeflenen salımları da mikrokapsüllerin pH 7,4'te yüksek ve kontrollü salım sergilediğini göstermiştir. In vitro salım profilleri, GE-GA bazlı mikrokapsüllerin GE-SA bazlı mikrokapsüllere kıyasla daha iyi ve daha uzun süreli bir salım modeline sahip olduğunu göstermiştir. Jelatin/Sodyum aljinat ve Jelatin/Arap zamkı kompleksinde iki farklı duvar formülasyonu ile hazırlanan mikrokapsüllerin şişme testleri de salınım profilleriyle benzerlik göstermiştir ve her iki mikrokapsülde pH 1,2'ye kıyasla hem 25 oC hem de 37 oC'de pH 7,4'te daha yüksek derecede şişme göstermiştir.
Genel olarak, mikrokapsüllerin karakterizasyon sonuçları, lahana bitkisi ekstresi içeren kapsüllerin pH kontrollü ve sürekli salım özelliklerine sahip olduğunu ve peptik ülser tedavisi salım taşıyıcıları için alternatif bir uygulama sağlayabileceğini göstermektedir.

Abstract:
The cabbage plant (Brassica oleracea var. capitata L.) contains polyphenols, minerals, compounds such as ascorbic acid, as well as some amino acids such as glutamine, which has anti-inflammatory properties. In addition, its nutritional content contains Vitamin U (S-methylmethionine), which is effective in the treatment and prevention of peptic ulcer disease. The studies conducted in recent years have proven the positive effects of bioactive components in plants with functional properties on human health; however, these bioactive components in plants are mostly unstable and can easily show degradation reactions in external environmental factors. Therefore, it is important to protect these important active ingredients from external environmental conditions. Microencapsulation technique is one of the most important techniques used for the preservation of these components. First of all, the targets envisaged in the thesis study, it was aimed to determine the presence of S-methylmethionine (Vitamin U), which is the important active component of the plant, and some amino acids (L-methionine, L-glutamine, L-histidine, L- lysine, L-aspartic acid, glucoraphani) from the plant extracts prepared by two different extraction methods from cabbage plants, known as functional plants, by using HPLC amino acid analysis. As the second step, the cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata) plant extract containing the active ingredient S-methylmethionine (vitamin U) was successfully microencapsulated by complex coacervation method using two different natural polymeric wall materials consisting of Gelatin/Gum arabic (GE-GA) and Gelatin/Sodium alginate (GE-SA). The HPLC analysis results of plant extracts and produced microcapsules confirmed that vitamin-U and amino acid compounds in cabbage extract are also present in the structure of microcapsules. Morphological analysis of the microcapsules showed that the Gelatin/Gum arabic and Gelatin/Sodium alginate microcapsules had a homogeneous, spherical shell structure. The FTIR analysis results confirmed the interaction between the wall (covering) materials and the microcapsules, and the similarities seen in the bands of the cabbage plant extract and microcapsules also showed that the cabbage plant extract was successfully microencapsulated. The in vitro release test of microcapsules was studied in simulated gastric juice (pH 1,2) and simulated intestinal fluid (pH 7,4) over 48 hours. The pH dependent targeted releases of the prepared gelatin/gum arabic and gelatin/sodium alginate microcapsules also showed that the microcapsules exhibited high and controlled release at pH 7,4. In vitro release profiles showed that GE-GA-based microcapsules had a better and longer-lasting release pattern compared to GE-SA-based microcapsules. The swelling tests of microcapsules prepared with two different wall formulations in gelatin/sodium alginate and gelatin/gum arabic complex showed similarity with their release profiles, and showed a higher degree of swelling at pH 7,4 at both 25 °C and 37 °C compared to pH 1,2 in both microcapsules. 
Overall, the characterization results of the microcapsules show that the capsules containing cabbage plant extract have pH controlled and sustained release properties and may provide an alternative application for peptic ulcer therapy release carriers.