Ultrason destekli ekstraksiyon yöntemi ile eremurus spectabilis (Çiriş) bitkisinden prebiyotik ekstraksiyonunun optimizasyonu, prebiyotik ve biyolojik aktivitelerinin araştırılması
Optimization of prebiotic extraction from eremurus spectabilis (Serish) plant using ultrasonic assisted extraction method and investigation of prebiotic and biological activities
Yazar: HAKAN YÜCEDAĞ
Danışman: PROF. DR. DERYA ÖNAL DARILMAZ ; DOÇ. TÜLDEN İNANAN
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji ve Moleküler Biyoloji  Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Tez çalışmasında Çiriş (Eremurus spectabilis) bitkisinin kök ve yaprak kısımlarından ultrason destekli ekstraksiyonundan elde edilen inülin tipi fruktanın ekstraksiyonun optimizasyonu, fizikokimyasal karakterizasyonu, prebiyotik ve biyolojik aktivitesinin belirlenmesi amaçlanmıştır. İnulin tipi fruktanın ekstraksiyonu tepki yüzey metodu kullanılarak optimize edilmiştir. Bu metoda göre optimum ekstrasiyon 60℃, 1:12 (g/mL), 20 dk koşulları altında gerçekleşmiş olup %44,94 verim tespit edilmiş ve ekstreler liyofilize edilmiştir. İnülin tipi fruktan ES'nin polimerizasyon derecesi 57±1, suda çözünürlük değeri %89,8±1,18, su tutma kapasitesi 6,71±0,12 g/g, yağ tutma kapasitesi 4,80±0,01 g/g, nem miktarı %6,18±0,12, şişme kapasitesi 2,6 mL/g, olduğu tespit edilmiştir. İnülin tipi fruktan ES'nin yapısında %39,39 fruktoz ve %60,61 glukoz bulunduğu ve monomerlerin βeta konfigürasyonunda bağlandığı belirlenmiştir. Ayrıca ekstrakte edilen inülin tipi fruktan ES'nin 205ºC'ye kadar çıkan endüstriyel işlemlerde kullanılabileceği öngörülmektedir. Mide pH ortamına dayanıklı olduğu tespit edilen inülin tipi fruktan ES, Lacticaseibacillus rhamnosus ACS5, Pediococcus acidilactici 5008 ile Saccharomyces cerevisiae BD21 suşlarının gelişimini pozitif yönde etkilediği ve 24 saatlik fermantasyon sonrası canlılıkları sırasıyla; 9,58- 9,95- 9,62 log (kob/mL) olduğu gözlenmiştir. En yüksek prebiyotik skor aktivitesinin Escherichia coli 11229'ye karşı Lactocaseibacillus rhamnosus suşunda (PS 1,07) olduğu tespit edilmiştir. İnülin tipi fruktan ES düşük konsantrasyonlarda yüksek antioksidan aktivite göstermekle beraber konsantrasyonun artmasıyla antioksidan aktivite değerlerinde kademeli olarak artış gözlenmiştir. İnülin tipi fruktan ES'nin; minimum maliyetlerde yüksek verimde elde edilebilmesi, fiziksel özelliklerinin gıda uygulamaları ve tüketici sağlığı üzerindeki olumlu etkileri, potansiyel probiyotik suşlar tarafından fermente edilip patojen mikroorganizmalar tarafından düşük seviyede kullanılabilmesi, mide asit hidrolizine dayanıklı olması ve yüksek antioksidan süpürücü aktivteye sahip olması E. spectabilis köklerinin endstrüyel uygulamalar için doğal, güvenilir bir kaynak olduğunu düşünmekteyiz.

Abstract:
The aim of the thesis study was to optimize the extraction of inulin-type fructan obtained from the roots and leaf parts of the Serish (Eremurus spectabilis) plant through ultrasonically assisted extraction, to characterize its physicochemical properties, and to determine its prebiotic and biological activities. The extraction of inulin type fructan was optimized according to the response surface methodology, with the optimum extraction taking place under the conditions of 60°C, 1:12 g/mL, for 20 minutes, resulting in a yield of 44.94%, and the extracts were lyophilized. The polymerization degree of inulin type fructan ES was found to be 57±1, with a water solubility value of 89.8±1.18%, water holding capacity of 6.71±0.12 g/g, oil holding capacity of 4.80±0.01 g/g, moisture content of 6.18±0.12%, and swelling capacity of 2.6 mL/g. It was determined that inulin type fructan ES contains 39.39% fructose and 60.61% glucose in its structure, with monomers bound in the beta configuration. Additionally, it is anticipated that the extracted inulin type fructan ES can be used in industrial processes up to 205°C. Inulin type fructan ES, which was found to be resistant to gastric pH conditions, positively influenced the growth of Lactocaseibacillus rhamnosus ACS5, Pediococcus acidilactici 5008, and Saccharomyces cerevisiae BD21 strains, with their viabilities observed to be 9.58-9.95-9.62 log (CFU/mL) after 24 hours of fermentation, respectively. The highest prebiotic score activity was found to be 1.07 for the Lactocaseibacillus rhamnosus strain against Escherichia coli 11229. Inulin type fructan ES showed high antioxidant activity at low concentrations, with a gradual increase in antioxidant activity values as the concentration increased. It is believed that the ability to obtain high yield at minimum costs, positive effects on food applications and consumer health, fermentation by potential probiotic strains and low utilization by pathogenic microorganisms, resistance to stomach acid hydrolysis, and high antioxidant scavenging activity make E. spectabilis roots a natural, reliable source for industrial applications.