Fiber optik yansıma spektroskopisi kullanarak Cerasus L. (rosaceae) örneklerinin toplam antosiyanin kapasitesinin belirlenmesi için yeni bir yöntem geliştirilmesi
Development of a new method to determine the total anthocyanin capacity of Cerasus L. (rosaceae) samples using fiber optic reflection spectroscopy
Yazar: OLCAY TAHMAZ
Danışman: PROF. DR. BİRSEN ÖZTÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Kimya, biyoloji ve eczacılık alanlarında disiplinler arası çalışmalarda son yıllarda kaydedilen ilerlemeler, doğal ürün kimyası araştırmalarını destekleyerek, doğal diyet fitokimyasallarının birçok sınıfı hakkında değerli bilgiler sağlamıştır. Bu fitokimyasallar arasında bulunan polifenoller, bitkilerde bulunan antialerijenik, antiimflamatuar, antimikrobiyal ve antioksidan etkileri olan redoks-aktif sekonder metobolitlerdir. Sekonder metabolitlerin önemi ve bitki yaşamındaki birçok işlevsel rolleri on dokuzuncu yüzyıldan itibaren litertürde yer almıştır. Polifenoller, meyveler, sebzeler, tahıllar, çay, kahve gibi bitkilerde bulunan doğal bileşiklerdir.
Literatürde yapılan çalışmalar esas olarak polifenollerin organoleptik özelliklerine ve fizyolojik önemine odaklanmaktadır. Polifenollerin besin değerinin yanında kronik hastalık riskini azaltmaya yardımcı olabildiği ve özellikle serbest radikalleri süpürme özellikleri nedeniyle sağlık üzerinde olumlu bir etkiye sahip oldukları birçok araştırmacı tarafından yayınlanmıştır. Fenolik bileşikler üzerine yapılan araştırmalar esas olarak antosiyaninlere, doğal pigmentlere ve insan beslenmesinin ortak bileşenlerine (yiyecekler, meyveler ve sebzeler) odaklanmıştır. Yayınlanan çalışmalarda antosiyaninlerin renklendirme özelliklerin yanında, antioksidan aktiviteleri ve serbest radikal yakalama özellikleri nedeniyle de incelendiği görülmektedir. Özellikle son 20 yılda, antosiyaninlerin sağlık yararları yoğun bir araştırmaya konu olmuştur. Buna bağlı olarak ta, antosiyaninlerin pH-bağımlı temel hal kimyası oldukça zenginleşmişdir. Antosiyaninler pH'a duyarlı olmaları ile diğer flavonoidlerden kolayca ayrılır. Bu maddelerin pH indikatörü olduğu 1664 yılından beri bilinmektedir. Antosiyaninlerin pH indikatör özelliğinden farklı olarak insan sağlığı üzerindeki olumlu etkilerinin anlaşılması, antosiyaninler üzerindeki araştırmaların yoğunlaşmasına neden olmuştur. Öncelikle, sekonder metabolit özelliklerine vurgu yapılarak biyolojik aktiviteleri, veri tabanları, alım ve diyet kaynakları ele alınmaktadır.
Kiraz veya Kirazgiller, cinsi Prunus birçok bitki meyve ve taş meyve olan etli sert çekirdekli meyvedir. Ticarette kullanılan kiraz meyvesi genellikle tatlı kiraz, Prunus avium çeşitlerin türlerin sınırlı sayıda elde edilir. Adı 'kiraz' da kiraz ağacı anlamına gelir, ve bazen badem ve cins Prunus görsel olarak benzer çiçekli ağaçlar uygulanan, "süs kiraz", "kiraz çiçeği", vb gibidir. Yabani Kiraz Prunus avium sık sık, özellikle Britanya Adaları adı "yabani kiraz" olarak anılır olsa da ekimi dışında büyüyen kiraz türlerinin herhangi gösterebilir.
Kırmızı lahana (Brassica oleracea var. capitata f. rubra), turpgillerden (Brassicaceae) geniş ve kalınca kat kat yaprakları olan, güz sebzesi olarak yetiştirilen ve yaprakları koyu kırmızı/bordo olan bir lahana çeşididir. Pişirildiğinde genelde mavi renk alır. Kırmızı rengi muhafaza için içine sirke ya da asitli bir meyve konulmalıdır. Kırmızı lahana iyi gübrelenmiş bir toprağa ve yeterince neme ihtiyaç duyar. Mevsimlik bir bitkidir baharda ekilir ve güzün toplanır. Kırmızı lahana beyaz lahanaya göre kışın saklamaya daha elverişlidir, turşu yapılması gerekmez.
Yapısındaki fenolik bileşikler, bitkilerin farklı renklerde görünmesini sağlar. Bu maddeler bitkinin antioksidan ve antimikrobiyal etkileri için ana kaynak olarak kabul edilir. Renk, yemeğin çekiciliğinde de önemli bir rol oynar. Bu nedenle, gıda katkı maddelerinde toplam antosiyanin kapasitesinin analizi önemlidir. Literatürde, farklı bitkilerde pigmentlerin analizi için in vivo ve in vitro analitik teknikler geliştirilmiştir.
Doğal ürünlerdeki antosiyaninlerin kimliklerinin ve miktarlarının ve bunların in vivo ve in vitro etkilerinin belirlenmesinde analitik kimya önemli bir rol oynamaktadır. Antosiyanin pigmentlerinde yürütülen disiplinlerarası çalışmalar giderek artmaktadır. Antosiyaninlerin, flavonoidlerin en önemli grubudur ve bilinen antosiyaninlerin sayısı 600 ün üzerindedir. Bu nedenle antosiyanilerin analizi için özel uygulamalar gerekmektedir. Literatürde farklı ayırma ve saflaştırma yöntemlerinden sonra spektroskopik teknikler ile miktar ölçümleri yapılmaktadır. 
Bir gıda ürününün rengi, tadıyla ilişkili olup, aynı zamanda genel kalitesi için "parmak izi" olarak da işlev görebilir. Ayrıca antioksidan ve diğer yararlı özellikleri nedeniyle antosiyanin açısından zengin gıdalar gittikçe popüler hale gelmektedir. Ancak doğal pigmentlerin renkleri ışık, ısı v.b. koşullarla hızlı bozulmaktadır. Bu tez kapsamında doğal renkli bileşiklerin bir destek üzerine tutturulması ve analizlerinin reflektans spektrumları ölçülerek yapılması amaçlanmıştır. Böylece örneklerin bozulmadan saklanması ve ilerleyen zamanlarda analizlerinin yapılması'da sağlanacaktır.
Bu çalışmada, doğal kiraz örneklerinin toplam antosiyanin analizi fiber optik yansıma spektrofotometresi kullanılarak incelenmiştir. Ek olarak, dengesiz antosiyanin pigmentlerini, depolama ve ölçüm işlemleri sırasında herhangi bir bozulma olmadan analiz etmek için bir numune hazırlama yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemde, ekstrakte edilmiş kiraz numuneleri kromatografi kağıdı üzerinde immobilize edildi ve daha sonra yansıma spektrumları alındı. Yansıma ölçümleri, kromatografi kağıdının pürüzsüz bir yüzeye sahip olması nedeniyle başarıyla gerçekleştirildi. Ayrıca, kağıda emprenye edilen numunelerin 15 gün boyunca bozulmadığı bulundu. Kalibrasyon için siyanidin 3-soprozit klorür standardı kullanıldı. Türkiye'nin farklı bölgelerinden toplanan 11 farklı kiraz numunesi kalibrasyon grafiği kullanılarak analiz edildi. Örneklerdeki toplam antosiyanin miktarının, Siyanidin 3-sophorosid klorür eşdeğeri cinsinden 1,56 mg /g ile 10,12 mg /g arasında olduğu bulundu. Kiraz örneklerinin sonuçları spektrofotometrik yöntemle elde edilen değerlerle karşılaştırıldı. İki yöntemin korelasyonu 0,89 olup, yüksek korelasyon  bulundu.

Abstract:
Recent advances in interdisciplinary studies in the fields of chemistry, biology and pharmacy have provided valuable insights into many classes of natural diet phytochemicals, supporting natural product chemistry research. Among these phytochemicals, polyphenols are redox-active secondary metabolites found in plants with antiallergenic, anti-inflammatory, antimicrobial and antioxidant effects. The importance of secondary metabolites and their many functional roles in plant life have been included in the literature since the nineteenth century. Polyphenols are natural compounds found in plants such as fruits, vegetables, cereals, tea and coffee.
Studies in the literature mainly focus on the organoleptic properties and physiological importance of polyphenols. It has been published by many researchers that polyphenols can help to reduce the risk of chronic disease as well as nutritional value and have a positive effect on health, especially because of their ability to sweep free radicals. Research on phenolic compounds has focused mainly on anthocyanins, natural pigments and common components of human nutrition (foods, fruits and vegetables). In the published studies, it is seen that anthocyanins are examined due to their antioxidant activities and free radical trapping properties as well as coloring properties. Especially in the last 20 years, the health benefits of anthocyanins have been the subject of intensive research. Accordingly, the pH-dependent basic state chemistry of the anthocyanins is considerably enriched. Anthocyanins are easily differentiated from other flavonoids due to their pH sensitivity. It has been known since 1664 that these substances are pH indicators. Understanding the positive effects of anthocyanins on human health, unlike the pH indicator, has led to intensification of research on anthocyanins. Firstly, biological activities, databases, intake and dietary sources are discussed with emphasis on secondary metabolite properties.
A cherry is the fruit of many plants of the genus Prunus, and is a fleshy drupe (stone fruit). Commercial cherries are obtained from cultivars of several species, such as the sweet Prunus avium and the sour Prunus cerasus. The name 'cherry' also refers to the cherry tree and its wood, and is sometimes applied to almonds and visually similar flowering trees in the genus Prunus, as in "ornamental cherry" or "cherry blossom". Wild cherry may refer to any of the cherry species growing outside cultivation, although Prunus avium is often referred to specifically by the name "wild cherry" in the British Isles.
The red cabbage (purple-leaved varieties of Brassica oleracea Capitata Group) is a kind of cabbage, also known as purple cabbage, red kraut, or blue kraut after preparation. Its leaves are coloured dark red/purple. However, the plant changes its colour according to the pH value of the soil, due to a pigment belonging to anthocyanins. In acidic soils, the leaves grow more reddish, in neutral soils they will grow more purple, while an alkaline soil will produce rather greenish-yellow coloured cabbages. This explains the fact that the same plant is known by different colours in various regions. Furthermore, the juice of red cabbage can be used as a home-made pH indicator, turning red in acid and green/yellow in basic solutions. It can be found in all Europe, throughout the Americas, in China and especially in Africa. On cooking, red cabbage will normally turn blue. To retain the red colour it is necessary to add vinegar or acidic fruit to the pot. Red cabbage needs well fertilized soil and sufficient humidity to grow. It is a seasonal plant which is seeded in spring and harvested in late fall. Red cabbage is a better keeper than its "white" relatives and does not need to be converted to sauerkraut to last the winter. 
The phenolic compounds in the structure make the plants appear in different colors. These substances are considered to be the main source for the plant's antioxidant and antimicrobial effects. Color also plays an important role in the attractiveness of the food. Therefore, analysis of total anthocyanin capacity in food additives is important. In the literature, in vivo and in vitro analytical techniques for the analysis of pigments in different plants have been developed.
Analytical chemistry plays an important role in determining the identity and amounts of anthocyanins in natural products and their in vivo and in vitro effects. Interdisciplinary studies on anthocyanin pigments are increasing. Anthocyanins are the most important group of flavonoids and the number of known anthocyanins is over 600. Special applications are therefore required for the analysis of anthocyanins. After different separation and purification methods in the literature, quantity measurements are made by spectroscopic techniques.
The color of a food product is related to its taste and can also function as a "fingerprint" for its overall quality. Furthermore, anthocyanin-rich foods are becoming increasingly popular due to their antioxidant and other beneficial properties. However, the colors of natural pigments quickly deteriorate with conditions of light, heat and etc. In this thesis, it is aimed to attach the natural colored compounds on a support and to analyze their reflectance spectra. This will ensure that samples are kept intact and analyzed in the future.
In this study, total anthocyanin analysis of natural cherry samples were investigated using fiber optic reflection spectrophotometer. In addition, a sample preparation method has been developed to analyze unstable anthocyanin pigments without any deterioration during storage and measurement processes. In the developed method, extracted cherry samples were immobilized on chromatography paper and then their reflection spectra were taken. Reflection measurements were performed successfully because the chromatography paper had a smooth surface. Furthermore, the samples impregnated on paper were found to remain intact for 15 days. Cyanidine 3-soproside chloride standard was used for calibration. The different 11 cherry samples that are collected from the different areas from Turkey are analyzed with using calibration graph. The total amount of anthocyanin in the samples was found to be between 1.56 mg / g and 10.12 mg / g in cyanidine 3-sophorocide chloride equivalent. The results of the cherry samples were compared with the values obtained by spectrophotometric method. The correlation between the two methods was 0.89 and a high correlation was found.