Elma posasından pektin ekstraksiyonunda infrared destekli mikrodalga yönteminin kullanımı ve ekstraksiyon koşullarının Taguchi matematiksel model ile optimizasyonu
The use of infrared-assisted microwave method in the extraction of pectin from apple pomace and optimization of extraction conditions using the Taguchi mathemati̇cal model
Yazar: MEHMET HORZUM
Danışman: PROF. DR. MAHMUT DOĞAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Elma posası (EP) global olarak büyük miktarlarda ortaya çıkan, içerdiği kıymetli bileşenler sebebiyle son derece önemli bir gıda sanayi yan ürünüdür. Bu çalışmada, önemli bir pektin kaynağı olan elma posasından farklı mikrodalga uygulamaları (infrared destekli mikrodalga (İDM) ve mikrodalga (M)) kullanılarak pektin ekstraksiyonu gerçekleştirilmiştir. Ekstraksiyon koşulları Taguchi karışık tip L18 (61x34) deney tasarımı ile optimize edilmiştir. Bunun için 5 faktör (mikrodalga gücü, asit çeşidi, pH, katı sıvı oranı, süre) ve 5 farklı yanıt (verim (%), dekstroz eşdeğerliği (%DE), toplam fenolik madde (TFM) (mg gallik asit eşdeğerliği (GAE)/g EP), ABTS (mg troloks eşdeğerliği (TE)/g EP), antioksidan aktivite (%AA)) kullanılmıştır. En yüksek pektin verimi (%18,22) infrared destekli mikro dalga yöntemiyle elde edilirken, yöntemin mikrodalga ve klasik yönteme kıyasla pektin ekstraksiyon veriminin artmasında etkili olduğu belirlenmiştir. Elma pektinlerinin, galakturonik asit (GalA) içerikleri, monosakkarit kompozisyonları, homogalakturonan (HG) ve ramnogalakturonan-I (RG-I) oranları belirlenmiş ve FTIR, XRD, C NMR, H NMR, TGA SEM analizleriyle yapısal karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. En yüksek GalA (%65,35), HG (%61,62), su tutma kapasitesi (19,18 g/g) laktik asit kullanımıyla 360W mikrodalga gücü uygulamasını içeren pektin ekstraksiyonunda gözlemlenmiştir. Tüm elma pektini %2 (m/v) solüsyonları psödoplastik akış tipi ve viskoz özellikler göstermiştir. Aynı zamanda hazırlanmış elma pektini solüsyonlarının (20mg/mL) α-glukozidaz, pankreatik α-amilaz ve pankreatik lipaz enzimleri üzerine önemli derecede inhibisyon aktivitesi gösterdiği öne çıkmıştır.

Abstract:
Apple pomace (AP) is crucial food industrial by-product due to its valuable components, which is produced in large amounts globally. In this study, pectin extraction was performed from apple pomace, an important pectin source, using different microwave (infrared assisted microwave (IAMW), microwave (MW)) applications. Extraction conditions were optimised by Taguchi mixed type L18 (61x34) experimental design. For this, 5 factors (microwave power, acid type, pH, solid liquid ratio, time) and 5 different responses (yield (%), total phenolic content (TPC) (gallic acid equivalent (mgGAE)/g AP), ABTS (trolox equivalent (mgTE)/g AP), antioxidant capacity (%AA), dextrose equivalent (%DE)) were used. It was observed that the infared assisted microwave method showed better results on pectin yield compared to microwave method and conventional method. Also, the highest pectin yield (18,22%) was observed in pectin extraction which included the 360W infrared assisted microwave power applied with citric acid. The GalA contents, monosaccharide compositions, homogalacturonan (HG) and rhamnogalacturonan-I (RG-I) of apple pectins were identified and structural characterisation was analysed by FTIR, XRD, C NMR, H NMR, TGA, SEM. On the other hand, the highest GalA content (65,35%), HG (61,62%), water holding capacity (19,18 g/g) was observed in pectin extraction which included the 360W microwave power applied with lactic acid. All apple pectin 2% (m/v) solutions showed pseudoplastic flow characteristic and viscous properties. Furthermore, solutions of apple pectins (20 mg/mL) showed excellent inhibition activity on α-glucosidase, pancreatic α-amylase and pancreatic lipase enzymes.