Bazı kantaron ekstraktlarının enkapsülasyon tekniği ile ayran üretiminde kullanılması
Usage of several hypericum extracts with encapsulation technique in the production of drinkable yoghurt
Yazar: FADİME SEYREKOĞLU
Danışman: PROF. DR. HASAN TEMİZ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Hypericum = Hypericum ; Hypericum origanifolium = Hypericum origanifolium ; Mikroenkapsülasyon = Microencapsulation ; Sarı kantaron = Hypericum perforatum

Özet:
Bu çalışmada, kantaron bitkisinin farklı türlerinin farklı oranlarda ayrana ilave edilmesi ve gıdalarda kullanımının yaygınlaştırılması amaçlanmıştır. Bu nedenle, literatür taramaları sonucunda biyoaktif bileşikleri diğer türlere göre daha yüksek bulunan Hypericum perforatum (sarı kantaron), Hypericum scabrum (mayasıl otu), Hypericum origanifolium (lüferotu) türleri seçilmiştir. Bitkiler uygun çözücüler ile (% 30 EtOH - % 70 H2O ) en uygun sıcaklık (30°C ) ve sürede (40 dk )ekstrakte edilmiş, elde edilen ekstraktlar enkapsüle edilmiştir. Enkapsülasyon işleminde optimizasyon programı kullanılarak; en uygun proses sıcaklığı, kaplama çekirdek oranı ve kaplama malzemesi olarak kullanılan maltodekstrin ve gam arabik oranları belirlenmiştir. Central Composit tasarımı kullanılarak optimize edilmiştir. Hypericum perforatum mikrokapsülleri için optimum şartlar 180 oC hava giriş sıcaklığı, 1.98 kaplama çekirdek oranı, 1.04 maltodekstrin/ gam arabik kaplama oranı ve Hypericum scabrum için ise 180 oC hava giriş sıcaklığı, 1.00 kaplama çekirdek oranı, 1.00 maltodekstrin/ gam arabik kaplama oranı olarak tahmin edilmiştir. Bu işlem sonucunda en iyi özellikleri gösteren mikrokapsüller elde edilmiştir. Elde edilen ekstraktların ve mikrokapsüllerin, toplam fenolik madde miktarları, antioksidan aktiviteleri, Hypericum türlerinde aktif ana bileşen olarak bulunan hiperisin ve psödohiperisin miktarları belirlenmiştir. Ekstraktlarda ferrik tiyosiyanat yöntemi ile total antioksidan aktivite tayininde en yüksek % inhibisyonu % 86.28 ile H. perforatum ekstraktı gösterirken, en düşük inhibisyonu % 81.97 ile H. scabrum ekstraktı göstermiştir. DPPH giderme aktivitesi tayininde H. perforatum ekstraktı % 80.44 ile en yüksek aktiviteye, H. origanifolium ise % 77.36 ile en düşük aktiviteye sahiptir. Toplam indirgeme gücü analizinde H. perforatum % 39.38 inhibisyon ile ilk sırada yer alırken, % 26.10 ile H. origanifolium son sıradadır. Troloks eşdeğeri antioksidan kapasite tayininde ise 11.28±0.28 mM TEAK/g ile en yüksek değer H. origanifolium da görülürken, 9.54±0.39 mM TEAK/g ile en düşük değer H. perforatum ekstraktında görülmüştür. Toplam fenolik madde miktarlarına göre en yüksek 148.31±4.57 mg/g GAE ile H. scabrum, en düşük değer ise 128.82±6.31 mg/g GAE ile H. perforatum ekstraktında görülmüştür. Biyoaktif bileşenlerden hiperisin miktarı sırasıyla, H. origanifolium, H. perforatum ve H. scabrum ekstraktlarında 9.57±0.07, 6.32±0.18, 0.86±0.03 µg/ml, psödohiperisin miktarı ise 7.82±0.05, 7.71±0.03, 4.77±0.05 µg/ml olarak tespit edilmiştir. Optimum şartlarda elde edilen mikrokapsüllerden fenolik madde içeriği 396.74±0.42 mg/g GAE olan ve DPPH süpürme aktivitesi % 84.14 inhibisyonla en yüksek olan H. scabrum mikrokapsülüdür. En düşük toplam fenolik madde içeriği 283.05± 0.65 mg/g GAE ve DPPH süpürme aktivitesi % 79.27 olan H. perforatum mikrokapsülü olmuştur. Biyoaktif bileşen analizinde hiperisin miktarı sırasıyla H. origanifolium, H. perforatum ve H. scabrum mikrokapsüllerinde 4.43 ±0.05 μg/g mikrokapsül, 4.19±0.02 μg/g mikrokapsül, 0.00; psödohiperisin miktarı ise 14.05±0.06 μg/g mikrokapsül, 15.09±0.12 μg/g mikrokapsül, 3.42±0.02 μg/g mikrokapsül olarak hesaplanmıştır. 
Çalışmada, kontrol (K), % 2 H. perforatum, mikrokapsülü (HPA), % 4 H. perforatum mikrokapsülü (HPB), % 6 H. perforatum mikrokapsülü (HPC), % 2 H. origanifolium mikrokapsülü (HOA), % 4 H. origanifolium mikrokapsülü (HOB), % 6 H. origanifolium mikrokapsülü (HOC) ve % 1.5 H. scabrum mikrokapsülü (HSA), % 3 H. scabrum mikrokapsülü (HSB) ve % 4.5 oranında H. scabrum mikrokapsülü (HSC) içeren ayran üretimi gerçekleştirilmiştir. Örneklerin depolamanın 1., 7., 14., 21. ve 28. gününde fiziksel, kimyasal, mikrobiyolojik ve duyusal özellikleri incelenmiştir. Ayran örneklerinde yapılan analizlerde özellikle toplam fenolik madde miktarı ve antioksidan aktivite değerleri 21. güne kadar korunmuştur ve 21. günde maksimum seviyeye ulaşmıştır. Örnekler içerisinde maksimum miktarda fenolik madde içeren örneğimiz 21. günde 333.72 mg/g GAE ile HOC örneği olmuştur. Örnekler içerisinde maksimum miktarda antioksidan aktivite gösteren örneğimiz 21. günde % 80.69 ile HSC örneği olmuştur.
Yapılan in- vitro analizleri sonucunda ise toplam fenolik madde miktarı ve antioksidan aktivite değerlerinde düşme gözlemlenmiştir. Örnekler içerisinde maksimum miktarda fenolik madde içeren örneğimiz 14. günde 202.61 mg/g GAE ile HPC örneği olmuştur. Örnekler içerisinde maksimum miktarda antioksidan aktivite gösteren örneğimiz 1. günde % 60.47 ile HPC ayran örneği olmuştur.
Ayran örneklerinde GC-MS analizleri sonucunda aroma bileşenlerinin hem bitki ekstraktlarından hem de kaplama malzemelerinden geçen bileşenler olduğu tespit edilmiştir. Depolama süresince örneklerde yapılan aroma tayini sonucunda karbonil bileşikler, aseton ve Phenol, 2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl miktarları artış göstermiştir. Mikrokapsül katkılı örneklerde laktobasil ve streptokok depolama boyunca kontrol örneğine oranla daha düşük değerlere sahip olmuştur. Örneklerde Streptokok sayısı 3.75 – 4.99 log kob/mL ve Laktobasil sayısı 3.21 – 4.23 log kob/mL değerleri arasında saptanmıştır. Örneklerin duyusal analiz puanları kontrolün duyusal analiz puanlarından daha düşüktür. Ancak % 2 ve % 4 oranında Hypericum perforatum ve % 1.5 ve % 3 oranında Hypericum scabrum mikrokapsülü eklenen ayran örnekleri panelistler tarafından tercih edilmiştir. Bu çalışma ile sağlık açısından son derece önemli olan bitkilerin enkapsülasyon tekniği ile gıdalarda kullanımı gerçekleştirilmiş ve planlanan fonksiyonel bir ürün üretimi sağlanmıştır.

Abstract:
The present study aims to add different species of hypericum at different concentrations and to popularize its use in foods. For this purpose, as a result of a literature review, Hypericum perforatum, Hypericum scabrum, and Hypericum origanifolium containing higher amount of bioactive compounds were selected. Using appropriate solvents (30% EtOH – 70% H2O), the plants were extracted at the most suitable temperature (30°C) for the most suitable time (40 min) and the extracts obtained were encapsulated. During the encapsulation process, an optimization program was employed and the most suitable process temperature, encapsulation core rate, and encapsulation material rates (maltodextrin and Arabic gum) were selected.  The optimization was performed using the Central Composite design. The optimum conditions for Hypericum perforatum microcapsules were estimated to be 180°C air temperature, 1.98 encapsulation core rate, 1.04 maltodextrin / arabic gum encapsulation concentration, whereas those for Hypericum scabrum were estimated to be 180°C air temperature, 1.00 encapsulation core rate, 1.00 maltodextrin / arabic gum encapsulation concentration. The microcapsules exhibiting the best characteristics were obtained as a result of this procedure. For the extracts and microcapsules obtained, the total phenolic content, antioxidant activity, and the amounts of hypericin and pseudo-hypericin that are the main components of Hypericum species were determined. Using the ferric thiocyanate method for the extracts, the highest level of inhibition in determining the total antioxidant activity was shown by H. scabrum extract (81.97%). In determining the DPPH scavenging activity, the highest activity was shown by H. perforatum extract (80.44%), whereas the lowest activity was shown by H. origanifolium (77.36%). In total reducing power analysis, H. perforatum (39.38%) showed the highest level of inhibition, whereas the lowest level of inhibition was shown by H. origanifolium (26.10%). In determining the Trolox equivalent antioxidant capacity, the highest value was found to be 11.28±0.28 mM TEAC/g in H. origanifolium, whereas the lowest value was found to be 9.54±0.39 mM TEAC/g in H. perforatum extract. Considering the total phenolic content, the highest total phenolic content was found to be 148.31±4.57 mg GAE/g in H. scabrum and the lowest to be 128.82±6.31 mg GAE/g in H. perforatum extract. Among the bioactive compounds, the amounts of hypericin in H. origanifolium, H. perforatum, and H. scabrum extracts were found to be 9.57±0.07, 6.32±0.18, and 0.86±0.03 µg/ml, respectively, whereas the amounts of pseudo-hypericin were found to be 7.82±0.05, 7.71±0.03, and 4.77±0.05 µg/ml. Among the microcapsules obtained under optimum conditions, H. scabrum had the highest values with phenolic content of 396.74±0.42 mg/g GAE and DPPH scavenging value of 84.14%. The lowest total phenolic content was found to ne 283.05± 0.65 mg/g GAE and DPPH scavenging activity value of 79.27% in H. perforatum microcapsule. In bioactive compound analysis, the amounts of hypericin in H. origanifolium, H. perforatum, and H. scabrum microcapsules were found to be 4.43 ±0.05 μg/g microcapsules, 4.19±0.02 μg/g microcapsules, and 0.00, respectively, whereas the amounts of pseudo-hypericin were found to be 14.05±0.06 μg/g microcapsules, 15.09±0.12 μg/g microcapsules, and 3.42±0.02 μg/g microcapsules. 
In the present study, the production of ayran was performed in groups of control (K), 2% H. perforatum microcapsule (HPA), 4% H. perforatum microcapsule (HPB), 6% H. perforatum microcapsule (HPC), 2% H. origanifolium microcapsule (HOA), 4% H. origanifolium microcapsule (HOB), 6% H. origanifolium microcapsule (HOC), 1.5% H. scabrum microcapsule (HSA), 3% H. scabrum microcapsule (HSB), and 4.5% H. scabrum microcapsule (HSC). The samples were stored and physical, chemical, microbiological, and sensory characteristics were examined on the 1st, 7th, 14th, 21st, and 28th days of storage. In the analyses performed on the ayran samples, the total phenolic content and antioxidant activity values were maintained until the 21st day of storage and it reached the maximum value on the 21st day. Among the samples, the one containing highest amount of phenolic content was found to be HOC sample on the 21st day with 333.72 mg/g GAE. Among the samples, the one showing the highest level of antioxidant activity was HSC sample with the value of 80.69% on the 21st day of storage.
As a result of the in vitro analyses, a decrease was observed in the total phenolic content and antioxidant activity values. Among the samples, the highest level of total phenolic content value was observed in HPC sample with the value of 202.61 mg/g GAE on the 14th day. Among the samples, the highest level of antioxidant activity was found to be 60.47% on the 1st day in HPS sample.
As a result of the GC-MS analyses on the ayran samples, it was determined that the aromatic components are the compounds originating from both of herbal extracts and coating materials. The amount of carbonyl compounds, acetone and Phenol, 2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl increased in the samples during storage. In the microcapsule-added samples, the lactobacillus and streptococcus showed lower values when compared to the control sample. Streptococcus values were determined to range between 3.75- 4.99 log cfu/mL and Lactobacillus values 3.21- 4.23 log cfu/mL at samples. Sensory analysis scores of the samples are lower than the sensory analysis scores of the control. However, the ayran samples added with 2% and 4% Hypericum perforatum and 1.5% and 3.0% Hypericum scabrum microcapsules were preferred by the panelists. The data obtained after the optimization studies were statistically compared to the current data. As a result of the analyses, the opportunity to use Hypericum species and coating materials, as well as the rates of use and the acceptability, was determined. In this study, the use of herbs, which have significant importance for the healthy, in the foods with encapsulation method was performed and a planned product production was performed.